劉文俊

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030032)

1 研究背景

1.1 “海綿公路”建設(shè)理念及要求

海綿城市理念主要是在基礎(chǔ)設(shè)施開(kāi)發(fā)建設(shè)中，引入低影響開(kāi)發(fā)措施，建立完善的生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)雨水進(jìn)行吸納、蓄滲和緩釋，盡可能維持項(xiàng)目開(kāi)發(fā)建設(shè)前后水文特征不變，實(shí)現(xiàn)生態(tài)優(yōu)先、安全為重、因地制宜、統(tǒng)籌建設(shè)的基本要求。

公路作為一種帶狀交通設(shè)施，與傳統(tǒng)城建開(kāi)發(fā)對(duì)生態(tài)的影響相比體現(xiàn)出較大差異，“海綿公路”對(duì)傳統(tǒng)海綿設(shè)施的適應(yīng)性存在一定的水土不服。構(gòu)建完善的生態(tài)公路海綿體系，順應(yīng)自然、保護(hù)生態(tài)，對(duì)建設(shè)綠色生態(tài)公路起到重大指導(dǎo)價(jià)值。

1.2 研究項(xiàng)目基本概況

山西雁北地區(qū)某縣農(nóng)村旅游扶貧公路項(xiàng)目所在地位于山西省最北端，地處黃土高原東北邊緣，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，受季風(fēng)影響，四季鮮明，有典型的北方地區(qū)環(huán)境特征。路線全長(zhǎng)64.15 km，其中主線道路41.52 km，采用三級(jí)公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，支線道路22.63 km，采用四級(jí)公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。道路主線起終點(diǎn)與鄰縣同批建設(shè)旅游公路順接，支線與現(xiàn)有省道和縣鄉(xiāng)公路相連接，形成四通八達(dá)、層次分明、功能齊備的公路運(yùn)輸網(wǎng)。

2 北方地區(qū)低等級(jí)“海綿公路”構(gòu)建措施分析

2.1 建設(shè)條件

北方地區(qū)地質(zhì)土層多以黃土、砂類土等巖層為主，尤其是黃土高原地區(qū)濕陷性黃土發(fā)育較多，氣候特征四季分明，降雨時(shí)空分布不均；風(fēng)沙嚴(yán)重、土地沙化問(wèn)題突出、水資源儲(chǔ)量不足，導(dǎo)致北方地區(qū)生態(tài)環(huán)境舊債欠賬較多。

另外大多市縣公路管理部門有限的公路養(yǎng)護(hù)資金與大體量的低等級(jí)公路維護(hù)需求形成鮮明對(duì)比，粗放型管理運(yùn)營(yíng)模式需有與之相適應(yīng)的建設(shè)模式匹配。

2.2 海綿設(shè)施應(yīng)用分析

山西雁北地區(qū)某縣農(nóng)村旅游扶貧公路項(xiàng)目區(qū)為典型的北方氣候環(huán)境，主線道路與支線道路交織形成大區(qū)域內(nèi)的低等級(jí)公路網(wǎng)，著眼于適應(yīng)性強(qiáng)的海綿設(shè)施研究，對(duì)北方地區(qū)建設(shè)綠色環(huán)保型“海綿公路”有較大指導(dǎo)示范意義。

(1)雨水入滲和滯蓄

①透水路面

受氣候主導(dǎo)作用，北方地區(qū)冬季寒冷，積雪現(xiàn)象容易出現(xiàn)，道路沿線土體存在凍脹現(xiàn)象，路面徑流降水滲入路面結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致積水融凍破壞路面結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。且北方地區(qū)風(fēng)沙浮塵嚴(yán)重，透水路面清洗困難，后期維護(hù)難度大，因此不推薦鋪裝透水路面。

②植草邊溝

采用蝶形土質(zhì)植草邊溝代替灰色硬化排水邊溝及排水溝，邊溝徑流系數(shù)大大降低，路面徑流雨水進(jìn)入植草邊溝后，土體吸水飽和后開(kāi)始形成徑流，以較低的流速流入下游的過(guò)程中，可起到調(diào)節(jié)降雨洪峰的作用。植草溝內(nèi)的植物可截留、吸收大部分路面雨水沖刷帶來(lái)的泥沙和有機(jī)污染物，可降低對(duì)下游水體的污染。為避免植草邊溝內(nèi)下滲雨水浸入路基導(dǎo)致路基強(qiáng)度減弱，在植草邊溝靠路基一側(cè)鋪設(shè)一層防滲土工布，深度按不小于2 m控制。

