英语原文共 16 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

附录A 译文

海绵城市的施工策略与路面材料在海绵城市的应用

摘 要

为了解决频繁发生的城市洪水问题，中国提出了一种新的城市战略——“海绵城市”。它是一种水资源管理的策略和方法，可以像海绵一样适应雨水的变化，从而减少洪水问题的发生。本文综述了海绵城市的主动性和发展过程。分析了海绵城市建设所面临的问题和可能的解决方案。此外，路面材料是海绵城市建设的重要组成部分。本文还综述了路面材料在海绵城市的应用和发展进展。首先介绍了常用的渗透路面材料，包括渗透沥青混凝土、渗透水泥混凝土、渗透砖和新型路面材料。为满足“渗透、保留、净化、蒸发、排水”的要求，路面材料设计为多孔材料。研究了孔隙特性，包括但不限于孔隙度和孔隙大小等。并进行了环境评价和经济分析。研究发现，透水路面并不一定比传统路面更环保，但它们确实有一些明显的好处，如水净化、交通噪音降低、缓解城市热岛(UHI)排放和废物回收。关于透水路面是否比传统路面更经济，一直存在争议。最后，本文展望了海绵城市路面材料的未来发展，并要求其获得更好的水文性能和更广泛的应用范围。

关键词：经济分析；水文性能；可渗透性路面；孔径特征；海绵城市

1、引言

近年来，随着人口的快速增长、城市化和高强度的基础设施建设对可持续发展提出了挑战。在许多城市，透水植被土地被不透水路面取代，导致排水和散热不良。这些问题导致了城市洪水灾害的增加和城市热岛(UHI)效应的加重(Qiao et al., 2020)。一些国家已经开始高度重视新的城市建设来缓解这些问题。这些新的城市战略包括低影响发展(LID)、绿色基础设施(GI)、最佳管理实践(BMPs)、海绵城市(SC)、弹性城市等。(Nguyen et al.，2020)。2012年，海绵城市的概念在中国正式提出。自2015年以来，已选定30个城市作为海绵城市建设试点项目。

海绵城市，又称建设低影响开发雨水系统。这个新概念可以被描述为一个能够像海绵一样适应水环境变化，实现雨水自由迁移的城市(Sun et al.，2020；Wang，J.et al.M2020)。例如，海绵城市在外界降水时可以吸收、渗透、保持、净化水分，在外界干燥时可以释放水分，海绵城市由湿地、森林、湖泊、绿色屋顶生物保留、透水路面等组成。(Lianget al.，2020)。透水路面是为人类活动和货物运输而设计的。透水路面总面积约占城市面积的30%，包括道路、广场、步道、公园、运动场等。

海绵城市的发展面临着诸多挑战。一方面，海绵城市建设内在复杂，如不同设施的选择和比例。缺乏可用的城市空间和高昂的初始建设成本也增加了复杂性。另一方面，缺乏相关研究和经验，相关政策的不稳定性是真正的挑战（Qi et al., 2020）。我们开发了许多决策模型和评价模型来解决这些挑战。该决策模式可用于协助资金和各种设施的分配。该评价模型可定量评价海绵城市的效果，为后续维护提供参考（Luanet al.，2019；Yanget al.，2017；Zhaoet al.，2019）。此外，公私合作(PPP)模式在海绵城市建设中的应用，特别是在发展中国家，部分缓解了政府的财政压力(Liu和Xue，2019)。虽然大多数挑战仍然存在，但海绵城市的建设得到了城市居民的大力支持(Ding et al.，2019年；Wang et al., 2020)。

从路面工程的角度，海绵城市提出了新的要求路面材料的“渗透、保留、净化、蒸发和排水”。因此，路面材料应该是多孔的和可渗透性的，以满足这些要求(Scholz和Grabowiecki，2007)。当路面有水时，渗透路面渗透并净化水，然后保留或排水。当没有水时，渗透路面蒸发保留水，供应外部环境。这不仅可以

