摘要：針對當(dāng)前城市排水系統(tǒng)存在的綠色設(shè)施與灰色管網(wǎng)銜接不暢、生態(tài)功能與排水目標(biāo)相互割裂等問題，本文立足于城市自然水文循環(huán)規(guī)律，提出基于排水系統(tǒng)“四網(wǎng)協(xié)同”理念。該理念強(qiáng)調(diào)統(tǒng)籌路網(wǎng)、管網(wǎng)、水網(wǎng)、林網(wǎng)的功能布局與銜接關(guān)系，構(gòu)建“傳輸－轉(zhuǎn)輸－調(diào)蓄－凈化”一體化的閉環(huán)式雨水管理體系。本文探討了道路排水系統(tǒng)作為“四網(wǎng)協(xié)同”關(guān)鍵載體的復(fù)合功能定位，系統(tǒng)闡述了其與管網(wǎng)的水力匹配與流程協(xié)同、與水網(wǎng)的調(diào)蓄匹配與生態(tài)相容、與林網(wǎng)的空間融合與植被適配等銜接要求。在此基礎(chǔ)上，提出了城市道路分級排水設(shè)計(jì)策略，為提升城市排水系統(tǒng)韌性、推動(dòng)城市水系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展提供參考。
01 引言
隨著我國城市化進(jìn)程持續(xù)加速，城市開發(fā)導(dǎo)致下墊面急劇硬化，城市內(nèi)澇、徑流污染等城市水系統(tǒng)問題日益突出。傳統(tǒng)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)以“快排”為主，忽視了水系統(tǒng)自然循環(huán)過程，不僅易造成城市排水管網(wǎng)的峰值負(fù)荷加劇，還造成了雨水資源的流失。隨著海綿城市建設(shè)理念的提出，排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)向“減排”轉(zhuǎn)變，在提升城市排水防澇能力的同時(shí)，優(yōu)先實(shí)現(xiàn)雨水的就地留存，借助自然力量完成排水，最終構(gòu)建起自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市。近年來，韌性城市理念的提出對城市排水系統(tǒng)提出了更高要求。排水系統(tǒng)既要能夠應(yīng)對常規(guī)降雨下的徑流減排與生態(tài)凈化，也需具備超標(biāo)降雨條件下的行泄通道功能，以確保極端天氣下城市生命線工程的安全運(yùn)行。
城市道路在城市建設(shè)用地中占比超過30%，是城市最主要的不透水下墊面類型之一。因此，道路排水系統(tǒng)是城市排水系統(tǒng)的重要組成。在海綿道路技術(shù)方面，國外研究起步較早，已形成了效仿自然排水方式的可持續(xù)發(fā)展理論、技術(shù)和管理體系。如美國波特蘭市從2003年開始探索綠色道路建設(shè)，在進(jìn)行市政道路設(shè)計(jì)及改造過程中，采用生態(tài)手法處理路面雨水徑流，使雨水自然入滲充分補(bǔ)充地下水資源，改變傳統(tǒng)的城市雨水管理模式。美國《道路綠色手冊》（《Green Streets Handbook》）提出基于海綿城市理念的綠色道路概念，并詳細(xì)介紹了適用于道路工程的各項(xiàng)低影響開發(fā)技術(shù)措施。德國在全世界率先提出采用路面透水結(jié)構(gòu)，保證雨水能自然入滲，充分補(bǔ)充地下水。目前，國內(nèi)關(guān)于海綿道路的研究集中于低影響開發(fā)單項(xiàng)技術(shù)的效能分析（如透水鋪裝、生物滯留設(shè)施）及其在道路橫斷面上的集成應(yīng)用，且以道路紅線范圍內(nèi)的工程性設(shè)計(jì)為主，缺少從城市層面的水系統(tǒng)循環(huán)設(shè)計(jì)，導(dǎo)致道路系統(tǒng)中綠色源頭設(shè)施與灰色排水管網(wǎng)往往各自為政，排水與生態(tài)功能脫節(jié)，缺乏系統(tǒng)性整合，造成城市道路生態(tài)功能缺失、污染轉(zhuǎn)移與內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)與水資源浪費(fèi)等諸多問題。