③植草護(hù)坡

道路沿線路基防護(hù)工程存在大量硬化下墊面，對(duì)原地面生態(tài)破壞嚴(yán)重，研究項(xiàng)目區(qū)土質(zhì)多為黃土、砂土，在填挖方高度小于8 m的路段采用土質(zhì)植草護(hù)坡，坡面降雨能夠下滲、存蓄在道路兩側(cè)防護(hù)范圍內(nèi)，形成補(bǔ)給地下水的水源。但是在易發(fā)生陡坡坍塌及滑坡災(zāi)害的路段，應(yīng)當(dāng)以安全防護(hù)為第一任務(wù)，采用傳統(tǒng)擋墻防護(hù)。

④下沉式綠地

結(jié)合公路兩側(cè)用地界，在旅游扶貧公路路基零填挖方路段，道路兩側(cè)路沿石至用地界之間設(shè)置下沉式綠地，下沉高度不小于5 cm。由于該項(xiàng)目道路縱坡變坡點(diǎn)較多(平均3.253個(gè)/km)，最大縱坡7%，為有效溢流下沉式綠地內(nèi)的超量雨水，不另行設(shè)置溢流口，僅將道路每?jī)蓚€(gè)變坡點(diǎn)之間的下沉式綠地作為一個(gè)單元，在每個(gè)單元縱坡最低點(diǎn)開(kāi)設(shè)豁口，與植草邊溝或其他排水設(shè)施連通，將超量雨水排入下游設(shè)施。為避免濕陷性黃土路段滯蓄雨水下滲導(dǎo)致路基失穩(wěn)塌陷，在路基兩側(cè)5 m范圍內(nèi)不建議采用，否則應(yīng)采用相應(yīng)的預(yù)防措施。

(2)雨水調(diào)蓄和控制

受溫帶季風(fēng)氣候作用，北方地區(qū)降水多集中在7、8月份，夏季暴雨、春旱嚴(yán)重，旅游扶貧公路沿線土地沙化問(wèn)題嚴(yán)重路段，存在暴雨時(shí)徑流雨水挾裹泥沙向下游輸送的問(wèn)題。對(duì)降雨的有效調(diào)蓄和控制，對(duì)降低暴雨洪峰流量、水土保持有積極作用。

利用道路兩側(cè)現(xiàn)有的天然洼地、河道設(shè)置雨水塘，匯集植草邊溝及自然明渠來(lái)水，建成雨水的彈性調(diào)控設(shè)施，實(shí)現(xiàn)面源污染控制、削減道路管涵洪峰過(guò)流流量。

雨水塘采用雨水滲透塘和雨水調(diào)蓄塘兩種模式，自然明渠來(lái)水進(jìn)入雨水塘前，應(yīng)在雨水塘前設(shè)置前置塘，去除大顆粒污染物并減緩水流流速，進(jìn)水處設(shè)置卵石消能，防止水流沖刷侵蝕。其中滲透塘底部設(shè)置透水土工布，邊坡坡比按1∶4控制，塘底至溢流水位不下于1.0 m；調(diào)蓄塘底部采用植草磚+0.6 m種植土+防滲土工布處理，邊坡根據(jù)地質(zhì)情況選用植草、空心磚、干砌塊石、漿砌石等形式，塘深不小于1.5 m，蓄水位以上設(shè)0.5 m超高。雨水塘周圍設(shè)置護(hù)欄、警示牌等安全設(shè)施。

(3)水資源收集利用

北方地區(qū)地下水超量開(kāi)采問(wèn)題突出，提高水資源的利用率、合理回用中水、收集利用降水、回補(bǔ)地下水成為與海綿設(shè)施相結(jié)合的“海綿公路”管理措施，低等級(jí)公路運(yùn)營(yíng)期，道路沿線用水量最大的設(shè)施主要為綠化用水。通過(guò)將低等級(jí)公路建設(shè)為“海綿公路”，土質(zhì)邊坡和植草邊溝下部土層能夠在降雨后滯蓄部分雨水，除滿足綠化植被用水外，下滲還可下滲回補(bǔ)地下水，利用雨水調(diào)蓄塘蓄積的雨水，可以作為日常綠化養(yǎng)護(hù)用水，減少地下水開(kāi)采量。

(4)景觀植被選擇

根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱卣?，?xiàng)目沿線喬木采用的河北楊、國(guó)槐、大葉榆；地被綠植采用野菊、金針、銀葉菊；水生植物采用蘆葦、荷花。

3 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合低影響開(kāi)發(fā)理念，在北方地區(qū)低等級(jí)公路建設(shè)中貫徹“滲、滯、蓄、凈、用、排”六字指導(dǎo)方針，將公路排水系統(tǒng)建設(shè)成“慢排緩釋”、“資源利用”、“自然和諧”的海綿體系，能夠更好適應(yīng)北方自然氣候，減小公路運(yùn)營(yíng)期的養(yǎng)護(hù)投資，實(shí)現(xiàn)生態(tài)友好開(kāi)發(fā)目標(biāo)。