吕伟娅：透水性铺装径流量及污染物控制效力分析

南京工业大学教授  吕伟娅

我的研究领域可以说是海绵城市建设里最末端的一块，而且我的研究成果很大一部分应该归属于我的学生，他们进行了一些关于透水铺装的径流量和透水铺装的径流污染控制方面的研究。以下我会逐一展开来说。

先说两个案例。

金宁德拉湖（Lake Ginninderra）位于澳大利亚堪培拉，堪培拉是按照现代城市规划的成果来建造的一个典型城市，金宁德拉湖是附近居民休闲活动的场所，湖边都是自然缓坡，没有人工堤岸，整个公园里只有一处贩卖饮料和食物的店铺，有一个儿童活动场所和供大家休息的地方，种几棵树、放几个秋千，有很多野生动物。而国内的公园几乎都是人工建造的痕迹，看到金宁德拉湖的样子，我们可能会误以为人家是不是还没开工建设。但从现场体验来看，金宁德拉湖会让人觉得和自然更亲近。仔细分析，就会发现是因为金宁德拉湖的“海绵”做得好，而且建成那样的一个公园，投资肯定不会很多。

第二个案例是澳大利亚一个刚建成不久的住宅，这样的住宅从我国工程竣工的角度去看，也会觉得是个工地，好像景观和绿化都还没做，实际上项目已经完工。这个住宅做了透水性铺装、下凹式绿地和生物滞流池，在过道旁边还安装了雨水回用设备。水专业要想发展，离不开其他各个专业的支持，如果有符合建筑色调、使用又很方便的水箱，我估计我们国内的人们也会愿意使用。据我所知，澳大利亚的雨水回用，除了可用于浇花、浇路之外，还可以用于洗衣服。如果有居民用自来水浇洗地面，被邻居看到，有可能会被举报。

通过这两个案例，我想说的是，海绵城市应该从最小的细胞做起，从每一个项目、每栋房子做起。在我居住的小区里做了很多透水铺装、下凹式绿地、生物滞流池、雨水回用设施和生态护坡，这些技术可分为三大类，第一类是生物滞流技术，包括屋顶绿化、下凹式绿地、土壤改良、生物滞流池、雨水敞沟等；第二类是透水铺装技术，这个相对比较简单，就是使用透水砖面做的路面铺装，这种铺装在道路专业称为“排水路面”；第三类是结合雨水回用而设置的雨水调蓄和回用设施。

透水铺装技术需要解决一些具体的问题，首先，透水铺装不是指一个透水的表面，而是一个透水系统，从纵向划分，包括透水面层、基层、垫层、素土夯实层。把这几大层做好，才算是真正的透水铺装。从透水方式上看，包含缝隙透水和全透水。如面包砖，自身不透水，靠周围缝隙透水；透水砖自身透水，周围缝隙也透水。在实际铺设过程中，可以根据路面的承载力设置相应厚度的透水基层，人行道基层厚度150mm即可，自行车道厚250mm，小汽车慢行车道厚350mm。

透水铺装究竟有没有用呢？我发现很多搞建筑设计的看不上透水铺装，总觉得透水铺装不够漂亮，功能再好，颜值都不高。但从实际案例来看，只要做得精致，透水铺装也可以很漂亮。

下面再来说两个实验。

我们的实验之一是测量透水铺装的年径流总量系数。海绵城市用年径流总量控制率来衡量实际控制了多少径流，但在实际设计中离不开径流系数。大家都知道透水铺装在干燥的情况下可以吸纳很多雨水，而我们必须考虑在透水铺装已经吸纳了一定量雨水之后的径流量空置率，径流量又和降雨强度有直接关系，把这些问题都考虑充分后，我们设计了一个实验装置，目的在于测试透水下垫面的径流系数。

实验按照北京的技术规程铺设，共有5种透水材料，包括：透水沥青、植草砖、沙堤透水砖、面包砖和透水混凝土。我们按照不同的降雨强度给出了不同的曲线，从实验结果可以看出，透水混凝土在雨量不大的情况下基本处于完全透水的状态，透水性最佳，植草砖、沙堤透水砖第二，面包砖最差。我们还对不同的降雨强度，重建期为2年、5年和10年，厚度为150mm和厚度为250mm的透水铺装做了相应的实验，结果显示，使用两三年内的透水铺装效果都非常好，面包砖除外。

我们还进行了第二个实验，对污染物去除方面的实验，这个实验的目的是为了看看透水铺装在去除一定径流量的同时到底去除了多少污染物。也分别对人行道、自行车道和小汽车道进行了实验。以南京的降雨强度为例做的。之所以做这样的实验，是为了验证透水铺装经过一段时间的使用后会不会被径流污染物堵塞，导致失去透水效用。

对透水铺装的考核分两个阶段，一个是降雨期，一个是涝干期。没有哪个地方天天下雨，下雨时污染物会积累，不下雨时则会逐渐被消灭，因此，我们分为三个阶段进行试验。第一阶段：截污，第二阶段是降水阶段的内部消减期，第三阶段是涝干期。截污期试验频率为每四天一次，每次三个小时。得出的结论是：透水铺装对SS悬浮物颗粒的平均去除率几乎达到了100%，这个结果也很让我们吃惊，总氮的去除率为63%-81%，总磷为79%-91%，COD的去除率最低，为57%-70%。从实验结果我们还可以看出，一般透水砖截留污染物主要依靠的是表层，而透水混凝土这种大孔隙的透水层则需要依靠基层。

为了搞清楚到底是什么对污染物的去除在起作用，我们又分别做了一次空白实验、一次停止降雨一个月的实验和连续运行两个月的实验。从实验结果可以看出，停止降雨一个月和空白实验的结果非常接近，这个阶段是一个非常好的护理阶段。这其中微生物的作用非常明显，而且微生物的分层也很明显。降雨带来了丰富的营养物质，土壤里的微生物开始大量繁殖，等雨停了，孔隙内的营养物消耗完后，微生物数量就开始逐渐消减。这个实验让我们直观地看见了透水性铺装对径流量和径流污染物的有效去除。

最后，还得感谢我的研究生团队。