為此，本文以城市自然水文循環(huán)規(guī)律為根本，統(tǒng)籌路網(wǎng)、管網(wǎng)、水網(wǎng)、林網(wǎng)的功能布局與銜接關(guān)系，提出基于“四網(wǎng)協(xié)同”理念的道路排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，從道路排水系統(tǒng)的功能定位、多網(wǎng)銜接要求及分級設(shè)計(jì)策略等方面展開系統(tǒng)探討，探索兼具生態(tài)協(xié)同、資源利用與雨洪防控功能的城市道路排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)路徑，以期為新時(shí)期城市道路排水系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)提供系統(tǒng)性的理論支撐。
02 “四網(wǎng)協(xié)同”理念
理想的城市排水系統(tǒng)應(yīng)是一種與區(qū)域自然地理?xiàng)l件高度適應(yīng)且有機(jī)融合防災(zāi)韌性、生態(tài)效益與景觀品質(zhì)的新型基礎(chǔ)設(shè)施。其構(gòu)建需模擬自然水文循環(huán)過程，依托三大相互關(guān)聯(lián)的核心維度推進(jìn)。一是在水安全層面，需通過提升系統(tǒng)性內(nèi)澇防治能力，強(qiáng)化城市應(yīng)對極端降水事件的韌性；二是在水環(huán)境層面，需有效控制面源污染負(fù)荷，減輕或避免對受納水體的環(huán)境質(zhì)量造成影響；三是在水生態(tài)層面，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)與服務(wù)功能。因此，推動(dòng)排水、生態(tài)、景觀及市政管網(wǎng)等系統(tǒng)在功能耦合與空間布局上實(shí)現(xiàn)一體化融合，才能實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)從單一功能向復(fù)合功能載體的根本轉(zhuǎn)型。
城市水文循環(huán)是一個(gè)涉及多要素耦合作用的動(dòng)態(tài)過程，其核心支撐是由路網(wǎng)、管網(wǎng)、水網(wǎng)與林網(wǎng)共同構(gòu)成。“四網(wǎng)”在水文循環(huán)過程中承擔(dān)著不同但互補(bǔ)的關(guān)鍵作用。其中，路網(wǎng)作為城市主要下墊面載體，是雨水徑流的源頭生成與初始傳輸載體，決定了雨水徑流的產(chǎn)生方式與導(dǎo)排方向；管網(wǎng)作為人工雨洪轉(zhuǎn)輸系統(tǒng)，承擔(dān)常規(guī)雨水收集、轉(zhuǎn)輸與排放功能，是城市快速排澇的基礎(chǔ)保障；水網(wǎng)作為城市天然行泄、調(diào)蓄與凈化空間，是雨洪消納、水資源調(diào)蓄的核心載體；林網(wǎng)作為生態(tài)緩沖與凈化體系，通過植被截留、土壤入滲與生態(tài)涵養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)徑流削減、水質(zhì)凈化與生態(tài)連通。因此，通過優(yōu)化路網(wǎng)、管網(wǎng)、水網(wǎng)、林網(wǎng)的空間布局與功能配置，構(gòu)建“傳輸－轉(zhuǎn)輸－調(diào)蓄－凈化”閉環(huán)式雨水管理體系，可以實(shí)現(xiàn)城市雨洪管理與生態(tài)保護(hù)。
圖1 “四網(wǎng)協(xié)同”理念雨水管理體系框架圖
03 “四網(wǎng)協(xié)同”理念下的道路排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)
3.1 道路排水系統(tǒng)的核心作用
