馬成龍

（浙江同濟科技職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 311231）

近年來，隨著氣候的不斷惡化，城市內(nèi)澇問題頻發(fā)。以往的城市建設(shè)以不透水鋪裝為主，導(dǎo)致城市地表大面積硬化，透水性差，甚至不具備透水能力，這是城市內(nèi)澇的主要誘因。為保障城市健康發(fā)展，國家積極推動海綿城市建設(shè)，而透水磚的應(yīng)用可以為海綿城市建設(shè)提供有力支持。透水磚具有較高的環(huán)保與生態(tài)價值，同時透水性能強，可解決不透水鋪裝造成的問題。

1 海綿城市概述

海綿城市，顧名思義，即像海綿一樣的城市，具有海綿一樣的彈性、吸水能力和蓄水能力，同時具備較強的水資源釋放能力。面對洪澇災(zāi)害時，海綿城市可以借助自身的吸水和蓄水能力，降低洪澇災(zāi)害造成的影響。在干旱缺水時，海綿城市可以釋放水資源，緩解缺水壓力。與傳統(tǒng)的城市建設(shè)理念不同，海綿城市建設(shè)更加注重生態(tài)修復(fù)以及水資源利用，不僅有助于規(guī)避城市內(nèi)澇，還能起到凈化城市環(huán)境、保障城市生態(tài)健康發(fā)展的作用。海綿城市能實現(xiàn)雨水在城市中的積蓄、滲透與凈化，還可以在必要時實現(xiàn)對雨水的利用，是保障城市可持續(xù)發(fā)展的有效措施[1-2]。

相關(guān)研究證明，海綿城市對緩解徑流污染以及控制城市內(nèi)澇有重要作用，借助海綿城市建設(shè)，可以在暴雨時有效減小總徑流量，同時降低溢流率[3]。目前，我國已經(jīng)在多個城市開展了海綿城市試點建設(shè)，并取得了顯著成效。我國幅員遼闊，城市眾多，不同城市有著不同的環(huán)境特點，有的城市降雨量較大，進而面臨巨大的內(nèi)澇壓力；有的城市處于干旱地區(qū)，因此缺水情況十分嚴(yán)重。但是無論哪種城市，海綿城市建設(shè)都有助于緩解城市發(fā)展過程中的水資源問題[4-5]。以往很多城市都會面臨“逢雨必澇，雨停即旱”的尷尬局面。在

強降雨時，城市發(fā)生內(nèi)澇，環(huán)境會受到破壞；降雨停止后，城市立即面臨水資源不足的問題，對城市的發(fā)展造成了不利影響。因此，探索水危機的解決措施始終是城市發(fā)展的關(guān)鍵。解決水危機是一項系統(tǒng)性工程，并非一朝一夕可以實現(xiàn)。有的城市在海綿城市建設(shè)過程中存在急功近利的現(xiàn)象，比如直接將鋪裝完成的磚挖除，然后種上植物，通過這種方式加快海綿城市建設(shè)的步伐。但是這種方式過于偏激，沒能認識到海綿城市建設(shè)是一項綜合性、系統(tǒng)性工程，需要站在整體的角度解決問題，應(yīng)積極參考成功經(jīng)驗，引進先進技術(shù)，保證海綿城市建設(shè)順利開展，更有效地解決城市水危機。例如哈爾濱群力雨洪公園、六盤水城市海綿系統(tǒng)等，都是比較成功的案例，可以為其他城市的海綿城市建設(shè)提供參考。

2 透水磚應(yīng)用于海綿城市建設(shè)探討

2.1 透水磚概述

2.1.1 透水磚的特點

海綿城市建設(shè)的目的在于保障城市生態(tài)健康發(fā)展，同時解決城市水危機。海綿城市建設(shè)也可以看作對城市防洪排澇設(shè)施和技術(shù)的完善與改進，涉及雨水的回收再利用和管理等方面的問題。因此，在海綿城市建設(shè)過程中，必然會應(yīng)用大量透水性材料，而透水磚便是主要的透水性材料[6-7]。透水磚也屬于鋪裝材料，與傳統(tǒng)的鋪裝材料相比，透水磚的生態(tài)價值更高、透水能力更強。傳統(tǒng)的不透水鋪裝導(dǎo)致城市地表大面積硬化、透水性差，甚至不具備透水能力，不僅容易引發(fā)城市內(nèi)澇，還容易造成城市污染，破壞城市生態(tài)，不利于緩解水危機，甚至?xí)觿〕鞘兴C。透水磚則不同，其內(nèi)部存在大量孔隙，形成了完善的排水通道。透水磚的孔隙率與其排水性能成正比，即透水磚的孔隙率越高，排水性能越好。例如有些透水磚的透水率可以達到20 mm/s，應(yīng)用這種透水磚可以應(yīng)對60 mm/h的降雨量。在降雨過程中，借助透水磚可以保證降雨的滲透率，有效緩解城市排水系統(tǒng)的壓力，更好地規(guī)避城市內(nèi)澇問題，同時也可以極大地提升城市的蓄水能力，使寶貴的水資源得到更好的利用。降雨之后，由于溫度提升以及光照作用，儲存在透水磚中的水分慢慢被蒸發(fā)，提升了城市濕度，同時吸收了大量熱能，起到了調(diào)節(jié)城市溫度與濕度的作用。此外，透水磚還具有多方面的作用，如透水磚的色彩豐富，可以增強城市的美感與藝術(shù)性。再比如透水磚能吸收噪音，可以有效緩解城市的噪聲污染，凈化城市環(huán)境。

