孫應(yīng)昌
(昆明市政工程設(shè)計研究院(集團(tuán))有限公司,云南 昆明 650228)
每逢極端暴雨天氣,我國傳統(tǒng)城市道路往往內(nèi)澇現(xiàn)象頻現(xiàn),面臨較大的排洪壓力,嚴(yán)重影響居民出行,并造成巨大的生命財產(chǎn)損失。同時,我國大部分城市水資源形勢十分嚴(yán)峻,且對雨水資源利用不充分,長此以往,生態(tài)環(huán)境的平衡將遭到破壞。在此背景下,海綿城市理念應(yīng)運而生,我國許多城市陸續(xù)頒布各項措施推動海綿城市建設(shè)。本文主要分析海綿城市相關(guān)理論海綿城市對城市道路優(yōu)化的意義及原則,并從海綿城市出發(fā)提出相應(yīng)的城市道路優(yōu)化設(shè)計方案。
海綿城市是現(xiàn)階段城市建設(shè)新的發(fā)展方向,其指的是在維持城市生態(tài)平衡的基礎(chǔ)上,采用透水混凝土、透水瀝青混凝土、生態(tài)砂基透水磚等施工材料及氣流過濾裝置、調(diào)蓄設(shè)施、硅砂蓄水池等開展城市建設(shè)。因而,以海綿城市為導(dǎo)向的城市道路規(guī)劃設(shè)計,可提高雨水資源的收集率及利用率,有效應(yīng)對雨水災(zāi)害及雨水流失,提升城市防澇排水效果,維系城市生態(tài)平衡。目前,海綿城市在國內(nèi)外都有一定的應(yīng)用,而海綿城市最早可以追溯到20世紀(jì)末的瑞士,當(dāng)時瑞士實施的“雨水城市工程”,即號召民眾在房屋墻面打洞,將雨水引入蓄水池,然后利用其澆花或沖洗廁所。瑞士城市建設(shè)中融入海綿城市理念,不僅使城市生態(tài)趨于穩(wěn)定平衡,還有效提升了節(jié)水量。
海綿城市理念下的道路規(guī)劃設(shè)計,能有效減少雨水污染問題,也是對地下水的有效補(bǔ)充,因而其在很大程度上可以維系城市生態(tài)平衡,同時能有效延長城市道路的使用壽命及提高其使用安全性,有效維系城市建設(shè)效果,因而我國許多城市大規(guī)模推廣海綿城市。
1)有效避免雨水污染問題 夏季多雨季節(jié),雨水與地面重金屬物質(zhì)易一起沖入排水系統(tǒng),使生態(tài)環(huán)境及居住環(huán)境受到嚴(yán)重污染。在海綿城市導(dǎo)向下,城市道路設(shè)計需要考慮到雨水的過濾清潔及其他物質(zhì)的分解,以保護(hù)生態(tài)資源。因而,海綿城市導(dǎo)向下城市道路設(shè)計的方針是將雨水直接排入地下,并且配置了微生物及重金屬分解系統(tǒng),從而有效避免有害物質(zhì)危害生態(tài)環(huán)境,維護(hù)城市生態(tài)平衡。
2)有效減少城市內(nèi)澇災(zāi)害 目前國內(nèi)外已經(jīng)有諸多的海綿城市實踐,傳統(tǒng)海綿城市往往只注重排水系統(tǒng)設(shè)計,但海綿城市的建設(shè)絕不僅限于排水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。在許多國外海綿城市道路設(shè)計中,比如瑞士,除了優(yōu)化排水系統(tǒng)設(shè)計,還設(shè)計良好的滲水管道系統(tǒng)、滯水管道系統(tǒng)及蓄水管道系統(tǒng),從而建立完善的城市雨水排放管道系統(tǒng),有效解決城市內(nèi)澇災(zāi)害,維系城市建設(shè)效果,保障道路工程整體質(zhì)量。
3)有效補(bǔ)充地下水資源 傳統(tǒng)的海綿城市設(shè)計,往往只重視排水系統(tǒng)設(shè)計,對于雨水資源的循環(huán)使用卻極少重視,造成嚴(yán)重的水資源浪費,偏離海綿城市道路設(shè)計初衷。因而,海綿城市設(shè)計應(yīng)設(shè)置雨水循環(huán)利用系統(tǒng),如可以使用LID雨水設(shè)計系統(tǒng),使雨水更好地滲透到地下,然后通過過濾系統(tǒng)處理雨水資源,使過濾后的雨水資源進(jìn)入地下水資源系統(tǒng),實現(xiàn)對地下水資源的有效補(bǔ)充,這對于水資源匱乏的城市無疑是一個福音,目前,LID雨水設(shè)計系統(tǒng)在國內(nèi)外都有一定的應(yīng)用實踐。
