四种类型透水性路面的水文特征与水质探讨

【摘要】透水性路面能够有效地减少地表的径流，增加地表的湿度和水分，对于城市的内涝、噪音和热量都有很好的减缓作用，维持了城市的生态环境的平衡。本文以城市中出现的四种透水性路面为基础，对于这四种透水性路面的水文特征和水质进行探讨，对于不同的透水性路面的不同特征和作用进行比较和分析，得出不同透水性路面的优势和用途，对于道路建设设计及施工过程中透水性路面选择提供一定的指导。

【关键字】透水性路面；水文特征；水质；

随着人类对于生态环境保护的重视，透水性路面越来越受到国内外建筑的青睐，透水性路面主要用于城市道路建设和城市基础设施建设。就透水性路面的材料来看，路面铺设用到的是水泥、沥青以及其他的相关材料混合而成的混合材料。沥青混凝土透水路面就是以沥青和水泥作为胶结材料同质量的配料所组成的，是一种新型的具有一定空隙性的混合材料。不同于传统的硬质路面，透水性路面具有一定的空隙性，所以具有排水、降噪、渗水的功效，而且可以改变地表的水流循坏和生态环境，促进人与自然的和谐相处。透水性路面主要的应用场所就是城市道路建设、公共基础设施场合的建设、居民小区和城市公园的设施建设。

一、透水性路面

透水性路面的主要作用有三点。第一、增加了城市生态平衡。透水性路面因为其自身的透水性能够增加城市的地表的热量与空气热量的交换，降低地表的温度，对于城市的“热岛效应”有一定的缓解作用，降低了整个城市的热度，从而调节了城市气候，对于整个城市的生态稳定起到了平衡的作用。第二、减轻了城市内涝的损失。城市在雨季经常会发生内涝，造成道路的堵塞和排水系统的压力，透水性路面可吸收雨水，减轻地表径流的水量，减轻排水系统的压力，并且可以增加地表的湿度，对于地下水严重枯竭的城市，还可以补充地下水资源的更新与补给。第三、降低了噪音的污染。透水性路面具有一定的吸收车辆行驶过程中噪音的作用，可以减轻城市日益严重的噪音污染，同时一定的防滑性保证了城市道路的交通安全，为城市创造一个安静、舒适的生活环境。本文主要选取了城市中四种透水性路面作为研究项目进行比较研究，主要是沥青混凝土的透水性路面、水泥混凝土的透水性路面、透水性地砖铺设的透水性路面、混凝土地砖铺设的透水性路面四种透水性路面。

二、四种类型透水性路面的水文特征

根据实验研究的需要，选用科学的仪器和设备在不同的区域进行测量，针对四种不同的透水性路面，实验研究选择这些透水性路面主要运用的场所进行测量，这样能保证测量数据的准确性和实验的精确性。沥青混凝土的透水性路面主要在城市道路进行测量，水泥混凝土的透水性路面主要在露天的停车场进行测量，透水性地砖铺设的透水性路面主要在花园的小径上进行测量，混凝土地砖铺设的透水性路面主要在住宅区的房基周围进行测量。

1、地表的水径流量

对于地表的水径流量的测量为了保证准确性，每个地点都进行了20次的测量。测量结果显示：四种透水性路面的地表水径流量都有明显的减少，与降水量相比较，沥青混凝土路面、水泥凝混凝土路面、透水性地砖路面、混凝土地砖路面的地表水径流量比率分别为50%、60%、30%、40%。所有的透水性路面的地表水径流量都有了很大的减少，沥青混凝土的透水性路面和水泥混凝土的透水性路面主要跟降雨的雨势大小有很大的关系，而透水性地砖和混凝土地砖的地表水径流量的减少率有很大的关系。

2、总流出量

对于透水性路面的排水性来说，雨水的总流出量就是透水性路面的排水性能最好的证明，雨水的总流出量是经过路面的空隙渗透进入路基从排水管排出去的。在这里要对透水性地砖作出说明，透水性地砖一般的空隙非常大，不同于沥青混凝土的30%，水泥混凝土的20%，透水性地砖的空隙可以达到50%，甚至可以是空心砖，所以在总流出量的计算中，对于透水性地砖的测量数据会高于其他三项数据。所以总流出量从大到小就是：透水性地砖>混凝土地砖>沥青混凝土>水泥混凝土。