2.1.2 透水磚的種類

透水磚的種類較多，主要有以下4類：（1）普通透水磚。普通透水磚最為常見，以普通碎石的多空混凝土材料為主。通常情況下，普通透水磚主要用于人行道建設(shè)。（2）混凝土透水磚?；炷镣杆u的主要材料為混凝土，同時增加透水劑用量，使混凝土透水磚具備透水能力。這種類型的透水磚制作工藝簡便，并且成本相對較低，主要用于車行道建設(shè)以及高速公路建設(shè)。（3）聚合物纖維混凝土透水磚。這種類型的透水磚以水泥聚合物增強劑、花崗巖石骨料、聚丙烯纖維等為主要材料，對制作工藝要求較高，通常用于廣場或者住宅小區(qū)人行道建設(shè)。（4）彩石復(fù)合混凝土透水磚。這種類型透水磚的主要特點是色彩鮮艷，通常用于園林景觀建設(shè)或者中心廣場建設(shè)等，能有效提升相關(guān)場景的藝術(shù)感。但是這種類型的透水磚成本相對較高，會在很大程度上限制其應(yīng)用范圍。

2.2 透水磚應(yīng)用若干問題分析

2.2.1 系統(tǒng)適配性的評估

海綿城市建設(shè)需要將城市中的植物、湖泊等作為生命共同體，共同構(gòu)建一個完整的系統(tǒng)，起到改善水環(huán)境以及修復(fù)城市水生態(tài)的作用，是保障城市可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，極大地提升了城市的水資源承載能力。因此，海綿城市建設(shè)是一項系統(tǒng)性工程，不能以單一地提升城市排水能力為目的，也不能片面強調(diào)提高雨水利用率[8-9]。透水磚的應(yīng)用可以為系統(tǒng)性工程建設(shè)提供有力支持，在海綿城市建設(shè)過程中，鋪裝透水磚能更好地補充地下水，提升對雨水的凈化和貯存能力，同時起到削減峰值流量以及控制徑流總量的作用。但是在透水磚的應(yīng)用過程中，需要結(jié)合雨水微循環(huán)系統(tǒng)的要求，否則透水磚鋪裝容易變成不積水鋪裝，與海綿城市建設(shè)的初衷相悖。在海綿城市建設(shè)過程中，對透水磚的應(yīng)用需要充分評估透水磚應(yīng)用場地的適配性，以充分發(fā)揮透水磚的優(yōu)勢，真正為海綿城市建設(shè)提供有力支持。對適配性的評估需要廣泛收集相關(guān)材料，如透水磚應(yīng)用場地的地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)、城市所在地的氣象資料以及城市總體規(guī)劃方面的資料等。在此基礎(chǔ)上，還要進行現(xiàn)場調(diào)研，掌握土層結(jié)構(gòu)、土壤滲透系數(shù)等方面的數(shù)據(jù)資料。全面且準(zhǔn)確的資料是評估適配性的重要參考，能保障適配性評估結(jié)果的科學(xué)性與可靠性。結(jié)合評估結(jié)果判斷應(yīng)用場地是否適宜應(yīng)用透水磚，并對透水磚鋪裝面積作出科學(xué)界定。此外，適配性評估還可以解決“怎么建”的問題，能為透水磚鋪裝施工提供參考依據(jù)，有助于提升透水磚鋪裝施工方案的科學(xué)性。

透水磚鋪裝主要分為兩種類型，一種為轉(zhuǎn)輸型，另一種為蓄水型。以轉(zhuǎn)輸型透水鋪裝為例，在鋪裝施工過程中，為了實現(xiàn)水資源的轉(zhuǎn)輸，需要在透水基層的下部設(shè)置相應(yīng)的排水系統(tǒng)，借助排水管或者排水溝渠起到水流引導(dǎo)和水流輸送的作用，將滲入的雨水轉(zhuǎn)輸至相應(yīng)的位置進行處理或者利用，以免雨水排入城市排水管道，有助于減輕城市排水系統(tǒng)的壓力，同時也能極大地提升水資源的利用率。再以蓄水型鋪裝為例，可以使雨水直接蓄存在土壤基層孔隙中或者蓄存在透水基層的孔隙中。蓄水型鋪裝的應(yīng)用對土壤的透水系數(shù)有一定的要求，需要其大于1.0×10-3mm/s，如果土壤的透水系統(tǒng)不能滿足要求，可以考慮采用轉(zhuǎn)輸型透水鋪裝模式或者進行土體改良。在透水鋪裝過程中，還要注重保障與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)性，如透水磚的顏色、透水磚鋪裝形式以及透水磚鋪裝圖案等，這是影響城市景觀的關(guān)鍵因素。只有保障透水磚鋪裝與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，才能更好地發(fā)揮透水磚的作用。

