高文卉
北京市第一O一中学高三（2）班 北京 100091
摘要：透水铺装是海绵城市建设的重要技术手段，可有效实现水资源的循环，改善生态环境。本文分析了透水铺装的原理和结构类型，从减少雨水径流，净化雨水径流，改善生态环境三个方面论述了其功能效果。并通过对具体工程实例的分析，说明透水铺装技术在海绵城市建设中的广泛应用和发展前景。
关键词：透水铺装；海绵城市；雨水径流
“海绵城市”就是把城市类比为海绵，在降雨过程中通过及时排水、有效渗吸水，存储雨水，从而在缺水时将储存的水释放出来，有效利用，以近自然的规律应对环境变化，抵御自然灾害。透水性路面可用于海绵城市建设中的雨水渗透和储存，有利于实现城市自然积累，合理渗透和有效净化的良好水循环。修复受损的水生生态系统，促进城市生态平衡。
1透水铺装的原理
透水铺装材料一般采用级配间断的骨料、水泥、沥青、水等材料，各种材料间通过胶凝材料的粘结能力，附着在一起从而形成一个整体。
一般传统的铺装结构，为了保证整体结构的高强度和高承载能力，需要防止水分进入而设计成密闭防渗结构。透水性路面具有大的内部空隙，雨水径流进入内部，渗透到路面中的雨水横向流动。经过结构层后排出路面，将雨水引入道路旁的排水设施，利用自然或人工营造方式将雨水径流收集到固定场所，然后利用地形和环境优势有效地再利用水资源。透水铺装可实现大气与地层的相互联系，进行水、气、热等资源传递。同时，在雨水渗透过程中透水铺装对其进行过滤和清洁，节约了污水处理费用。
2透水铺装的功能效果
2.1减少地表径流
与传统的沥青硬化道路等不透水路面相比，透水性路面可以作为生态排水基础设施，使雨水更快地渗透到地表。它不仅延缓了地表径流的排放时间，而且还减少了总地表径流。未开发的自然生态系统可以保留，渗透和吸收80%的雨水，而城市化导致硬化地面大幅增加，只能截留20%的降雨量。其他80%的雨水形成地表径流。渗透性路面可以大大减少地表径流，减少洪峰，避免因暴雨或连续降雨引起的城市内涝[2]。
2.2净化雨水径流
透水铺装可以吸收和储存径流雨水，通过吸附，过滤等功能显著降低径流中的污染物。城市非点源污染主要是由于初始雨水经过城市道路后带走道路上大量的COD，油脂和多环芳烃[3]。透水铺装路面对有机污染物具有良好的生物降解作用。
王哲等研究发现，透水铺装路面的面层具有良好的缓冲性能，可将雨水的碱度由40 mg/L提升到80mg/L，而出水的pH稳定在8左右。解晓光等研究认为，在降解高锰酸盐指数时，基质材料的过滤、吸附、滞留具有较大作用，基质材料通过过滤雨水中的固体颗粒来截留有机污染物，以便通过微生物缓慢降解。不同类型和结构的透水铺装路面具有不同的去除径流污染物的能力。赵先勇等实验比较了渗透性混凝土，透水砖和透水性草坪砖对雨水径流污染物净化效果。结果发现，渗透性草皮砖对COD和TN的去除效果最好，渗透性砖的TP去除效果最高。
3透水铺装的结构与类型
透水铺装路面一般由基础、垫层、基层及面层四个部分构成，其透水效果主要由最上面的面层渗透性决定，其净化及储水效果由各层空隙大小与有效孔隙（连通孔隙）率决定。目前，透水铺装主要包括三种类型：透水性地砖铺装、透水性混凝土铺装、透水性沥青混合料铺装。
3.1透水性地砖铺装
透水砖根据不同的材料主要分为两种，一种是以无机非金属材料为主要原料固化和烧制的块体；另一种是使用工业废料和建筑废料作为原料进行压碎，筛分和烧制的渗透性砖。透水砖主要由骨料形成骨架，骨架外层覆盖有水泥浆膜，通过一定作用形成多孔结构，以内部的连通孔隙保证透水性。
