市政道路的排水系統(tǒng)是城市基礎(chǔ)建設(shè)的組成部分，它對(duì)于車輛行駛、人員來往的交通安全、城市的環(huán)保和城市的防洪排澇等有著非常重要的作用，海綿城市理念的發(fā)展順應(yīng)了道路排水優(yōu)化的需要。本文首先綜述了海綿城市的意義，分析了市政道路給排水的特點(diǎn)，隨后對(duì)于市政道路給排水的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討。
城市道路在交通運(yùn)輸及其國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的基礎(chǔ)作用，隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們對(duì)市政道路建設(shè)的要求不斷提高。但是，城市道路在使用的過程中受各種自然社會(huì)條件的影響，特別是雨水的侵蝕，路面如果積水嚴(yán)重，會(huì)阻礙到車輛的正常通行，導(dǎo)致車輛出現(xiàn)液面滑移的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響交通安全。同時(shí)，道路路面的長(zhǎng)期積水會(huì)對(duì)路基產(chǎn)生侵蝕，造成路基局部損壞，影響路基的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。因此，在市政道路上一般都需要采取有效的排水措施，使得路基路面都能處于干燥的狀態(tài)下，以確保道路結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及穩(wěn)定性，延長(zhǎng)其使用壽命。鑒于市政道路排水措施的重要，所以，市政道路排水的合理優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有十分重要的意義。
海綿城市與市政道路排水的內(nèi)涵
1海綿城市內(nèi)涵
海綿城市的本質(zhì)是改變傳統(tǒng)城市建設(shè)理念，實(shí)現(xiàn)與資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展為了實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化與自然資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。為了保護(hù)城市水生態(tài)系統(tǒng)，減少雨水災(zāi)害，開發(fā)雨水資源，海綿城市建設(shè)（又稱為低影響開發(fā)，LID）作為新的城市建設(shè)理念被提出來[1]。海綿城市能夠像一塊海綿一樣，將雨水吸收儲(chǔ)存，對(duì)其循環(huán)利用，并降低初期大流量雨水徑流的污染，面對(duì)自然災(zāi)害和環(huán)境變化時(shí)能夠彈性適應(yīng)。海綿城市建設(shè)將傳統(tǒng)的“快排”模式轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;滲、滯、蓄、凈、用、排”的有機(jī)結(jié)合，最大程度上減少城鎮(zhèn)化發(fā)展建設(shè)給原自然水文特征和水生態(tài)環(huán)境帶來的負(fù)面影響，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的自然積存、自然滲透、自然凈化[2]。
2市政道路排水內(nèi)涵
市政道路排水工程設(shè)計(jì)主要指建設(shè)在市政道路上用于收集、輸送排放城市雨水、污水的城市排水設(shè)施（排水管網(wǎng)及其附屬構(gòu)筑物）的設(shè)計(jì)。
