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1山地城市道路雨洪问题突出
我国是多山国家,山地面积约占全国国土面积的2/3,约650万km2,约有1/3的人口居住在山地。近年来山地城市极端降水发生频率不断增加,由于山地地形较陡,地表径流短时急流而下,加之城市硬化面积大量增加,排水系统建设滞后及多部门管理不协调等原因,城市道路易汇集大量雨水快速下泄,造成城市内涝灾害,直接导致严重的经济损失和人员伤亡。传统“以排为主”处理雨水的方式已不能适应当前山地城市的发展。
2国外道路雨洪管理模式
为缓解城市化带来的雨洪问题,西方国家在多年的实践中探索了不同雨洪管理模式,并取得较好的实际应用效果。其中具有代表性的措施包括最佳管理措施(BMP)、低影响开发(LID)、可持续城市排水系统(SUDS)、水敏感性城市设计(WSUD)、可持续基础设施(SI)、绿色基础设施(GI)、水环境精明设计(watersmartdesign)和更优场地设计(BSD)等。
(1)最佳管理措施(BMP)。
最佳管理措施(bestmanagementpractices,BMP)是美国20世纪70年代提出解决水质水量等问题的综合措施,主要强调通过收集、短时储存或引导雨水按照设计流速渗透进土壤和下游的雨水设施,就近处理雨水,从而减少雨水径流量、控制径流速度以及污染物。其主要是在法规政策支持下采用工程性(如滞留池、渗透设施、人工湿地、生物过滤和停留系统等)并辅之以非工程性(如土地使用规划、垃圾管理、街道清扫等)的措施来达到控制的目的。宾夕法尼亚州的最佳暴雨管理手册中,专门提出将BMP措施结合道路设计、建设及维护,实现径流量削减及水质提升。
(2)低影响开发(LID)。
美国马里兰州20世纪90年代提出(lowimpactdevelopment,LID)低影响开发策略),强调通过一系列源头控制措施达到对雨水的管理与利用,总体目标是实现开发前场地的水文状态,更为强调与景观结合的生态设计。主要措施包括生物滞留池(雨水花园)、绿色屋顶、雨水罐、透水铺装、植被浅沟与过滤带、洼地、种植器、树盒、蓄水池、渗透沟、干井等,此类措施同时兼具雨水控制以及景观或使用功能,尤其适合城市新区开发以及旧城改造,广泛适用于居住区、道路、公园、商业区等场地。目前已成为应用最广泛的雨水技术之一,著名案例美国西南十二号大街(SW12thAvenue)和东北锡斯基尤街(NESiskiyou)绿色街道项目,均为“以自然方法管理街道暴雨水”的示范性工程。
(3)绿色道路(greestreets)。
绿色道路将绿色雨水基础设施(GSI)与低影响开发措施(LID)结合,在道路景观设计中综合运用,从而有效控制雨水,减少径流量及污染,缓解城市内涝同时提升道路景观和生态环境。最具代表性的如俄勒冈州波特兰的绿色街道项目及芝加哥绿色小巷项目,已成为道路雨洪控制利用典范。前者的成功之处在于将雨水花园、植物浅沟等生态雨水措施精妙地融入道路景观设计中,从而形成一个雨水收集、滞留、净化等多种综合雨洪控制功能的道路绿化系统。后者是全美迄今为止最大公共道路翻新工程,通过绿色方法对芝加哥城市内超过4000m2小巷改造,将原有硬质铺地改为透水沥青或透水混凝土等透水铺装,良好的渗透功能使得雨水直接下渗至地下石床,避免积水。改变了原有巷路不堪重负的地下排污系统问题。美国道路建设一直位居世界首位,全美公路里程约650万km,同时也是世界上拥有高速公路最多的国家,约为9万km。可以看出其在道路建设过程中,对城市道路及高速公路路面径流非常重视,并在道路设计手册中明确体现雨洪控制技术。
3雨洪管理模式对山地道路景观设计的启示
3.1转变建设理念,完善相关法律规范
(1)改变“以排为主”的传统雨水处理思想。
面对日趋严峻的城市内涝问题,不应将希望完全寄托于增加城市硬质排水系统,广大相关设计师亟须更新设计理念,学习发达国家的成熟技术并本土化应用,将传统的单一排水设计与单一景观设计理念彻底扭转。在进行道路景观设计之前,充分考虑利用景观手段缓解雨水问题,营造城市排水的“软性系统”,减轻城市排水系统的压力,维护健康自然水循环。
(2)树立节约水资源的观念。