减少洪水灾害，而且还可以充分利用自然雨水来缓解UHI效应（Brunettiet al.，2016；Rahmanet al.，2015）。20世纪中期，欧洲国家首次发展了渗透路面。荷兰的工程师发现，在填海和造地的过程中，地面已经下沉。为了解决这个问题，他们开发了可渗透的砖路面(Han et al., 2016)。考虑到透水路面的生态优势，后来在各国得到了发展。目前常用的渗透性路面材料为渗透性沥青混凝土、渗透性水泥混凝土、渗透性砖和新型渗透性材料聚合物粘合剂（Liu, 2017；Zhao，2018）。

本文总结了路面材料在海绵城市的应用和发展。首先，介绍了海绵城市的主动性和发展现状，分析了施工过程中所面临的挑战和解决方案，并展望了其发展前景；随后，介绍了路面材料在海绵城市的应用和发展，包括级变、孔隙率、渗透系数、使用寿命等；然后，对其孔隙特性进行了研究。并对渗透性路面进行了环境评价和经济分析；最后，对海绵城市路面材料的发展进行了讨论，主要涉及较好的水文性能和更广泛的应用范围。

2、研究方法

本研究选择Web of Science和谷歌学者广泛检索文献(Visentin et al.，2020)。检索的时间范围为2000-2020年，但也收集了2000年以前发表的经典和重要文献。”海绵城市M或渗透多孔路面材料”作为关键词，获得的文献包括期刊论文、学位论文、会议论文、报告、书籍等(阿尔沙里达和纳西里，2021；Yin et al.，2021)。

由于海绵城市的普及和近年来渗透性路面的快速发展，通过初步检索获得的文献数量巨大。本文参考文献通过三次筛选确定（Amador et al.，2021；斯奈德，2019）：（1）根据标题，对与本文不一致的文献进行初步筛选；（2）关键词和摘要、来源的可靠性及影响进行综合筛选；（3）按与本文内容一致程度阅读筛选文献（Chen et al., 2020, 2021）。经综合筛选，本文共参考了107篇英文文献和35篇中文文献。

本文对海绵城市进行了回顾，包括主动性、发展、相关政策和决策模式等。此外，主要考察了海绵城市的路面材料，包括特点、环境和经济影响、应用和发展。

图1 原理流程图

海绵城市的提出与发展

随着城市化进程的发展和极端天气的频繁发生，城市洪水不断出现，对居民的日常生活产生了重大影响。为了解决这一问题，自2015年以来，中国选择了30个城市建设海绵城市(Ma et al.，2020)。海绵城市的提出和发展能力如图2所示。面对城市洪水问题的频繁发生，许多其他国家提出了新的城市雨水管理策略（Conwayet al.，2020；Ishaqet al.，2019）。不同策略的比较情况见表1。

为了使海绵城市的环境、经济和社会效益最大化，学者们提出了早期决策模式。可实现根据当地情况对海绵城市建设方案的优化。李彦等人。（2020年）提出了一种基于成本考虑的决策模型，可以根据城市经济形势与最优防洪方案相匹配。这为经济基础较差的城市发展海绵城市提供了可能。采用雨水管理模型

(SWMM)和生命周期成本分析(LCCA)，评价了灰色基础设施和绿色基础设施对环境的影响和成本。人们发现，只有绿色的基础设施是最经济的。但为了达到最佳综合效果，通常需要灰色基础设施与绿色基础设施相结合（Gao et al.，2020；Meiet et al.，2018；Sun et al.，2020）。对于海绵城市的建设，采用了Li、Q.等人提出的模型。（2019年）；Liang et al.。（2020年)可以评价海绵效应。这为后续的维护提供了参考。

图2 海绵城市在中国的发展

表1. 各国城市雨水管理策略的比较（Ashley et al，2015年；Cetin，2013

年；Ding et al，2019 年：Zhang和Cui。2018).

