黃維讓

（廣東省建筑設(shè)計研究院，廣東　廣州 510010）

海綿城市建設(shè)中城市道路雨水系統(tǒng)設(shè)計探討

黃維讓

（廣東省建筑設(shè)計研究院，廣東廣州 510010）

目前各城市建設(shè)部門，設(shè)計、施工單位在積極探索海綿城市建設(shè)相關(guān)技術(shù)措施的制定和落實，但對海綿城市的概念還存在模糊的認(rèn)識和誤區(qū)。城市道路是海綿城市建設(shè)的重要組成部分，在海綿城市專項規(guī)劃及詳細規(guī)劃出臺前，城市道路建設(shè)缺乏低影響開發(fā)具體的控制指標(biāo)。就城市道路雨水系統(tǒng)設(shè)計中有關(guān)海綿城市概念提出探索性觀點，供同行參考。

海綿城市；道路雨水；低影響開發(fā)；控制目標(biāo)

1　海綿城市的基本概念

關(guān)于海綿城市的概念，顧名思義，海綿城市就是城市像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將存起來的水“釋放”并加以利用［1］。低影響開發(fā)（LID）是海綿城市建設(shè)的重要組成部分。低影響開發(fā)是一種強調(diào)通過源頭分散的小型控制設(shè)施，是維持和保護場地自然水文功能，有效緩解不透水面積增加造成的洪峰流量增加、徑流系數(shù)增大、面源污染負(fù)荷加重的城市雨水管理理念。低影響開發(fā)主要通過生物滯留設(shè)施，屋頂綠化、植被淺溝、雨水利用等措施來維持開發(fā)前原有水文條件，控制徑流污染，減少污染排放，實現(xiàn)開發(fā)區(qū)域可持續(xù)水生態(tài)。

2　城市道路雨水系統(tǒng)的組成

城市道路雨水系統(tǒng)是城市排水系統(tǒng)的一部分。城市排水系統(tǒng)又分為分流制排水系統(tǒng)和合流制排水系統(tǒng)。分流制：將雨水和污水從分開設(shè)置的管道系統(tǒng)排出；合流制：將污水和雨水用同一管道輸送。我國在新城區(qū)建設(shè)的排水系統(tǒng)中，一般采用分流制，老城區(qū)一般采用合流制。

在海綿城市理念下，城市雨水系統(tǒng)由以下子系統(tǒng)組成：（1）低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)；（2）城市雨水管渠系統(tǒng)；（3）超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)。低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)通過對雨水的滲透、儲存、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)輸與截污凈化，有效控制徑流總量、徑流峰值和徑流污染。城市雨水管渠系統(tǒng)即傳統(tǒng)排水系統(tǒng)，應(yīng)與低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)共同組織徑流雨水的收集、轉(zhuǎn)輸與排放。超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)用來應(yīng)對超過雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的雨水徑流，一般通過選擇自然水體、多功能調(diào)蓄水體、行泄通道、調(diào)蓄池、深層隧道等自然途徑或人工設(shè)施構(gòu)建。以上三個系統(tǒng)并不是孤立的，也沒有嚴(yán)格的界限，三者相互補充、相互依存，是海綿城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)元素。

城市道路是城市雨水系統(tǒng)最主要的路由，也是雨水徑流及污染物產(chǎn)生的主要場合之一。城市道路雨水系統(tǒng)一般都涵蓋了城市雨水系統(tǒng)的三個子系統(tǒng)，即低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)、城市雨水管渠系統(tǒng)和超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)。

3　城市道路雨水系統(tǒng)在海綿城市建設(shè)中的作用

城市道路是城市空間的重要部分，是城市建設(shè)的重要內(nèi)容。隨著城市化建設(shè)的進程，城市道路硬化面積不斷增大，約為城市用地面積的15%～20%，道路范圍內(nèi)的集雨量也隨著增加。城市道路中的