3、蓄水量

透水性路面的蓄水量主要是根据空隙的大小与运用材料的材质所决定的。根据调查结果显示：1）水泥混凝土主要是以硅酸盐类水泥为胶结材料、采用单一的粗骨料组合而成，内部通常有20%左右的联通空隙，透水系数为1～15mn/s。2）、沥青混凝土主要采用单一粒级的粗骨料，以沥青和高分子树脂为胶结材料配制而成，内部有30%左右的空隙，但是在高温和日光照射下容易老化，受到温度的影响比较大。三、透水性地砖主要是由长石和粘土即矿物材料的颗粒物和浆体拌合，压制成胚体，经高温煅烧而成，具有多孔结构的块体材料，而且多会因为美观的设计要求，内部空隙达到30%～50%。四、混凝土地砖的烧制原理也透水性地砖一样，但是选用的材料主要是轻质量的水泥、少量沥青以及刚性材料合成加工而成，本身的空隙只要20%，但是由于施工的需要，常常是小块的砖，所以整体的孔隙率就提高了，能够达到35%。从以上的数据就可以计算出四种材料蓄水量的大小：透水性地砖>混凝土地砖>沥青混凝土>水泥混凝土。

三、四种类型透水性路面的水质探讨

在实验过程中，将各个不同地点收集来的雨水在不同的容器内，以便对雨水的纯净度和营养成分进行分析。在降雨发生的12小时之内，将不同地点收集来的雨水实验容器送到专业的水质生态实验中心进行分析，这样就能测量不同路面下不同的水质。

1、雨水的纯净度

雨水的纯净度主要从固体颗粒的浓度和有害物质的浓度两个方面进行检测，下图中有关四种不同材料的透水性路面收集来的雨水的监测分析，从雨水中污染物的浓度和固体颗粒的浓度就可以清晰地看出结果。污染物浓度最大的就是沥青混凝土的透水性路面，其次就是水泥混凝土的透水性路面、混凝土地砖所铺设的透水性路面，而污染物最小的就是透水性地砖所铺设的透水性路面；固体颗粒浓度中最大的就是透水性地砖，然后是混凝土地砖，最后是沥青混凝土，最小的是水泥混凝土。

2、雨水的营养成分

雨水中的营养成分主要是指雨水的酸碱度和有机氮的含量，在这里以文字进行说明。除去酸雨所带来的ph值不平衡以外，大多数的雨水中都含有大气中所携带的杂质，以弱酸性的状态降落，在地面的渗透过程中，各种材料的路面对于雨水的过滤和中和反应的程度不同。水泥混凝土几乎没有任何的中和反应的作用，虽然前面解释过，水泥混凝土主要是硅酸盐为主要凝结材料，但是硬化的水泥混凝土路面对水的稀释和过滤的作用比较小，主要就是抗压能力比较强。沥青混凝土路面对于雨水的过滤作用相对水泥混凝土来说比较大，但是对于雨水水质没有多大的改变，而且对于雨水中的有害物质没有过滤性，雨水和有害物质一起从排水孔排出。混凝土地砖相对于透水性地砖的效果比较小，在这里主要说明透水性地砖的水质优势，透水性地砖能够将收集的雨水实现酸碱度平衡，这是制造透水性地砖的粘土和透水性地砖周围和中间的植物所产生的巨大作用，利用粘土的粘合性和植物的可降解性，实现水质的营养补给。

结语

通过对于四种不同的透水性地面的分析，可以看出每种材料都有自己的使用优势，在道路前期设计阶段和后期施工阶段，根据实际情况来选择适合的透水路面材料，这样才能获得最大的效益。

参考文献：

[1]亨特.威廉姆.F，柯林斯.凯利.A，哈撒韦.乔恩.M，崔玉忠. 四种类型透水性路面的水文特征与水质的研究[J]. 建筑砌块与砌块建筑，2011，04：31-34+36-37+25.

[2]刘家琳. 基于雨洪管理的节约型园林绿地设计研究[D].北京林业大学，2013.