城市道路排水設(shè)計(jì)作為市政排水規(guī)劃的重要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)而言，是一項(xiàng)關(guān)鍵性的系統(tǒng)工程，實(shí)施該項(xiàng)工作的主要目的是：將市政道路排水收集以及輸送、凈化、利用、排放等環(huán)節(jié)的內(nèi)容有機(jī)地統(tǒng)一起來，并協(xié)調(diào)運(yùn)作，使得在市政道路排水工程建設(shè)中，能夠充分實(shí)現(xiàn)資源的有效利用以及能源的有效利用，讓市政排水取得了較好的投資效果和合理的城市排水規(guī)模。[3]
市政道路排水設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)
1道路生態(tài)排水
按功能分類
道路生態(tài)排水措施的根據(jù)功能進(jìn)行分類，主要有以下幾類：收集利用、攔截、過濾、滲透、凈化、調(diào)蓄、滯留、蒸發(fā)等。其中：以收集利用為主要功能的包括生態(tài)水窖等；以攔截為主要功能的包括生態(tài)型雨水口、沉泥井等；以過濾、滲透為主要功能的包括生態(tài)透水路面、生態(tài)植草溝、土壤濾池、滲透管（溝）等；以調(diào)蓄、滯留為主要功能的包括雨水花壇、生態(tài)植草溝、雨水調(diào)蓄池、生態(tài)滯留塘、下凹式城市綠地等。道路生態(tài)排水措施功能并非單一不變，如生態(tài)植草溝，溝內(nèi)表層植物可起到雜物攔截和吸附作用，溝體可起到調(diào)蓄、滯留的作用，而溝的結(jié)構(gòu)層由多種濾層組成，又可起到過濾、滲透、凈化等作用。因此，道路生態(tài)排水措施通常是各種功能的組合體。
按空間布局分類
道路生態(tài)排水措施無論采用何種方式，都需圍繞著道路進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施，從空間布局上看，道路生態(tài)排水措施可分為點(diǎn)、線、面三類。
1.點(diǎn)式道路生態(tài)排水措施
點(diǎn)式道路生態(tài)排水措施呈點(diǎn)狀、分散式布置，一般在道路路網(wǎng)或排水管網(wǎng)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)上對(duì)道路徑流進(jìn)行集中攔截、收集和處理。通常所謂的源頭控制和末端處理都是以點(diǎn)的方式開始和結(jié)束。目前應(yīng)用較為廣泛的點(diǎn)式道路生態(tài)排水措施包括生態(tài)雨水口、具有沉泥功能的排水構(gòu)筑物、雨水花壇、多功能調(diào)蓄池等。
2.線式道路生態(tài)排水措施
道路是以系統(tǒng)網(wǎng)格、線型的方式表現(xiàn)在城市布局中，其路面徑流排放的形式也是由點(diǎn)到線及面逐漸匯集的過程，而為了解決徑流污染和雨水利用問題，過程控制十分重要。線式道路生態(tài)排水措施則是過程控制的典型手段。線式道路生態(tài)排水措施結(jié)合道路斷面及線型布置，一般包括生態(tài)植草溝、生態(tài)過濾管（槽）、生態(tài)護(hù)坡、綠化緩沖帶等。
3.面式道路生態(tài)排水措施
降雨開始、持續(xù)至道路徑流形成的過程是一個(gè)雨水面式匯集的過程，因此采用適當(dāng)?shù)拿媸降缆飞鷳B(tài)排水措施更能有效減少徑流污染。典型的面式道路生態(tài)排水措施包括生態(tài)透水路面等。
道路生態(tài)排水建設(shè)意義
按照海綿城市下低影響開發(fā)（LID）的原則，無論采用何種工程或非工程的措施，都應(yīng)強(qiáng)調(diào)通過生態(tài)功能來維持開發(fā)前原有的水文條件，控制徑流污染，減少污染排放，實(shí)現(xiàn)開發(fā)區(qū)域可持續(xù)水循環(huán)的目的。隨著對(duì)道路排水研究的不斷深入，節(jié)能、生態(tài)、環(huán)保逐漸成為城市道路排水的發(fā)展方向。道路生態(tài)排水措施種類和應(yīng)用形式多種多樣，使用地點(diǎn)、適用條件也各有不同，因此可從不同角度進(jìn)行分類、歸納和匯總，但無論如何分類，對(duì)道路排水措施而言，只要其能夠?qū)崿F(xiàn)污染物的削減及對(duì)雨水資源的利用，體現(xiàn)BMP 和LID 理念，即可賦予其生態(tài)的涵義。道路生態(tài)排水措施具體的表現(xiàn)形式不同，但都體現(xiàn)了削減污染物、保護(hù)水環(huán)境的生態(tài)理念，是城市道路排水的發(fā)展趨勢(shì)。道路生態(tài)排水技術(shù)的日益成熟是工程應(yīng)用和推廣的前提和保證，城市管理部門應(yīng)結(jié)合相關(guān)成功案例，根據(jù)工程自身特點(diǎn)合理選擇相對(duì)應(yīng)的生態(tài)排水措施。[4]
