摘要：針對當前城市排水系統(tǒng)存在的綠色設施與灰色管網銜接不暢、生態(tài)功能與排水目標相互割裂等問題，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)“四網協(xié)同”理念。該理念強調統(tǒng)籌路網、管網、水網、林網的功能布局與銜接關系，構建“傳輸－轉輸－調蓄－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“四網協(xié)同”關鍵載體的復合功能定位，系統(tǒng)闡述了其與管網的水力匹配與流程協(xié)同、與水網的調蓄匹配與生態(tài)相容、與林網的空間融合與植被適配等銜接要求。在此基礎上，提出了城市道路分級排水設計策略，為提升城市排水系統(tǒng)韌性、推動城市水系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展提供參考。
01 引言
隨著我國城市化進程持續(xù)加速，城市開發(fā)導致下墊面急劇硬化，城市內澇、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)設計以“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的峰值負荷加劇，還造成了雨水資源的流失。隨著海綿城市建設理念的提出，排水系統(tǒng)設計向“減排”轉變，在提升城市排水防澇能力的同時，優(yōu)先實現(xiàn)雨水的就地留存，借助自然力量完成排水，最終構建起自然積存、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)既要能夠應對常規(guī)降雨下的徑流減排與生態(tài)凈化，也需具備超標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行。
城市道路在城市建設用地中占比超過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，在進行市政道路設計及改造過程中，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，并詳細介紹了適用于道路工程的各項低影響開發(fā)技術措施。德國在全世界率先提出采用路面透水結構，保證雨水能自然入滲，充分補充地下水。目前，國內關于海綿道路的研究集中于低影響開發(fā)單項技術的效能分析（如透水鋪裝、生物滯留設施）及其在道路橫斷面上的集成應用，且以道路紅線范圍內的工程性設計為主，缺少從城市層面的水系統(tǒng)循環(huán)設計，導致道路系統(tǒng)中綠色源頭設施與灰色排水管網往往各自為政，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、污染轉移與內澇風險與水資源浪費等諸多問題。
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、管網、水網、林網的功能布局與銜接關系，提出基于“四網協(xié)同”理念的道路排水系統(tǒng)設計思路，從道路排水系統(tǒng)的功能定位、多網銜接要求及分級設計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)設計路徑，以期為新時期城市道路排水系統(tǒng)規(guī)劃建設提供系統(tǒng)性的理論支撐。
02 “四網協(xié)同”理念
理想的城市排水系統(tǒng)應是一種與區(qū)域自然地理條件高度適應且有機融合防災韌性、生態(tài)效益與景觀品質的新型基礎設施。其構建需模擬自然水文循環(huán)過程，依托三大相互關聯(lián)的核心維度推進。一是在水安全層面，需通過提升系統(tǒng)性內澇防治能力，強化城市應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荷，減輕或避免對受納水體的環(huán)境質量造成影響；三是在水生態(tài)層面，增強生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)與服務功能。因此，推動排水、生態(tài)、景觀及市政管網等系統(tǒng)在功能耦合與空間布局上實現(xiàn)一體化融合，才能實現(xiàn)排水系統(tǒng)從單一功能向復合功能載體的根本轉型。