2.2.2 透水基層厚度的確定

透水磚鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計一方面要保障結(jié)構(gòu)的透水能力，另一方面要考慮結(jié)構(gòu)的荷載強度。通常情況下，在透水磚鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，先以荷載強度為基礎(chǔ)進行設(shè)計，然后進行透水能力方面的設(shè)計。目前，我國對透水磚鋪裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)范尚不完善，在荷載強度設(shè)計過程中可以參照《城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計規(guī)范》，保障結(jié)構(gòu)的荷載強度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。對透水性方面的設(shè)計尚無統(tǒng)一要求和方法，因此，需要結(jié)合不同地區(qū)的不同特點和海綿城市建設(shè)的實際需求進行透水能力設(shè)計，準(zhǔn)確驗算透水和蓄水能力。對透水磚鋪裝結(jié)構(gòu)透水能力的驗算比較復(fù)雜，并且沒有統(tǒng)一的驗算方法。如果在降水過程中，透水磚鋪裝最大滲透量與基層空隙中的水和滲入土基的水總量相等，可以按照以下公式進行驗算：

式中：H基代表透水路面結(jié)構(gòu)厚度（不包括透水磚面層厚度），mm；i代表設(shè)計降雨強度，mm/h；k土代表土基的平均滲透系數(shù)，cm/s；t代表降雨持續(xù)時間（一般按2 h計），h；v代表結(jié)構(gòu)層（基層）的平均空隙率，%。

在應(yīng)用上述公式進行驗算時，如果驗算結(jié)果難以符合要求，需要適當(dāng)增加透水路面結(jié)構(gòu)的厚度H基。此外，還可以提高平均空隙率或者提升土基的平均滲透系數(shù)。這些方式都能促進透水磚結(jié)構(gòu)透水能力的提升。如果采取以上措施依然無法滿足要求，說明該位置不適宜采用蓄水型透水鋪裝，應(yīng)考慮采用轉(zhuǎn)輸型透水鋪裝模式。

2.2.3 透水能力的保護與恢復(fù)

通常情況下，與基層相比，透水鋪裝面層的空隙以及孔隙率都較小，因此，面層堵塞現(xiàn)象的發(fā)生概率較高。一旦透水鋪裝面層發(fā)生堵塞現(xiàn)象，會對整體透水能力造成不利影響。面對這種情況，相關(guān)人員需要加強透水能力的保護與恢復(fù)。首先，要從透水磚的生產(chǎn)環(huán)節(jié)入手，將面層施工安排在最后，避免其他環(huán)節(jié)施工對面層造成不利影響。其次，在透水磚出廠之后，需要對其面層進行覆蓋保護，在灌縫和表面清理完成后將覆蓋保護去除。通過這種方式可以對面層起到有效的保護作用，避免在施工過程中導(dǎo)致鋪裝面層堵塞。在透水磚的應(yīng)用過程中，其滲透效果會隨著服役時間的延長而不斷減弱，這種趨勢在服役兩年之后表現(xiàn)得尤為明顯，面層瞬時下滲速度會明顯減緩，進而影響地表水下滲速度，容易造成地表積水。相較于透水磚鋪裝初期，其作用和效果明顯減弱。之所以會出現(xiàn)這種狀況，主要原因在于以下3個方面：首先，下墊層的透水系數(shù)逐漸減小。其次，透水磚在服役階段會受到外界環(huán)境的影響，導(dǎo)致其表面的孔隙被堵塞。如垃圾、灰塵等的堆積，使透水磚表面孔隙堵塞，導(dǎo)致其滲透能力下降，影響雨水下滲速度，造成地面積水。透水磚在海綿城市建設(shè)中的應(yīng)用存在“重建設(shè)、輕管理”的現(xiàn)象，在透水磚鋪裝過程中往往能保障施工質(zhì)量，但是在透水磚服役階段缺乏有效的管理和維護，導(dǎo)致透水磚的性能不斷下降甚至喪失作用。因此，要注重對透水磚服役階段的管理，加強清潔，以減少堵塞。例如，可以借助真空吸塵器對透水磚鋪裝表層空隙進行清潔，幫助透水磚有效恢復(fù)透水能力，甚至可以達到鋪裝之初的水平。最后，可以采用高壓沖洗的方式幫助透水磚恢復(fù)滲透能力。這種方式比較適合應(yīng)用年限較長的透水磚維護，還可以借助壓力吹掃的方式幫助透水磚恢復(fù)透水能力?？傊S護的方式方法較多，并且隨著技術(shù)的發(fā)展與完善，透水磚透水能力的恢復(fù)效果越來越顯著。

3 結(jié)語

透水磚是海綿城市建設(shè)的重要設(shè)施，對規(guī)避城市內(nèi)澇、解決城市水危機以及緩解城市熱島效應(yīng)等具有重要作用。但在透水磚的應(yīng)用過程中，需要充分評估其適配性，并合理確定透水基層的厚度，同時還要加強維護，保障其透水能力。