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海绵城市理念与城市道路设计方案

学术杂志网   |   2018-09-13

摘要:随着社会经济的不断发展,城市人口数量越来越多,污染现象也越来越严重。现阶段,许多城市面临着较为严重的水污染、洪涝灾害等问题,导致城市经济可持续发展受到一定影响。在这种情况下,海绵城市这一建设理念应运而生,并且在近年来得到了迅速发展。海绵城市就是运用现代设计理念,通过改善城市雨水基础设施,实现雨水的自然存储、自然净化以及自然渗透。在城市道路设计中运用海绵城市理念,能够有效解决城市内涝、水资源短缺以及水污染等问题,改善城市环境。文章对海绵城市理念进行简要分析,并针对基于海绵城市理念的城市道路设计方案进行简要探讨,希望能为城市规划建设提供有益参考。

关键词:海绵城市;城市道路;设计方案;应用

近年来,城市化进程的步伐越来越快,城市绿地面积以及自然流域面积逐渐缩小,导致城市水文条件受到很大影响,地表径流量逐渐增加,但是雨水下渗以及蒸发量却越来越小,导致城市内涝风险大大增加。与此同时,在城市开发建设过程中,水资源不可避免的受到污染,加剧了城市水资源紧缺的局面。现阶段,传统的雨水排放模式已经无法满足现代社会的发展要求。城市道路必须更好地适应环境变化,像海绵一样具备吸水、渗水、蓄水以及净水功能。相较于传统的雨水排放措施,海绵城市道路设计可以有效控制地表径流,保护生态系统。将海绵城市理念应用到城市道路设计中,是建设现代化城市的重要途径,也是实现城市经济良性循环的关键举措。文章主要探讨基于海绵城市理念的城市道路设计方案[1]。

1海绵城市概述

1.1海绵城市理论

在建设海绵城市时,应当坚持生态优先的基本原则,将自然环境与人工改造有机结合起来,在确保城市防洪排涝安全的前提下,对雨水进行自然汇集、下渗以及净化,从而实现对雨水资源的最大化利用。在进行海绵城市规划建设时,规划师需要对自然降水、地下水以及地表水的系统性特征进行全面考虑,在此基础上有效协调给排水等各个环节。对城市发展过程中的雨水问题进行有效处理,是建设海绵城市的主要目标,这些问题有雨水污染、缺水、雨水径流等,其处理方式主要分为以下3种:第一,对城市原有生态系统进行保护。城市生态系统包括湿地、天然河道、池塘、湖泊、草原及森林等,这些海绵体是城市进行雨水储备的重要途径,能够促进城市水系统良性循环。第二,对城市生态系统进行恢复、修复。过去在城市建设过程中,受各方面因素影响,城市海绵体或多或少受到一定破坏,此时需要利用海绵城市理念对其进行恢复与修复。第三,新建城市海绵体。在海绵城市建设过程中,采取LID技术进行新一批城市海绵体建设,对城市发展规模进行合理控制,尽可能实现城市不透水区域面积的减小,降低城市建设对水系统的破坏与干扰[2]。

1.2海绵道路的优缺点

1.2.1海绵道路的优点

第一,对地下水进行有效补充。调查研究显示,传统的城市道路设计采取快排方式,雨水需要通过路面向排水管道中汇集,并且尽可能快地通过给排水管道排出,向城市河流、湖泊中流入,雨水基本上都是由管道排出,地下水也就很难得到及时补充,导致对雨水资源的利用效率较低。通过建设海绵道路,可以实现雨水由路面向基层的深入,在层层渗透作用下,雨水能够有效补充到地下水中。在道路两侧建设LID设施,雨水可以向地下渗透,实现对雨水资源的最大程度利用。第二,降低洪峰量,减少城市排水系统压力。过去在城市道路设计中,要对地表雨水进行迅速排泄,主要是通过城市排水系统来实现的。然而,随着城市建设速度越来越快,城市不透水区域的面积也有了显著增加。一旦出现持续性暴雨天气,城市排水系统很难迅速将雨水排出,从而引发城市内涝。海绵道路的建设能够对雨水进行蓄水、渗水、滞水,从多个途径实现对雨水的排泄,在这种情况下,城市道路排水管道的流速、流量会大大降低,进而减小城市排水系统压力。第三,解决雨水污染问题。在降雨天气,雨水会对路面进行冲刷,进而受到多重污染,包括路面重金属、垃圾以及可溶性污染物等,导致城市径流污染严重。通过建设海绵道路,雨水可以直接通过路面向地下渗透,在下渗过程中,路面生态设施以及土壤微生物会对雨水进行一定程度的处理,大大减少雨水污染物,从而达到净化雨水的目标,解决城市雨水污染问题。第四,提高城市道路安全性。实践研究表明,雨天的海绵道路路面没有积水现象,车辆在行驶过程中,轮胎和地面附着力会大大增加,车辆行驶造成的雨雾现象会明显减少。在这种情况下,雨天车辆行驶的安全性得到有效提升。与此同时,海绵道路具有透水性特点,车辆在行驶过程中,轮胎和路面之间的压缩、抽吸现象会得到改善,有效提升行车舒适度。1.2.2海绵道路的缺点海绵道路虽然具有很多优点,但是在实际应用过程中依然存在一些缺陷,具体表现如下:第一,道路抗剪性不强。海绵道路具有良好的透水性,这也就意味着道路结构密实度不高,相较于传统路面结构,海绵道路抗剪性相对薄弱。在重荷载车辆刹车、转弯过程中,路面很容易产生剪切破坏;第二,路面清理工作量大。受特殊道路结构影响,海绵道路具有较大的孔隙率,在运营过程中,细小的砂砾可能会导致道路孔隙受到堵塞,因此要经常对路面进行冲洗,从而保持道路孔隙畅通[3]。