護費用低，但自重大、工期長、鹽害與性能退化問題不可回避；鋼橋則存在疲勞、壓屈、腐蝕、振動、噪聲等問題；組合結(jié)構(gòu)橋梁可以充分利用鋼與混凝土兩種材料的優(yōu)點，彌補各自缺點，從鋼橋與混凝土橋中找到共同結(jié)合點，使結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工、維修更趨合理并具有全壽命經(jīng)濟性?？梢灶A(yù)期，組合結(jié)構(gòu)橋梁將成為未來中國橋梁建設(shè)重要組成部分。雨水管道除了收集本路段范圍的雨水徑流外，還肩負(fù)著排除所在排水分區(qū)內(nèi)上游雨水的轉(zhuǎn)輸重任，所以，城市道路雨水系統(tǒng)在海綿城市建設(shè)中起著舉足輕重的作用。城市道路景觀綠化面積的增加，為低影響開發(fā)措施的設(shè)置提供了有利的條件。

城市道路工程一般包括機動車道、非機動車道、人行道、綠化帶等，有的新建城市道路還包括了兩側(cè)的景觀廊道或生態(tài)廊道。城市道路在滿足道路交通安全等基本功能的基礎(chǔ)上，充分利用道路本身及周邊綠地空間設(shè)置低影響開發(fā)設(shè)施。結(jié)合道路的橫斷面設(shè)計，利用道路的非機動車道、人行道、綠化帶建設(shè)下沉式綠地、生物滯留設(shè)施、雨水濕地、透水鋪裝、滲管（渠）、蓄水池、雨水罐、濕塘等低影響開發(fā)設(shè)施，通過滲透、調(diào)蓄、凈化方式，實現(xiàn)低影響開發(fā)控制指標(biāo)。

4　城市道路雨水系統(tǒng)低影響開發(fā)控制目標(biāo)的制定

海綿城市建設(shè)是一項系統(tǒng)工程，它涉及建筑與小區(qū)、道路、綠地與廣場、水系等子系統(tǒng)。低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)規(guī)劃控制目標(biāo)一般包括徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制、雨水資源化利用等。在以上目標(biāo)中，年徑流總量控制率是最重要也是最直觀的。圖1是海綿城市低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)及傳統(tǒng)“快排”模式的年徑流總量控制率概念示意圖。住建部2016年頒布的《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》（以下簡稱《技術(shù)指南》）給出了部分城市的年徑流總量控制目標(biāo)。其中廣東省的年徑流總量控制率為60%～ 85%。目前，廣東省住房城鄉(xiāng)建設(shè)廳正在制定《關(guān)于推進海綿城市建設(shè)的實施意見》及《海綿城市專項規(guī)劃暫行規(guī)定》。各主要城市的專項規(guī)劃將會提出海綿城市分區(qū)指引，以廣州市為例，規(guī)劃將對雨水年徑流總量目標(biāo)進行分解，落實各個排水分區(qū)的具體控制目標(biāo)。

要實現(xiàn)城市的年徑流總量控制目標(biāo)，要靠各專項規(guī)劃和詳細規(guī)劃來細化各地塊的控制指標(biāo)?？陀^地說，目前，城市各分區(qū)詳細規(guī)劃基本還沒開始，各地塊的具體指標(biāo)短期內(nèi)很難確定。作為城市道路的海綿城市建設(shè)，更是無法拿到規(guī)劃部門制定的控制指標(biāo)。

沒有一個具體、合理的規(guī)劃控制指標(biāo)，是目前城市道路雨水系統(tǒng)設(shè)計的一大難題。筆者認(rèn)為：在沒有一個具體規(guī)劃控制指標(biāo)時，可因地制宜地制定具體路段的控制指標(biāo)。一般情況下，建議按照以下兩個原則確定：（1）平均徑流系數(shù)不高于地塊開發(fā)前徑流系數(shù)；（2）年徑流總量控制目標(biāo)應(yīng)嚴(yán)于所在城市的總體控制目標(biāo)。以此為實現(xiàn)城市總體目標(biāo)提供有力保障。在特別困難路段，比如：建成區(qū)的道路改擴建工程，在局部路段用于設(shè)置低影響開發(fā)設(shè)施的空間有限，在得到主管部門同意后可制定低于總體目標(biāo)的指標(biāo)。