在傳統(tǒng)海綿城市設(shè)計中,由于過多重視排水系統(tǒng)的設(shè)計,而忽視了海綿城市道路設(shè)計的其他方面,因而本文主要闡述城市道路優(yōu)化設(shè)計原則,主要包括透水性原則、環(huán)保性原則及協(xié)調(diào)性原則。
1)透水性原則 傳統(tǒng)海綿城市道路設(shè)計中,過于重視道路路面的排水設(shè)置,而忽視道路橫斷面的排水設(shè)置,因而不利于整個城市排水系統(tǒng)的完善。比如機(jī)動車道與非機(jī)動車道的道路橫斷面,往往將其設(shè)置為不透水,影響了城市道路雨水的排放效率。因此,在道路優(yōu)化設(shè)計中,應(yīng)逐步改善其不透水性質(zhì),提升城市道路的排放效率,有效解決城市內(nèi)澇現(xiàn)象。
2)環(huán)保性原則 在海綿城市道路設(shè)計中,以環(huán)保為原則對城市道路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,才不違背海綿城市建設(shè)的初衷。比如,道路設(shè)計應(yīng)避免與城市水文環(huán)境產(chǎn)生沖突,保障水資源安全性及調(diào)控便利性;城市道路污水處理系統(tǒng)應(yīng)將污水排放時間分散開來,以避免污水匯流,減少對環(huán)境的影響。
3)協(xié)調(diào)性原則 城市道路工程是城市建設(shè)的重要內(nèi)容,在海綿城市道路優(yōu)化設(shè)計中,應(yīng)重視城市道路設(shè)計與城市功能相協(xié)調(diào),合理規(guī)劃城市道路系統(tǒng)的設(shè)計,使城市道路系統(tǒng)不影響正常的城市功能,保障城市功能的有效發(fā)揮,在真正意義上實現(xiàn)“海綿城市”建設(shè)初衷。
在海綿城市導(dǎo)向下,城市道路設(shè)計應(yīng)充分吸取國內(nèi)外海綿城市實踐經(jīng)驗,如前文所述的瑞士,還有我國的上海、海南等;樹立嶄新的觀念,打破傳統(tǒng)海綿城市建設(shè)標(biāo)準(zhǔn);建立完善的海綿城市建設(shè)組織體系,提升海綿城市建設(shè)效率。在此基礎(chǔ)上,依據(jù)各個城市不同的氣候條件及自然條件,全力推進(jìn)海綿城市下城市道路設(shè)計優(yōu)化。以下主要針對城市道路系統(tǒng)設(shè)計提出相關(guān)建議。
我國現(xiàn)階段的道路系統(tǒng)中機(jī)動車道與非機(jī)動車道的路面不具備較高的透水性,如果遇到夏季極端暴雨天氣,雨水容易集聚,形成內(nèi)澇災(zāi)害,影響車輛通行。因而,應(yīng)以海綿城市理論進(jìn)行機(jī)動車道及非機(jī)動車道的設(shè)計優(yōu)化,即機(jī)動車道及非機(jī)動車道路面基層需要采用透水性能不高的材料進(jìn)行施工,從而保證路面強(qiáng)度,滿足通行需要,同時在路面基層設(shè)置通往地下水井的排水管道系統(tǒng),以便于路面排水,有效解決內(nèi)澇災(zāi)害;路面上層,可以選用透水性能較強(qiáng)的施工材料,如透水水泥混凝土、透水瀝青混凝土等,提升其排水效果。至于人行道,可以在路面基層設(shè)置直通入水井的排水管道系統(tǒng),而其路面上層由于不需要十分高的路面強(qiáng)度,可以選用透水磚鋪設(shè),便于雨水的排出。