城市水文循環(huán)是一個涉及多要素耦合作用的動態(tài)過程，其核心支撐是由路網、管網、水網與林網共同構成。“四網”在水文循環(huán)過程中承擔著不同但互補的關鍵作用。其中，路網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生方式與導排方向；管網作為人工雨洪轉輸系統(tǒng)，承擔常規(guī)雨水收集、轉輸與排放功能，是城市快速排澇的基礎保障；水網作為城市天然行泄、調蓄與凈化空間，是雨洪消納、水資源調蓄的核心載體；林網作為生態(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)，實現(xiàn)徑流削減、水質凈化與生態(tài)連通。因此，通過優(yōu)化路網、管網、水網、林網的空間布局與功能配置，構建“傳輸－轉輸－調蓄－凈化”閉環(huán)式雨水管理體系，可以實現(xiàn)城市雨洪管理與生態(tài)保護。
圖1 “四網協(xié)同”理念雨水管理體系框架圖
03 “四網協(xié)同”理念下的道路排水系統(tǒng)規(guī)劃設計
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“四網協(xié)同”理念落地的重要載體。隨著海綿道路、行泄通道等設計理念的提出，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合性功能載體。一方面，其承接路網地表徑流，實現(xiàn)雨水從道路到管網、水網的有序導排，有效緩解管網排水負荷，降低城市內澇風險；另一方面，道路排水系統(tǒng)與林網深度融合，在雨水徑流傳輸過程中同步完成污染削減，實現(xiàn)雨水自然凈化；此外，當管網轉輸能力不足時，道路排水系統(tǒng)作為行泄通道可承接管網溢流雨水，為多余雨水提供應急出路，同時結合調蓄設施實現(xiàn)雨水臨時儲存，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)設計，實現(xiàn)路網、管網、水網、林網的有效銜接，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、管網、水網、林網銜接的關鍵節(jié)點，實現(xiàn)水力聯(lián)通與功能復合，是“四網協(xié)同”理念落地關鍵。在道路排水系統(tǒng)設計中，不僅要落實海綿理念，通過海綿道路實現(xiàn)徑流減排凈化需求，還應統(tǒng)籌考慮道路作為行泄通道的雨洪轉輸功能，推動節(jié)點設計從單一的水力銜接向多功能協(xié)同轉換升級。
當?shù)缆烦袚行雇ǖ拦δ軙r，需與路網豎向規(guī)劃、道路斷面設計及路緣石形式深度協(xié)同。豎向規(guī)劃上，需順應道路縱坡與橫坡，形成重力流導排路徑，避免逆向導排導致的徑流淤積；道路斷面設計上，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行泄通道，支路、社區(qū)道路可結合人行道、綠化帶布設小型行泄設施；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入行泄通道，同時在開口處布設緩沖、沉淀設施，減少泥沙淤積。
道路排水系統(tǒng)與管網的協(xié)同銜接，需考慮水力匹配、流程協(xié)同與應急互補。水力匹配上，道路排水系統(tǒng)的設計流量需與管網的排水能力相匹配，避免過量徑流進入管網導致漫溢；在流程協(xié)同方面，二者宜采用“并聯(lián)”運行模式，常規(guī)降雨時徑流經行泄通道生態(tài)凈化后，通過環(huán)保雨水口進入管網實現(xiàn)高效排放，超標降雨時行泄通道則作為應急載體承接超出管網能力的徑流，發(fā)揮防控功能；在銜接節(jié)點層面，應在環(huán)保雨水口、溢流井等關鍵位置布設流量控制與水質凈化設施，確保入管網徑流水質達標，防止管網淤積與污染。
道路排水系統(tǒng)與水網的協(xié)同銜接，需注重調蓄匹配、水質保障與生態(tài)相容。在調蓄匹配上，道路轉輸?shù)脑O計徑流總量應與水網調蓄能力相適配，避免過量排入導致水體漫溢；在水質保障方面，應在地表徑流匯入水網前布設雨水凈化設施，確保排入水體的雨水水質符合要求；在生態(tài)相容方面，二者銜接處宜采用生態(tài)護岸、濱水綠地等設計手法，實現(xiàn)道路排水系統(tǒng)與水網生態(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，行泄通道應優(yōu)先利用林網生態(tài)空間布設，實現(xiàn)通道與綠廊的空間一體化，集約利用建設用地；在功能協(xié)同方面，將林網的生態(tài)凈化、水土保持功能與雨洪導排功能有機疊加，實現(xiàn)徑流傳輸與生態(tài)凈化的同步進行；在植被匹配層面，道路沿線及綠化退線植被配置應與林網植被體系相銜接，優(yōu)先選用本土化、耐水濕且凈化能力強的植物品種，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)設計