2下凹式綠化帶
市政道路下凹式綠化帶建設(shè)形式及原理
常規(guī)市政道路的兩側(cè)綠化帶和中央分隔帶均高于道路斷面，此種形式可以有效地防止車輛意外駛離道路，但是綠化帶無法匯集道路雨水， 雨水只能通過雨水口直接匯入雨水管道中，加大了雨水管道的排水負(fù)擔(dān)，并未實(shí)現(xiàn)雨水的充分利用[5]。下凹式綠化帶即將橫斷面方向的綠化帶設(shè)計(jì)為可以存積水的下凹式斷面， 使雨水通過綠化帶過濾后以溢流的方式進(jìn)入雨水利用系統(tǒng)，雨水口布設(shè)于下凹式綠化帶內(nèi)，較綠化帶地面高出3~5cm，而綠化帶內(nèi)綠地地面的高程較兩側(cè)路面低5~10cm，綠化帶兩側(cè)的路緣石應(yīng)當(dāng)每隔一段距離設(shè)置雨水的流入孔便于雨水流入綠化帶中。此外，為了減輕雨水的下滲對(duì)周邊道路結(jié)構(gòu)層帶來的不利影響， 可以在綠化帶的底層及其兩側(cè)鋪設(shè)防水土工材料。
下凹式綠化帶工作原理為： 降雨后路面雨水通過道路橫坡向綠化帶匯集， 從綠化帶兩側(cè)路緣石中的流入孔流入綠化帶內(nèi)， 匯集進(jìn)入綠化帶內(nèi)的雨水一部分在綠化帶的表層土壤內(nèi)得到下滲，無法下滲的部分則匯入綠化帶內(nèi)的雨水口中，而匯入雨水口中的雨水一部分繼續(xù)通過井底的打孔滲透管向底層土壤中入滲， 最后無法實(shí)現(xiàn)滲透的雨水從雨水連接管溢出排入城市排水管道中排入下游。具體結(jié)構(gòu)圖見圖1。
道路下凹式綠化帶重要作用
1.增加地下水資源
地下水資源持續(xù)減少是我國很多城市面臨的嚴(yán)峻問題。城市地表硬化減少地下水來源是地下水資源減少的重要因素。而下凹式綠化帶可以有效強(qiáng)化雨水的滲透作用，補(bǔ)充城市地下水資源。我們對(duì)各種條件下下凹式綠地雨水入滲量進(jìn)行試驗(yàn)，從試驗(yàn)結(jié)果（表1）可以看出下凹式綠化帶對(duì)于補(bǔ)充地下水作用明顯，綠化帶面積比例為20%時(shí)，在暴雨重現(xiàn)期為2年的條件下，在下凹式綠化帶的滲蓄作用下70%以上的雨水可進(jìn)行下滲。按常規(guī)城市規(guī)模進(jìn)行計(jì)算，采用下凹式綠化帶每年可增加數(shù)億噸地下水資源， 可以有效緩解城市地下水資源急劇減少的危機(jī)。
2.減少洪澇災(zāi)害
自然狀態(tài)下降雨量的85%以上可由地表入滲和自然蒸發(fā)，而產(chǎn)生徑流的不足總降雨量的15%。而在城市中，由于硬化地面比例較高，降雨量?jī)H有40%左右入滲和蒸發(fā)，徑流量達(dá)總降
雨量的60%左右，是自然狀態(tài)下的4倍左右，因此隨著城市化的不斷進(jìn)展城市內(nèi)澇災(zāi)害也日趨嚴(yán)重。下凹式綠化帶減少城市洪澇災(zāi)害的作用主要從兩個(gè)方面體現(xiàn)： 一方面是通過下凹式綠化帶的滲蓄作用可以減少匯集進(jìn)入管網(wǎng)的總量，減小下游排水壓力；另一方面作為下凹式綠化帶的蓄水功能對(duì)于洪峰的削減具有較大作用， 通過攔蓄作用延緩部分雨水的匯流時(shí)間，使洪水過程更加平緩，減輕防洪壓力。下凹式綠化帶在城市防洪方面的作用對(duì)于減少城市防護(hù)設(shè)施建設(shè)投資、降低排水系統(tǒng)造價(jià)方面具有重要意義。
3.控制初期雨水污染
