海绵城市中透水人行道的评价研究文献综述

 2022-10-24 10:10

文献综述(或调研报告):

(1)国外文献综述

发达国家四十多年前就开始研究并开发透水性地面材料,20 世纪 70 年代,法国最早提出透水性路面的设想;1970年,英国初次将无砂大孔混凝土用于市政路面上(杨静等,2000),此后,该材料被称为透水混凝土(PerviousConcrete),由于它是一种生态、绿色的路面材料,逐渐受到人们的欢迎。自1973年,日本就开始使用透水混凝土,在1973~1995年东京共修建220万平方米透水混凝土路面,在21世纪初,全国累计铺设面积在1000万平方米(宋中南等,2011)。国外学者关于透水铺装的研究成果已经较为丰富,Alyaseri研究了圣路易斯市三种不同透水铺装类型的路面的径流削减率,结果表明透水砖、透水混凝土和透水沥青三种路面的径流削减率分别为46%、36%和13%(Alyaseri,2019)。1986 年,英国Pratt等(1995)学者就开始对透水性路面的径流控制和污染物的去除做一系列研究,直至1995年提出了评估透水性铺面的径流模型; Collins等(2008)对北卡罗来纳州的一处透水停车场进行径流监测,该停车场由透水混凝土、缝隙式透水路面(透水接缝面积分别为12.9%和8.5%)和透水网格四个路段组成,结果表明各类型的透水路面都能显著降低径流量和峰值流量。堵塞问题是影响透水铺装入渗效果的一个重要原因。Kumar等(2015)对透水混凝土、透水沥青和透水砖三种透水类型的停车场进行了为期四年的现场监测,结果表明一年后三种透水路面的渗透率仅有轻微下降,随后由于粉尘的附着、车辆剪切应力对路面的影响,导致空隙堵塞,路面渗透性能明显下降。

(2)国内文献综述

国内在透水混凝土方面的研究起步较晚,自1950年左右对无砂大孔混凝土开始研究,用作墙体非承重材料使用比较多,但作为路面材料应用尚不广泛,1970年后,才将其作为地坪材料加以应用(吴春雷,2010)。自2002年起,王波等(2007)人就对透水铺装进行了相关试验研究,他们从宏观上分析总结了透水铺装的特点、作用,提出了将城市不透水硬化地面改造为透水性铺装、建立雨水存储体系及排水管沟的透水的思路,并分析介绍透水铺装在多个细节上的问题(王波和李成,2002);张爱江(2007)利用模型试验并结合试验路的铺设和性能监测,对透水性步道的材料和结构进行了较为系统的研究,推荐出了用于北京地区的材料与结构型式;关彦斌(2008)将理论分析与试验研究相结合,分析透水性沥青路面的透水机理,提出了透水沥青路面渗透分析模型;2005年北京路政局开展了“北京市城镇透水人行道应用研究”,并通过试验路的铺筑总结出许多应用经验,编制了《北京市透水人行道设计施工技术指南》,其内容涵盖了透水人行道的设计、施工、质量检验和竣工等方面的内容,以供北京市类似工程作为参考(北京市路政局,2014);2011 年北京发布了《透水混凝土路面技术规程( DB11 /T 775 2011) 》;刘双(2019)还从透水性、承载力等方面对透水混凝土进行了研究。2008年在奥林匹克森林公园使用了大面积的透水铺装,国家体育馆“鸟巢”的湖边西路道路工程铺设了多于9700m2透水混凝土,是我国透水铺装的重大应用成果(李九苏,2009)。我国台湾地区对于透水铺装的应用和研究比较深入和广泛,柯振益(2006)针对中正大学停车场的破坏,从材料、气候、交通、设计四个方面分析其破坏原因,提出了透水铺装选址对于下垫土壤的要求,以及透水铺面所能承受的交通类型;刘耀斌(2007)针对透水铺装的选址、结构设计及铺面性能评价都给出了较明确的方法和指标要求,其中在性能评价方面,主要提出了铺面的透水性、耐久性及安全性的评价方法与标准,如材料的渗透系数、孔隙率、吸水率、抗弯强度、抗压强度等;叶铭钦(2006)以发展透水性铺面咨询系统为主题,采用专家问卷的方式,搜集专家经验与看法,架构了透水性铺面专家咨询系统。

透水铺装与传统路面相比,由于其透水排水性能的提高,可有效减少地表径流量。随着我国基本建设速度的不断加快,建筑面积不断增大,城市化进程越来越快,道路越来越多,不透水面积不断増加,其中国内城市道路的覆盖率己经达7%-15%,大城市大约超过20%(王兆,2010)。城市道路的透水铺装问题逐渐成为海绵城市建设的重点,自2014年10月开始国家大力推行海绵城市建设,送就为拥有生态效益的新型路面材料一一透水混凝土迎来了发展机遇(住房城乡建设部,2014)。

作为海绵城市推广的重要一环,透水铺装的具体建设和功能评价离不开城市雨洪管理的理念,应从材料性能、雨水管理、生态价值等多方面进行综合考量。谢若奇等(2017)从排水性能(孔隙率、渗透系数)、力学性能(强度和稳定度)、高温稳定性和水稳定性四个方面对透水铺装材料的路用性能进行评价;王俊岭等(2015)将LID设施(包括绿色屋顶、雨水花园、植被浅沟、生物滞留池、透水铺装等)功能分为削减洪峰、削减径流量、洪峰延时、增加渗透量、增加蒸发量、净化雨水六个方面,并指出透水铺装的主要功能在于削减径流量和增加渗透量、蒸发量;朱文丽(2017)从生态和经济两大方面概括透水铺装的功能,生态功能包括改善光污染、改善城市湿热小环境、改善雨水二次污染、排水防洪、减少噪音和美化环境等,经济功能主要指透水铺装的蓄水能力带来的可观经济效益;王哲等(2013)着重对透水铺装的入渗能力进行研究和评价,主要受自身孔隙率和降雨量、降雨历时、上场降雨等自然因素的影响;王华(2016)将透水铺装的主要功能概括为控制雨水径流总量、控制雨水径流污染以及具有的减弱热岛效应、美化环境等生态效应三个方面。

(3)国内外文献评析

国内外很多学者对透水人行道配合比设计、力学和透水性能、结构形式、生态环境效益等方面进行了研究,取得了许多研究成果,对本课题研究具有重要参考价值,但仍存在问题需要进一步探索。目前国内对透水人行道的研究仍处于起步阶段,设计及评价方法缺乏系统性,另外以往研究中没有充分考虑环境因素,透水人行道的生态效益研究还有待进一步深入,缺乏透水人行道方案评价的系统性研究成果。

参考文献:

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