雨水资源是宝贵的城市水资源之一,由于长期未得到足够重视,没有针对性地设置收集利用设施,致使雨水资源随着管道系统快速流走,大量城市缺水与内涝问题交织。如能有足够的节约水资源意识,有目的地设计合理的雨水滞留池、生物收集池、人工湿地等道路雨水收集设施,将为城市节约大量的水资源。这部分水资源还可以反过来浇灌道路绿化以及冲洗道路等,实现良性循环。
(3)完善相关法律法规。
发达国家由于实践开始很早,相关配套法律较为成熟。近年来我国已经认识到雨洪管理的必要性和重要性,也逐步出台相关规范,如2006年建设部颁布的国家标准《建筑与小区雨水利用工程技术规范》、2013年出台的《国务院办公厅关于做好城市排水及暴雨内涝防治设施建设工作的通知》及住建部《城市排水(雨水)防涝综合规划编制大纲》,以及北京、深圳等城市的雨水利用地方规范,均对城市雨洪管理提出了更高的要求。但实际上仍然缺乏系统的城市雨洪控制利用法规,更缺乏城市雨洪管理技术与道路设计结合的政策支持及相关设计规范。目前急需补充雨洪技术在道路设计手册规范中的空白,促进相关领域设计工作展开有据可依。
3.2设计手法因地制宜
山地城市道路具有以下特点:地形变化大,平面布置形式较为自由,空间丰富;坡度大弯道多,各类水、旱桥涵及护坡、挡土墙、护栏等工程构筑物多;道路与山体结合较为紧密,融为独特景观。其独特性决定了仅靠修复地下管网无法满足城市雨洪安全。据此,应充分利用特殊的自然条件,包括雨水排蓄系统、雨水渗蓄调控系统以及雨水污染控制系统来构建山地内涝防治及雨水利用系统;同时,针对山地城市普遍布局紧凑、用地紧张的特点,应该采用小型、分散的方式来构建自然雨水渗透系统。结合以上特点及适宜的国外雨洪管理措施,可因地制宜,在山地城市道路绿化中合理设计雨水景观。
(1)滞留带———绿地接纳雨水。
滞留带一般呈长条形,外表类似一般的绿化隔离带,主要用于处理路面径流。可替代停车场、道路及高速公路中间的绿化隔离带,达到径流输送、净化及增加下渗,缓解排水管压力的作用,同时营造较好的景观效果。滞留带沿道路纵向分段设置,每段设置溢流口,雨水口设置于绿化带内,路面高于绿地,雨水口高于绿地而低于路面高程,形成接纳雨水的下凹式绿地。道路径流可进入绿地进行下渗,而多余的雨水可从雨水口排出。滞留带尺寸较灵活适于用地局限区域使用,也可与植被过滤带组合使用。
(2)渗透浅沟———雨水“跌水”景观。
渗透浅沟是兼具雨水收集与截污功能的措施,雨洪径流通过植被时,流速得到降低,污染颗粒沉淀,有效促进雨水入渗,有一定贮存调节功能,适合污染负荷不高、用地紧张地区使用。可以城市用地布局和道路系统规划为依据,在城市地块边界、道路两侧或硬质地面的周边地区设置,使其与整个区域的排水系统构成一个整体。同时,由于植物渗透沟渠可以顺着山地道路两侧天然的沟渠布置,可以依托地形高差,形成山地天然的“跌水”景观。
(3)生物滞留池———雨水花园。
生物滞留池是指在低洼区种有灌木、花草乃至树木的工程设施,主要通过填料的过滤与吸附作用,以及植物根系的吸收作用净化雨水,同时通过将雨水暂时储存而后慢慢渗入周围土壤来削减地表雨水洪峰流量。可广泛用于城市道路、停车场、庭院、各类小区等场所,用于城市道路的生物滞留池通常位于道路两边,可取代传统的城市道路绿化带。道路雨水通过道牙缺口进入生物滞留池,与前述滞留带原理类似,可根据地形、汇水面积及景观等因素灵活布局。其生态功能较综合,投入维护成本较低,并且形成的雨水花园景观效果非常好。此外,在山地城市道路绿化设计中,还有许多措施可以综合使用,如步行道和停车场多采用透水铺装,车流量小的道路可适当采用透水沥青,滞留树池、滞留花坛等小型设施等,都比较适合用地紧缺的山地城市。
4结语
内涝是每个城市都应当正视解决的问题,雨洪管理方式已经在我国引起广泛注意,但相关实践案例仍有限。道路作为城市重要的下垫面和主要排水通道,对于城市雨洪安全有着战略性的重要意义。通过对国外先进雨洪管理模式及丰富经验的研究,结合本土实际,探讨如何将其更好地应用于我国的城市建设中,具有重要的实际意义。山地城市与平原城市的道路雨水问题特征有所不同,更有待于展开相关深入研究。
作者:简婧 郑军 单位:贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司