除了城市內(nèi)澇災(zāi)害， 城市初期雨水的污染問題也是困擾城市居民生活、威脅城市生態(tài)環(huán)境的重要問題。下凹式綠化帶通過其滲蓄作用可有效截留初期雨水， 切斷初期雨水污染下游城市水體的途徑。此外，城市下凹式綠化帶的滲蓄過程也是土壤對(duì)雨水進(jìn)行過濾的過程， 雨水在不斷下滲的過程中其中大量的污染物經(jīng)過土壤及其上方植物的過濾被截留在土壤中，截留下來的污染物后期被綠化帶植物逐步降解，另一方面這些污染物也成為綠化帶內(nèi)植物生長(zhǎng)的肥料， 促進(jìn)了植物的生長(zhǎng)。下凹式綠化帶一方面有效緩解了初期雨水污染問題，減少了初期雨水污染處理的資源消耗； 另一方面截留下來的有機(jī)肥料對(duì)于綠化帶內(nèi)植物的生長(zhǎng)也有促進(jìn)作用， 減少了綠化帶的養(yǎng)護(hù)成本。
4.其他效果
下凹式綠化帶蓄留的雨水在晴天時(shí)通過蒸發(fā)作用以及植物的蒸騰作用可以在道路區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生較強(qiáng)的上升氣流， 增加市政道路內(nèi)空氣的流動(dòng)性，調(diào)節(jié)區(qū)域氣候，強(qiáng)化區(qū)域內(nèi)空氣污染物的擴(kuò)散作用； 通過下凹式綠化帶入滲的雨水可以增加區(qū)域內(nèi)土壤中的含水量，節(jié)約道路綠化灌溉用水。[6]
道路下凹式綠化帶建設(shè)意義
市政道路下凹式綠化帶其實(shí)是城市下凹式綠地的一種形式， 城市下凹式綠地作為一種生態(tài)的城市雨水利用技術(shù)在城市小區(qū)和廣場(chǎng)中已有較多應(yīng)用，并且在減輕城市內(nèi)澇災(zāi)害、改善城市生態(tài)環(huán)境方面取得了良好的應(yīng)用效果[7]。而道路綠化帶作為城市綠地的重要組成部分，下凹式綠化帶的應(yīng)用在不增加市政道路建設(shè)用地的條件下，對(duì)于削減暴雨洪峰流量、減少洪澇災(zāi)害發(fā)生的頻率、減輕城市初期雨水污染、增加城市地下水資源、調(diào)節(jié)城市區(qū)域氣候、節(jié)約綠化灌溉用水等也具有非常積極的作用，其在市政道路的建設(shè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。當(dāng)然下凹式綠化帶的滲蓄作用對(duì)于道路長(zhǎng)期的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響也是需要考慮的重要因素，需要進(jìn)行更深入的研究與探討，并據(jù)此對(duì)下凹式綠化帶進(jìn)行不斷的優(yōu)化改進(jìn)。
市政道路透水性鋪裝
透水性鋪裝的背景
隨著城市化發(fā)展速度的加快，街道、廣場(chǎng)、小區(qū)的路面正在逐步被混凝土、石材、瓷磚等封閉性阻水材料所覆蓋，部分地區(qū)的不透水鋪裝覆蓋率已超過80%[8]，地面透水能力受到顯著削弱，引發(fā)了熱島效應(yīng)、城市內(nèi)澇等諸多嚴(yán)重的城市問題。為了緩解不透水路面帶來的各種不良后果，各國均積極發(fā)展透水性鋪裝并進(jìn)行了廣泛的研究與應(yīng)用。“滲水”是海綿城市的基礎(chǔ)功能之一，而傳統(tǒng)城市的硬質(zhì)路面一般采用非透水性鋪裝材料，透水性鋪裝材料的引入是發(fā)揮海綿城市滲透功能的不二選擇。此外，透水性材料本身的綠色材料屬性，更是與當(dāng)下“十三五”規(guī)劃建議中的“綠色發(fā)展”不謀而合。推廣和使用透水性材料，將會(huì)給海綿城市建設(shè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。
透水性鋪裝材料的類型
1.透水性混凝土材料