目前,我國城市道路橫斷面一般包括單幅路、兩幅路、三幅路及四幅路等。這里主要介紹單幅路。單幅路形式是我國城市最常用的一種橫斷面布置形式,一般由人行道、綠地、機(jī)非混行車道組成,其中機(jī)非混行車道處于道路中間,人行道處于機(jī)非混行車道兩側(cè),綠地分別位于人行道兩側(cè)。如果在機(jī)非混行車道及人行道之間設(shè)置雨水口,那么由于兩側(cè)雨水口排放雨水較少,則無法有效解決城市內(nèi)澇問題。因而,對于單幅路而言,應(yīng)保留兩側(cè)雨水口,并擴(kuò)大機(jī)非混行車道兩側(cè)的綠化面積,使綠化帶寬度不小于3m;如果綠化帶寬度小于3m,則不應(yīng)設(shè)置下凹式樹帶。另外,在綠化帶地下設(shè)置排水管道系統(tǒng),以便于雨水滲透,解決城市內(nèi)澇問題。
在傳統(tǒng)理念下,道路排水系統(tǒng)是通過道路橫坡將雨水排入道路兩側(cè)的雨水口,因而車道的綠化帶高度一般比路面高出10~20cm,這種設(shè)計僅適用于降雨量較少的情形,一旦降雨量較大,就很容易導(dǎo)致城市內(nèi)澇災(zāi)害,也造成水資源的浪費。海綿城市理念下道路縱斷面設(shè)計優(yōu)化,將原有的綠化帶改為下沉式綠化帶,下沉式綠化帶一般低于路面5~10cm;同時,下沉式綠化帶內(nèi)設(shè)排水設(shè)施系統(tǒng),當(dāng)雨量較大時,雨水可以通過橫坡流入下沉式綠化帶等區(qū)域,減輕城市內(nèi)澇災(zāi)害。同時,道路綠化帶優(yōu)化設(shè)計應(yīng)與城市自身條件相契合,比如城市內(nèi)澇頻發(fā),可以在道路綠地處設(shè)置調(diào)節(jié)塘,以緩解城市內(nèi)澇現(xiàn)象。而調(diào)節(jié)塘又可以在干旱時期作為水資源的補(bǔ)充,比如城市較為干旱,可設(shè)置雨水蓄水池,在雨季存儲雨水,在干旱時期再凈化使用。
在海綿城市建設(shè)中,道路排水系統(tǒng)的設(shè)計是不可或缺的一環(huán)。在進(jìn)行排水口優(yōu)化設(shè)計時,應(yīng)考慮排水口水體流動與整體規(guī)劃結(jié)構(gòu)的合理性,促進(jìn)水體正常排放,保證水體污垢的有效處理;同時還應(yīng)考慮地上排水系統(tǒng)與地下水循環(huán)系統(tǒng)之間的銜接,從而保障排水口的合理設(shè)計。此外,在道路排水系統(tǒng)設(shè)計時,還應(yīng)注重以下2點:①道路排水口應(yīng)分為頂層結(jié)構(gòu)及底層結(jié)構(gòu),頂層結(jié)構(gòu)與底層結(jié)構(gòu)之間應(yīng)以金屬籠蓖作為間隔,從而減少雜物及污泥,保證排水管道的暢通;②應(yīng)合理調(diào)節(jié)道路地面滲水及地下水源結(jié)構(gòu),設(shè)置水體凈化設(shè)施,對兩側(cè)水體進(jìn)行凈化與應(yīng)用,同時設(shè)置路面滲水系統(tǒng)及綠化帶滲水渠道,以滿足海綿城市設(shè)計要求。此外,還需要對道路排水管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,如果城市道路排水管網(wǎng)具有多個管段,則其上游排水管段必然會對下游排水管段造成一定影響,此時應(yīng)對各排水管段進(jìn)行優(yōu)化,使單端排水管段的性能發(fā)揮到最佳,從而保證道路排水管網(wǎng)的正常運行。
城市道路工程是海綿城市建設(shè)的重要內(nèi)容,合理的城市道路規(guī)劃不僅有助于保障交通安全暢通,而且可以解決城市的內(nèi)澇問題。因而,本文從海綿城市的視角分析了現(xiàn)階段城市道路設(shè)計優(yōu)化的作用及原則,并從道路系統(tǒng)、道路橫斷面、道路綠化帶、道路排水口提出相應(yīng)的優(yōu)化方案,以促進(jìn)海綿城市建設(shè)。