道路排水系統(tǒng)作為人工紐帶，是“四網(wǎng)協(xié)同”理念落地的重要載體。隨著海綿道路、行泄通道等設(shè)計(jì)理念的提出，道路排水系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)排水通道的單一導(dǎo)排功能，成為集雨洪傳輸、徑流凈化、生態(tài)連通、資源利用于一體的復(fù)合性功能載體。一方面，其承接路網(wǎng)地表徑流，實(shí)現(xiàn)雨水從道路到管網(wǎng)、水網(wǎng)的有序?qū)牛行Ь徑夤芫W(wǎng)排水負(fù)荷，降低城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)；另一方面，道路排水系統(tǒng)與林網(wǎng)深度融合，在雨水徑流傳輸過程中同步完成污染削減，實(shí)現(xiàn)雨水自然凈化；此外，當(dāng)管網(wǎng)轉(zhuǎn)輸能力不足時(shí)，道路排水系統(tǒng)作為行泄通道可承接管網(wǎng)溢流雨水，為多余雨水提供應(yīng)急出路，同時(shí)結(jié)合調(diào)蓄設(shè)施實(shí)現(xiàn)雨水臨時(shí)儲存，為雨水資源回收利用創(chuàng)造條件。因此，通過優(yōu)化道路排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)、管網(wǎng)、水網(wǎng)、林網(wǎng)的有效銜接，可解決城市生態(tài)空間的連通性斷裂問題。
3.2 道路排水系統(tǒng)銜接要求
處理好道路排水系統(tǒng)與路網(wǎng)、管網(wǎng)、水網(wǎng)、林網(wǎng)銜接的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)水力聯(lián)通與功能復(fù)合，是“四網(wǎng)協(xié)同”理念落地關(guān)鍵。在道路排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，不僅要落實(shí)海綿理念，通過海綿道路實(shí)現(xiàn)徑流減排凈化需求，還應(yīng)統(tǒng)籌考慮道路作為行泄通道的雨洪轉(zhuǎn)輸功能，推動(dòng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)從單一的水力銜接向多功能協(xié)同轉(zhuǎn)換升級。
當(dāng)?shù)缆烦袚?dān)行泄通道功能時(shí)，需與路網(wǎng)豎向規(guī)劃、道路斷面設(shè)計(jì)及路緣石形式深度協(xié)同。豎向規(guī)劃上，需順應(yīng)道路縱坡與橫坡，形成重力流導(dǎo)排路徑，避免逆向?qū)艑?dǎo)致的徑流淤積；道路斷面設(shè)計(jì)上，需根據(jù)道路等級與徑流特征，合理規(guī)劃行泄通道的位置與斷面形式，主干路可利用綠化退線布設(shè)行泄通道，支路、社區(qū)道路可結(jié)合人行道、綠化帶布設(shè)小型行泄設(shè)施；路緣石形式上，摒棄傳統(tǒng)立式路緣石，采用下凹式、漸變式路緣石開口，確保路面徑流無阻礙導(dǎo)入行泄通道，同時(shí)在開口處布設(shè)緩沖、沉淀設(shè)施，減少泥沙淤積。
道路排水系統(tǒng)與管網(wǎng)的協(xié)同銜接，需考慮水力匹配、流程協(xié)同與應(yīng)急互補(bǔ)。水力匹配上，道路排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量需與管網(wǎng)的排水能力相匹配，避免過量徑流進(jìn)入管網(wǎng)導(dǎo)致漫溢；在流程協(xié)同方面，二者宜采用“并聯(lián)”運(yùn)行模式，常規(guī)降雨時(shí)徑流經(jīng)行泄通道生態(tài)凈化后，通過環(huán)保雨水口進(jìn)入管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)高效排放，超標(biāo)降雨時(shí)行泄通道則作為應(yīng)急載體承接超出管網(wǎng)能力的徑流，發(fā)揮防控功能；在銜接節(jié)點(diǎn)層面，應(yīng)在環(huán)保雨水口、溢流井等關(guān)鍵位置布設(shè)流量控制與水質(zhì)凈化設(shè)施，確保入管網(wǎng)徑流水質(zhì)達(dá)標(biāo)，防止管網(wǎng)淤積與污染。