透水性混凝土材料分為透水性水泥混凝土和透水性瀝青。透水性水泥混凝土是采用水泥、水、膠結(jié)材料，并摻配一定骨料所配置的，具有一定空隙率的混合材料。其制作成本較低，過程也較為簡(jiǎn)單，因此有著比較廣泛的工程應(yīng)用。此外，透水性水泥混凝土還可以通過特殊工藝預(yù)制為路面磚等透水性混凝土制品，然后再作為鋪裝進(jìn)行鋪設(shè)。在考慮景觀效果的基礎(chǔ)上，也可在透水性水泥混凝土的制作過程中拌入顏料，以呈現(xiàn)出不同顏色。透水性瀝青一般在使用中要與混合料配合使用，所以其制成的鋪裝被稱為透水性瀝青混合料鋪裝。由于其強(qiáng)度要高于透水性水泥混凝土材料，所以在市政道路建設(shè)的應(yīng)用要更為廣泛，是透水性材料的主角。在景觀有需求時(shí)，同樣可以加入顏料，用以鋪設(shè)彩色瀝青路面。透水性混凝土材料的透水原理是其內(nèi)部的多孔隙結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期使用中易受砂石、塵土的影響，需要定期用高壓清洗車進(jìn)行保養(yǎng)。
2.陶瓷透水磚
目前，常見的透水磚從材質(zhì)和工藝上大致可分為兩類，即陶瓷透水磚及非陶瓷透水磚。其根本區(qū)別在于陶瓷透水磚是燒制而成，而非陶瓷透水磚則是通過粘結(jié)劑固化而成，其中就包括上文提到的透水性混凝土路面磚。陶瓷透水磚是以固體工業(yè)廢料、建筑垃圾、廢玻璃、生活垃圾等材料經(jīng)過粉碎、成型，而后高溫?zé)贫伞Ｌ沾赏杆u具有高透水性、高孔隙率、高抗壓、裝飾效果好等優(yōu)點(diǎn)，但需要配合柔性基層使用，一般只用于人行道路的鋪裝。
3.自然型透水材料
傳統(tǒng)園林采用的方磚、卵石、木料、嵌草鋪地等透水性鋪裝，都屬于自然型透水材料的范疇。現(xiàn)代城市在景觀設(shè)置時(shí)仍會(huì)大量采用這樣的透水性材料，如卵石路的應(yīng)用和日本枯山水意象的景觀布置等。而通過防腐處理的木制鋪裝也被大量應(yīng)用于現(xiàn)代親水空間的設(shè)計(jì)，有著良好的生態(tài)和美學(xué)效果。
透水性新材料
石米地毯和沙基透水磚是近年來出現(xiàn)的透水性新材料。其中沙基透水磚也被成為“生態(tài)砂基透水磚”，其通過破壞水的表張力來形成其透水性，避免了多孔結(jié)構(gòu)易受堵塞而影響透水性的弊端，其在世博會(huì)、奧運(yùn)村的建設(shè)中都有使用。石米地毯更為生態(tài)， 以多纖維樹脂粘合天然卵石形成透水性鋪裝，其景觀效果豐富且維護(hù)成本低。[9]
透水性鋪裝的生態(tài)功能
與非透水性鋪裝相比， 透水性鋪裝可以與綠地、水體共同發(fā)揮良好的環(huán)境綜合效益，有著豐富的生態(tài)功能[10]。
1.雨水可以迅速下滲至城市土壤中，還原為地下水，在減少地面徑流的同時(shí)，使城市下墊面可以與大氣進(jìn)行直接的水、氣交換。此外，由于地表徑流的減小， 其攜帶地面污染物的能力也隨之減少，從而降低了對(duì)自然水體污染的機(jī)會(huì)。
2.由于透水性鋪裝良好的通透性，其表面的溫度與濕度要比非透水性鋪裝更為均衡，即在高溫季節(jié)，市政透水路面要更為涼爽；而干燥季節(jié)其表面要更為濕潤(rùn)， 這在一定程度上起到了降溫加濕的作用。
3.透水性鋪裝還能起到吸收噪音、減少反射的作用。透水性材料中多孔隙的結(jié)構(gòu)使其能吸收聲波，而路面積水的及時(shí)下滲也避免了其反光對(duì)行人車輛造成的干擾。
結(jié)語
市政道路排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)由于對(duì)市政道路的功能、使用壽命和道路通行能力、交通安全有直接而重要的影響，因此，在進(jìn)行道路排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮道路路面、人行道和綠化帶等的排水設(shè)計(jì)。市政道路排水設(shè)計(jì)應(yīng)該在海綿城市理念的指導(dǎo)下優(yōu)化設(shè)計(jì)，以尋求最科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)的方案，合理安排排水設(shè)施，通過排水系統(tǒng)盡快將路面的積水排除出去，確保路面保持暢通，延長(zhǎng)城市道路的使用壽命。
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