2基于海绵城市理念的城市道路设计方案探讨

2.1海绵道路的透水沥青路面结构设计

第一,Ⅰ型透水沥青路面结构设计。当地表径流进入路面上面层后,会进入到临近排水设施中。一般采用厚度为4cm的PAC-13透水沥青作为表面层材料,采用密级配沥青混合料作为中下面层材料,其厚度约为6~8cm。基层属于半刚性基层,底基层则属于稳定性基层。在城市道路设计中,要想实现道路两侧噪音、地表雨水径流量的减小,一般采用Ⅰ型透水沥青路面结构设计方案。第二,Ⅱ型透水沥青路面结构设计。当地表径流进入路面上面层后,同样进入到临近排水设施中。采用厚度为4cm的PAC-13透水沥青作为表面层材料,采用8cm厚度的PAC-20或6cm厚度的PAC-16透水沥青混合料作为下面层材料。上基层属于稳定性基层,所用材料为透水沥青,封层被设置在上面层和中面层二者之间。基层属于半刚性基层,垫层则属于稳定性垫层。对于暴雨多发地区,要想有效解决城市内涝问题,一般采用Ⅱ型透水沥青路面结构设计方案[4]。

2.2海绵道路的透水混凝土路面结构设计

第一,半透水混凝土路面结构设计。使用18~20cm厚度的透水混凝土作为道路面层。将不透水封层设置在面层和基层二者之间。当雨水渗入到面层时,由封层表面向排水设施中排入,从而有效保护基层,使得基层免受雨水冲蚀。半透水混凝土路面结构具有较高的孔隙率,因此路面结构强度不高,通常用于非机动车道。第二,全透水混凝土路面结构设计。面层厚度通常为18~20cm左右,属于透水型面层。将厚度约15cm的垫层设置在基层和土层之间。地表雨水径流可直接向路基渗透,路面稳定性和承载力相对薄弱,因此,非机动车道、人行道以及景观道路中一般采用全透水混凝土路面结构设计。

2.3海绵城市道路的LID设施组合优化设计

海绵城市将传统排水系统、超标雨水径流排放系统和低影响开发雨水系统结合在一起。传统排水系统和低影响开发雨水系统相互配合,起到收集、运输和排放雨水径流的作用。第一,机动车道和公交用专用车道。目前,城市地下水资源普遍存在匮乏现象,为了改善这一问题,需要利用雨水对地下水进行补给。利用透水路面即可有效解决这一问题,同时对城市热岛效应进行有效缓解。除此之外,为了防止雨水对路基造成冲刷和侵蚀,在设计路面结构时一般采取不透水基层。当雨水向不透水基层渗透时,雨水可以沿着基层表面向盲沟、分隔带中排放。第二,非机动车道和人行道。调查研究显示,在降雨天气,传统的非机动车道、人行道等表面普遍有积水问题,导致行人、行车安全性受到一定影响。为了解决路面积水问题,在设计非机动车道及人行道时,设计师可选用透水铺装,实现雨水向路基的直接渗透,不仅可以有效改善路面积水现象,还能补给地下水,促进水循环。

3结语

综上所述,随着经济的发展和社会进步,城市建设水平有了显著提升。现阶段,人们的环保意识有了很大提升,对城市环境问题的关注程度也越来越高。海绵城市属于现代城市规划设计理念,在城市道路设计中应用海绵城市理念,不仅能够有效提升道路安全性,还能补给地下水、改善径流污染,从而促进城市生态系统良性循环。在设计海绵道路时,设计师应当着重考虑对雨水资源的合理应用,在此基础上构建雨水利用系统,减轻城市排水系统压力,改善雨水径流污染现象,有效防止城市洪涝灾害出现,提高城市道路建设水平,实现经济效益、生态效益和社会效益的共同提升。

参考文献

[1]王宁.基于海绵城市理念的城市道路设计方案探讨[J].给水排水,2016(11):27.

[2]黄毓民.海绵城市理念在城市道路设计中的应用[J].交通世界,2018(7):8.

[3]方庚明.浅析海绵城市理念的城市道路系统化设计[J].中国高新技术企业,2017(5):133.

[4]柯水平,张树宁,白子建.基于“海绵城市”理念的城市道路设计探讨[J].城市道桥与防洪,2016(10):1.

作者:杨玉叶 单位:合肥鲲鹏房地产开发有限责任公司

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