在海绵城市建设过程中，虽然有决策模型可供参考，但仍面临着一些挑战。Qiao et al.。（2020）认为，缺乏城市空间，缺乏相关知识和经验，决策者对短期影响的关注是主要挑战。此外，城市雨水管理的复杂性、管理思想和体系思维的缺乏以及大量的投资也是需要解决的问题(Jiang et al.2018)。目前，许多城市正在实施公私合作(PPP)模式，通过政府和私人资本的合作来减少政府的投资压力（Zhang et al.，2019；Zhao，H. et al.，2020）。同时，优化投资结构，合理安排不同海绵城市设施的资本比例，也可以部分解决资本问题(Wang，J.et al.，2020)。

海绵城市最直接、最终的受益者是城市居民，城市居民为海绵城市建设买单的意愿可以反映出公众对海绵城市的认可程度。选择固原、深圳、西安、镇江对海绵城市支付意愿进行调查（Ding et al.，2019；Wang et al.，2020）。研究发现，大多数人对海绵城市建设持积极态度，愿意为此买单，尤其是年轻人。人们普遍对海绵城市的前景持乐观态度。良好的管理、合理的建设、充足的资金和公众支持是促进经济发展的关键因素（Liberalesso et al.，2020年；Xu et al.，2017年）。考虑到海绵城的优势，它在国内外都具有良好的发展前景。海绵城市可供其他国家参考。

4、海绵城市路面材料概况

可渗透路面材料孔隙大，平整度开阔，是海绵城市的最佳选择。当雨水多时，渗透物质会渗入水中排出。当雨水较少时，路面上保留的水可以蒸发，以供给外部环境。此外，在渗透过程中，还可以通过机械滞留、物理吸附、化学反应和生物降解来净化水。传统的路面材料不能满足水的入渗、滞留、净化、蒸发、排水的要求(Guan，2008)。因此，海绵城市的路面材料通常是可渗透的(Cetin，2015a，b)。本文将渗透性路面材料分为沥青混凝土、水泥混凝土、砖材料和新型材料如图3所示。

图 3.海绵城市常用的渗透性路面材料(Fan,2019 年;Han,2017).(a)渗透沥青混凝土、(b)渗透水泥混凝土、(c)渗透砖、(d)渗透聚氨酯混凝土、(e)环氧树脂微孔混合物。

4.1 沥青混凝土

海绵城市沥青混凝土压实后，空隙通常超过20%，根据埋挤原理主要由骨架空隙结构组成（Gao et al., 2013；Houo et al., 2021）。可渗透性沥青混凝土的性能由于缺乏细骨料和填料而受到不利影响(Hou et al., 2020)。因此，我们采取了一些措施来缓解这一问题。可渗透沥青混凝土可使用改性沥青粘结剂和粉碎石灰石，最大公称粒径超过20mm(Aboufbul et al.，2019年)。还认为高性能等级(PG)沥青应解决结构不稳定性问题(Chen et al., 2016)。在沥青混凝土中加入纤维可以提高其性能。丁格等人。（2018）在骨料中加入椰子壳和椰子纤维，研究其对沥青混凝土的影响。结果发现，弹性模量有所改善。Shen et al.。（2009）用炉渣代替粗骨料，他们发现炉渣的比例提高，Afonso et al.（2017）认为在骨料中添加纤维素可以延迟开裂和车辙的出现。Skaf et al.。（2019年）发现，其耐用性和永久性的加入矿渣后，抗变形能力增强。

由于欧洲国家漫长的海岸线和经济发达，欧洲研究人员较早研究了渗透性沥青路面。在亚洲，日本是第一个研究它的国家，并出版了《排水路面设计与施工要点，排水路面技术指南》(Wu et al.，2018)。渗透性沥青混凝土在我国的应用时间较晚。1978年，台湾的中山高速公路铺设了1.5厘米厚的开放式摩擦层(OGFC)，开始了渗透沥青混凝土在中国的研究和应用。近年来，随着“海绵城”理念的推广，可渗透性沥青混凝土在人行道、广场、停车场等领域得到了广泛的应用。表2总结了可渗透性沥青混凝土的典型应用实例。

表2 透水性沥青混凝土的应用

<t

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料</t

资料编号：[602867]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word