圖1　年徑流總量控制率概念示意圖［1］

5　低影響開發(fā)控制目標(biāo)的落實與措施

在城市道路雨水系統(tǒng)低影響開發(fā)控制目標(biāo)制定后，根據(jù)實際情況設(shè)計相關(guān)的低影響開發(fā)設(shè)施。低影響開發(fā)設(shè)施的制定應(yīng)遵循優(yōu)先推行綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施，其次是科學(xué)地整合傳統(tǒng)的灰色雨水基礎(chǔ)設(shè)施。綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施主要有：透水鋪砌路面、下沉式綠地、生物滯留帶、濕塘、雨水濕地、植草溝、人工土壤滲濾、調(diào)節(jié)塘等；灰色雨水基礎(chǔ)設(shè)施主要有：調(diào)節(jié)池、雨水管渠、調(diào)節(jié)渠箱、深層隧道等。通過這些綠色的及灰色的雨水基礎(chǔ)設(shè)施，共同構(gòu)建彈性的雨水基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)雨水徑流的“滲、滯、蓄、凈、用、排”，應(yīng)對極端暴雨和氣候變化，恢復(fù)城市良性水文循環(huán)，保護或修復(fù)城市的生態(tài)系統(tǒng)。

城市道路雨水系統(tǒng)低影響開發(fā)措施，《技術(shù)指南》有詳細的論述及案例，相關(guān)刊物也有很多論述，這里不再重復(fù)。

6　低影響開發(fā)控制的一些誤區(qū)與建議

6.1總體目標(biāo)與子項工程目標(biāo)的關(guān)系

目前，有些主管部門或建設(shè)單位認(rèn)為每個建設(shè)項目都必須達到海綿城市建設(shè)年徑流總量控制目標(biāo)，這是一種片面或錯誤的認(rèn)識。海綿城市建設(shè)是個系統(tǒng)工程，年徑流總量控制目標(biāo)是指一個城市或某個排水分區(qū)的總體控制目標(biāo)。規(guī)劃及主管部門應(yīng)該實事求是制定詳細規(guī)劃，在保障片區(qū)或排水分區(qū)滿足總量控制目標(biāo)的前提下，根據(jù)計算，因地制宜地制定各地塊的控制指標(biāo)。具體路段的城市道路雨水系統(tǒng)是某一排水分區(qū)或排水單元的一個子項工程，其指標(biāo)不等同于總體目標(biāo)。在目前沒有詳細規(guī)劃控制指標(biāo)的情況下，有條件的新區(qū)道路工程，其控制目標(biāo)應(yīng)高于總體目標(biāo)；建設(shè)條件較差的建成區(qū)的道路工程，其低影響開發(fā)指標(biāo)可以適當(dāng)放寬，以此來確?？傮w達標(biāo)。一刀切的指標(biāo)分解，只會造成工程建設(shè)的投資浪費，并影響工程效果。

6.2徑流控制與超標(biāo)準(zhǔn)雨水排放的關(guān)系

海綿城市需要依靠低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)、常規(guī)雨水徑流蓄排系統(tǒng)以及超常規(guī)雨水徑流蓄排系統(tǒng)共同構(gòu)建。城市道路雨水系統(tǒng)肩負(fù)著道路范圍內(nèi)的雨水收集、排放的功能，同時也肩負(fù)著所在排水分區(qū)的轉(zhuǎn)輸雨水的排放功能，包括常規(guī)雨水及超標(biāo)準(zhǔn)雨水的排放。低影響開發(fā)措施的主要作用側(cè)重于面源污染控制及常規(guī)雨水的徑流控制，為洪峰調(diào)節(jié)提供了有力保障，但這些措施不能完全解決超標(biāo)準(zhǔn)雨水排放問題。《技術(shù)指南》給出了部分城市的年徑流總量控制率對應(yīng)的設(shè)計降雨量。主要城市指標(biāo)見表1。