在路網體系中，不同等級道路因其交通功能與服務定位的差異，在道路排水系統(tǒng)中也承擔著差異化的功能。厘清各級道路的功能角色，是實現(xiàn)“四網協(xié)同”理念下道路排水系統(tǒng)精細化設計的基礎。
主干路作為城市路網的核心“主動脈”，承擔著區(qū)域交通樞紐與空間骨架的關鍵職能，其道路紅線范圍內通常不賦予路面行泄功能，而是將排水核心任務置于兩側綠化退線空間。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置1.5%—2%道路橫坡與縱向排水坡度，引導道路紅線內機動車道、非機動車道及人行道降雨徑流匯入兩側機非隔離帶或側石開孔等排水設施，保障路面不積水、交通暢通，減輕市政管網瞬時排放壓力。另一方面非機動車道及人行道可采用透水鋪裝，增強雨水下滲，減少徑流總量。而主干路兩側綠化退線空間因承擔著排水核心任務，設計過程中需從多維度統(tǒng)籌考量：一是作為區(qū)域超標徑流行泄載體，需通過設置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雨水；二是銜接水網調蓄功能，通過生態(tài)邊溝、溢流口等設施與周邊調蓄塘、濕塘、雨水花園等水網節(jié)點精準銜接，實現(xiàn)超標雨水的臨時滯蓄與轉輸，強化雨洪調蓄能力，推動水網與林網的功能融合；三是形成管網兜底保障，在綠化退線內合理設置溢流節(jié)點，當雨量超過路面、退線及公園調蓄系統(tǒng)的綜合處理能力時，將多余徑流安全導入市政雨水管網，避免行泄通道過載。
圖2 雨水徑流導排圖
次干路作為城市路網的“聯(lián)絡動脈”，上承主干路的統(tǒng)籌調度功能，下接支路的精細化落地需求。在功能定位上，它不僅是區(qū)域交通通行空間，還承擔著徑流行泄、生態(tài)凈化及市政管線集成等多重任務。因此，其斷面設計需統(tǒng)籌區(qū)域排水需求與沿線多元用地功能，科學劃分機動車道、非機動車道、人行道、綠化隔離帶及排水設施帶等功能分區(qū)，推動路網與水網、林網、管網的空間精準銜接與復合利用。在具體設計中，一方面需優(yōu)化道路豎向坡向設計，采用“雙向坡為主、局部單向坡補充”的方式，合理設置坡率，將路面降雨徑流有序導引至路側綠化隔離帶或專用排水通道，同時嚴格把控標高協(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；另一方面需在路側預留充足的林網建設空間，并結合水網蓄排空間的布局規(guī)劃，構建“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“四網協(xié)同”的綜合效益。
支路作為城市路網的“毛細血管”，是“四網協(xié)同”向建設末端精細化延伸的關鍵載體，不僅要實現(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。其設計應以“徑流有序導引”為核心，依托優(yōu)化斷面功能劃分與豎向坡向設計，深度融合路網“導排”、水網“消納”、林網“凈化”與管網“兜底”功能，通過強化道路的傳輸與連接功能，實現(xiàn)道路層級“四網”功能的協(xié)同整合。
04 結論
本文基于城市水文循環(huán)規(guī)律，提出了“四網協(xié)同”理念，為城市排水系統(tǒng)的轉型升級提供了系統(tǒng)性解決路徑。道路排水系統(tǒng)作為推進“四網協(xié)同”落地的關鍵載體，在海綿城市、韌性城市等理念的推動下，已突破傳統(tǒng)單一導排功能，演進為集雨洪傳輸、徑流凈化、生態(tài)連通、資源利用于一體的復合功能載體。在系統(tǒng)協(xié)調層面，道路排水系統(tǒng)與管網的協(xié)同中需注重水力匹配與流程協(xié)同，與水網的銜接中強調調蓄匹配與生態(tài)相容，與林網的融合中推進空間統(tǒng)籌與植被適配。在分級設計層面，主干路依托綠化退線承擔徑流收集與超標行泄功能，次干路通過斷面分區(qū)構建“排水—凈化—消納”一體化銜接鏈條，支路則作為末端載體實現(xiàn)源頭減排與過程控制。探索基于“四網協(xié)同”理念的道路排水系統(tǒng)的功能復合化、銜接精細化與設計分級化路徑，為提升城市排水系統(tǒng)韌性、推動城市水系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展提供了新的參考。
來源：水業(yè)圈
京公網安備 11010802021286號