道路排水系統(tǒng)與水網(wǎng)的協(xié)同銜接，需注重調(diào)蓄匹配、水質(zhì)保障與生態(tài)相容。在調(diào)蓄匹配上，道路轉(zhuǎn)輸?shù)脑O(shè)計(jì)徑流總量應(yīng)與水網(wǎng)調(diào)蓄能力相適配，避免過量排入導(dǎo)致水體漫溢；在水質(zhì)保障方面，應(yīng)在地表徑流匯入水網(wǎng)前布設(shè)雨水凈化設(shè)施，確保排入水體的雨水水質(zhì)符合要求；在生態(tài)相容方面，二者銜接處宜采用生態(tài)護(hù)岸、濱水綠地等設(shè)計(jì)手法，實(shí)現(xiàn)道路排水系統(tǒng)與水網(wǎng)生態(tài)空間的無縫融合，確保水體生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。
道路排水系統(tǒng)與林網(wǎng)的銜接，需考慮空間融合、功能協(xié)同與植被匹配。在空間融合方面，行泄通道應(yīng)優(yōu)先利用林網(wǎng)生態(tài)空間布設(shè)，實(shí)現(xiàn)通道與綠廊的空間一體化，集約利用建設(shè)用地；在功能協(xié)同方面，將林網(wǎng)的生態(tài)凈化、水土保持功能與雨洪導(dǎo)排功能有機(jī)疊加，實(shí)現(xiàn)徑流傳輸與生態(tài)凈化的同步進(jìn)行；在植被匹配層面，道路沿線及綠化退線植被配置應(yīng)與林網(wǎng)植被體系相銜接，優(yōu)先選用本土化、耐水濕且凈化能力強(qiáng)的植物品種，形成連續(xù)的植被凈化廊道，提升徑流全程凈化效率。
3.3 城市道路分級排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在路網(wǎng)體系中，不同等級道路因其交通功能與服務(wù)定位的差異，在道路排水系統(tǒng)中也承擔(dān)著差異化的功能。厘清各級道路的功能角色，是實(shí)現(xiàn)“四網(wǎng)協(xié)同”理念下道路排水系統(tǒng)精細(xì)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。
主干路作為城市路網(wǎng)的核心“主動(dòng)脈”，承擔(dān)著區(qū)域交通樞紐與空間骨架的關(guān)鍵職能，其道路紅線范圍內(nèi)通常不賦予路面行泄功能，而是將排水核心任務(wù)置于兩側(cè)綠化退線空間。因此，主干路路面系統(tǒng)需聚焦常規(guī)徑流快速收集與排除。一方面可通過合理設(shè)置1.5%—2%道路橫坡與縱向排水坡度，引導(dǎo)道路紅線內(nèi)機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車道及人行道降雨徑流匯入兩側(cè)機(jī)非隔離帶或側(cè)石開孔等排水設(shè)施，保障路面不積水、交通暢通，減輕市政管網(wǎng)瞬時(shí)排放壓力。另一方面非機(jī)動(dòng)車道及人行道可采用透水鋪裝，增強(qiáng)雨水下滲，減少徑流總量。而主干路兩側(cè)綠化退線空間因承擔(dān)著排水核心任務(wù)，設(shè)計(jì)過程中需從多維度統(tǒng)籌考量：一是作為區(qū)域超標(biāo)徑流行泄載體，需通過設(shè)置0.3%—0.5%行泄坡度及生態(tài)邊溝、溢流通道，承接路面、道路紅線外地塊的超標(biāo)雨水；二是銜接水網(wǎng)調(diào)蓄功能，通過生態(tài)邊溝、溢流口等設(shè)施與周邊調(diào)蓄塘、濕塘、雨水花園等水網(wǎng)節(jié)點(diǎn)精準(zhǔn)銜接，實(shí)現(xiàn)超標(biāo)雨水的臨時(shí)滯蓄與轉(zhuǎn)輸，強(qiáng)化雨洪調(diào)蓄能力，推動(dòng)水網(wǎng)與林網(wǎng)的功能融合；三是形成管網(wǎng)兜底保障，在綠化退線內(nèi)合理設(shè)置溢流節(jié)點(diǎn)，當(dāng)雨量超過路面、退線及公園調(diào)蓄系統(tǒng)的綜合處理能力時(shí)，將多余徑流安全導(dǎo)入市政雨水管網(wǎng)，避免行泄通道過載。