透水砖的主要技术指标标准为：孔隙率15-20%、抗压强度≥30MPa、抗折强度≥3MPa、透水系数≥0.1mm/s、劈裂抗拉强度≥3MPa。
3.2透水性混凝土铺装
透水性水泥混凝土是一种混凝土铺路材料，具有渗透空隙，由水泥作为胶凝材料制成，与水泥，添加剂，骨料和水不同比例进行混合制成[8]，它是一种完全透水类型的材料，具有良好的透水性，透气性和保水性。
透水性混凝土的主要技术指标是：孔隙率15-25%、抗压强度≥20MPa、抗折强度≥3MPa、透水系数≥0.1mm/s、劈裂抗拉强度≥2.5MPa。
3.3透水性沥青混合料铺装
透水沥青混合料铺装的主要结构与普通沥青相似，区别在于路面结构的表面层需要采用透水沥青，属于半透水型铺装路面。渗入内部结构的雨水通过在设置于两侧的暗沟排出。该沥青混合物通常具有大的孔隙率，粗骨料占骨料总质量的约85%，这是典型的骨架空隙结构。
透水性沥青混合料的主要技术指标标准为：孔隙率18-25%、动稳定度≥3500次/s、马歇尔稳定度≥5kN、渗透系数=800ml/15s、冻融劈裂强度比≥85%。
3.4不同铺装材料的对比
在实际的工程中，根据具体的透水指标、场地类型、场地承载度等具体要求，选择不同的透水材料。
表1不同类型透水铺装对比
4透水铺装应用实例
以北京节能环保中心雨洪利用项目为例，该项目实施过程中通过多种手段来减少场址中的雨水径流，包括铺设透水地面、增加雨水收集装置等。该项目的透水铺装面积为1030m2，砂基透水砖由沙漠中的沙子制成。其特征在于透水性，透气性，耐压性，耐磨性，融雪性和防滑性。项目中铺设的透水地面每年可吸纳径流雨水94.14m3（包括本区域及边缘硬化地面径流雨水）。
该项目通过雨洪管理，减少不透水地面，实施污染物过滤和分离，使得平均年降雨径流的90%得到处理；并除去降雨中80%的总固体悬浮物（TSS）。该项目有力推动节能减排事业的发展，率先采用雨水利用系统，解决水资源短缺，减少暴雨洪涝灾害，起到积极的示范作用。
5总结
城市透水性铺装具有经济、生态、社会多个方面的优势和效益，改善生态环境的同时将雨水进行收集、净化，可以再利用于灌溉、道路冲洗等，也可以补充匮乏的水资源。然而，在透水性路面中仍然存在一些问题，例如容易堵塞，严重损坏和总氮处理效果差等，这些是将来需要研究的领域。
作为海绵城市建设的重要技术措施，透水铺装可与智能城市相结合，通过在线实时监测预警暴雨和透水铺装的具体状况，快速响应以更好地控制地表径流。如果将透水铺装等基础设施与大数据，云平台等信息技术相结合，将实现智能防洪和利用，从而实现智能海绵城市的更高效果。
参考文献：
[1]张建云.城市化与城市水文学面临的问题[J].水利水运工程学报，2012（01）：1-4.
[2]王俊岭，王雪明，张安，张玉玉.基于“海绵城市”理念的透水铺装系统的研究进展[J].环境工程，2015，33（12）：1-4+110.
[3]赵金辉，王艳霞.高速公路降雨径流污染控制措施研究进展[J].环境科学与技术，2007（08）：103-106+121.
论文作者:高文卉
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/5
标签：透水论文; 径流论文; 透水性论文; 雨水论文; 路面论文; 城市论文; 海绵论文; 《建筑模拟》2018年第34期论文;