表1　主要城市年徑流總量控制率對應(yīng)的設(shè)計降雨量

從表1可以看出，以雨量最大的廣州市為例，年徑流總量控制率為85%時，其對應(yīng)的設(shè)計降雨量僅為43.4 m m（日值）。也就是說，年徑流總量控制率為85%的低影響開發(fā)措施，是以控制降雨量為43.4 m m/d以內(nèi)的降雨為標(biāo)準(zhǔn)的。此標(biāo)準(zhǔn)遠遠低于廣州市5 a一遇的暴雨標(biāo)準(zhǔn)（降雨強度為69 m m/h）。

廣州市2010年“5.7”特大暴雨中，從5月6日 19:15至7日3:45止，廣州市228個雨量站中有221個觀測降雨量超過50 m m，其中128個雨量站觀測降雨量超過100 m m。全市平均降雨107.7 m m，市區(qū)平均降雨128.45 m m，中心城區(qū)和北部地區(qū)均超過特大暴雨標(biāo)準(zhǔn)。五山雨量站1 h最大雨量和3 h連續(xù)降雨量分別為99.1 m m和199.5 m m。

由此可見，低影響開發(fā)措施對常規(guī)雨水的徑流控制是有效的，但對超常規(guī)暴雨而言，除非有大型的河流、湖泊等調(diào)節(jié)水體，否則，這個“海綿體”的吸水量是很有限的，到了暴雨后期，“海綿體”無法再吸收雨量。小流域、短流程的城市建設(shè)區(qū)內(nèi)的超常規(guī)雨水的排放不能依賴一般的低影響開發(fā)措施。

6.3城市道路雨水管渠設(shè)計

《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB 50014—2006）（2014版）對超標(biāo)準(zhǔn)雨水（重現(xiàn)期在20～100 a）的排放提出了要求。在雨水系統(tǒng)設(shè)計時，必須有機地整合傳統(tǒng)的雨水管渠、泵站、調(diào)蓄水池等灰色基礎(chǔ)設(shè)施來共同應(yīng)對錯綜復(fù)雜的城市雨洪問題。超標(biāo)準(zhǔn)雨水排放的計算方法與常規(guī)雨水排放不同，在道路中一條車道積水不超過15 cm及居民住宅和商業(yè)建筑底層不進水的前提下，采用壓力流的方式盡快排除雨水，有條件時甚至可以利用路面或深層隧道作為超標(biāo)準(zhǔn)雨水的排放通道。

6.4低影響開發(fā)措施與道路安全問題

低影響開發(fā)措施的采用為實現(xiàn)海綿城市的目標(biāo)提供了保障，但低影響開發(fā)措施的設(shè)置不應(yīng)該影響道路基礎(chǔ)的安全。如設(shè)置在機動車道上的透水路面，路面的透水性使得路面能夠吸收、滲透雨水，對減少路面徑流有很大幫助。但滲入的雨水對路基具有破壞作用，因此，應(yīng)采取必要的防滲措施并在透水鋪裝的透水基層內(nèi)設(shè)置排水管或排水板，以有效地排除路面雨水，防止雨水下滲對路基的強度及穩(wěn)定性造成破壞。由此可見，在機動車道設(shè)置透水路面的必要性及可行性須從多專業(yè)角度進行論證方可實施。

［1］住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）［Z］.北京：住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2014.

U41；TU992

B

1009-7716（2016）09-0015-03

2016-07-06

黃維讓（1962-），男，廣東揭西人，教授級高級工程師，從事市政給排水設(shè)計工作。