圖2 雨水徑流導(dǎo)排圖
次干路作為城市路網(wǎng)的“聯(lián)絡(luò)動(dòng)脈”，上承主干路的統(tǒng)籌調(diào)度功能，下接支路的精細(xì)化落地需求。在功能定位上，它不僅是區(qū)域交通通行空間，還承擔(dān)著徑流行泄、生態(tài)凈化及市政管線集成等多重任務(wù)。因此，其斷面設(shè)計(jì)需統(tǒng)籌區(qū)域排水需求與沿線多元用地功能，科學(xué)劃分機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車道、人行道、綠化隔離帶及排水設(shè)施帶等功能分區(qū)，推動(dòng)路網(wǎng)與水網(wǎng)、林網(wǎng)、管網(wǎng)的空間精準(zhǔn)銜接與復(fù)合利用。在具體設(shè)計(jì)中，一方面需優(yōu)化道路豎向坡向設(shè)計(jì)，采用“雙向坡為主、局部單向坡補(bǔ)充”的方式，合理設(shè)置坡率，將路面降雨徑流有序?qū)б谅穫?cè)綠化隔離帶或?qū)Ｓ门潘ǖ溃瑫r(shí)嚴(yán)格把控標(biāo)高協(xié)同，確保與周邊商業(yè)廣場、居住小區(qū)等地塊的排水系統(tǒng)順暢銜接，避免出現(xiàn)水力梗阻或積水倒灌；另一方面需在路側(cè)預(yù)留充足的林網(wǎng)建設(shè)空間，并結(jié)合水網(wǎng)蓄排空間的布局規(guī)劃，構(gòu)建“道路排水—綠化凈化—水系消納”的一體化空間銜接鏈條，充分發(fā)揮“四網(wǎng)協(xié)同”的綜合效益。
支路作為城市路網(wǎng)的“毛細(xì)血管”，是“四網(wǎng)協(xié)同”向建設(shè)末端精細(xì)化延伸的關(guān)鍵載體，不僅要實(shí)現(xiàn)“源頭減排—過程控制—末端緩沖”的全流程雨水管理，還需適配商業(yè)、商住等多樣化用地需求。其設(shè)計(jì)應(yīng)以“徑流有序?qū)б睘楹诵模劳袃?yōu)化斷面功能劃分與豎向坡向設(shè)計(jì)，深度融合路網(wǎng)“導(dǎo)排”、水網(wǎng)“消納”、林網(wǎng)“凈化”與管網(wǎng)“兜底”功能，通過強(qiáng)化道路的傳輸與連接功能，實(shí)現(xiàn)道路層級“四網(wǎng)”功能的協(xié)同整合。
04 結(jié)論
本文基于城市水文循環(huán)規(guī)律，提出了“四網(wǎng)協(xié)同”理念，為城市排水系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型升級提供了系統(tǒng)性解決路徑。道路排水系統(tǒng)作為推進(jìn)“四網(wǎng)協(xié)同”落地的關(guān)鍵載體，在海綿城市、韌性城市等理念的推動(dòng)下，已突破傳統(tǒng)單一導(dǎo)排功能，演進(jìn)為集雨洪傳輸、徑流凈化、生態(tài)連通、資源利用于一體的復(fù)合功能載體。在系統(tǒng)協(xié)調(diào)層面，道路排水系統(tǒng)與管網(wǎng)的協(xié)同中需注重水力匹配與流程協(xié)同，與水網(wǎng)的銜接中強(qiáng)調(diào)調(diào)蓄匹配與生態(tài)相容，與林網(wǎng)的融合中推進(jìn)空間統(tǒng)籌與植被適配。在分級設(shè)計(jì)層面，主干路依托綠化退線承擔(dān)徑流收集與超標(biāo)行泄功能，次干路通過斷面分區(qū)構(gòu)建“排水—凈化—消納”一體化銜接鏈條，支路則作為末端載體實(shí)現(xiàn)源頭減排與過程控制。探索基于“四網(wǎng)協(xié)同”理念的道路排水系統(tǒng)的功能復(fù)合化、銜接精細(xì)化與設(shè)計(jì)分級化路徑，為提升城市排水系統(tǒng)韌性、推動(dòng)城市水系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展提供了新的參考。
來源：水業(yè)圈
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