城市道路雨水径流中中存在大量的沉积物、草坪肥料中的营养物质、细菌、病毒、杀虫剂、重金属、和石油副产品等污染物。这些物质会在未经处理的情况下，经混凝土路缘、排水沟、路肩被冲入雨水管道，而后通过地下管道排入河道，进而影响水质乃至整个生态系统。但是，水体中的塑料微粒等污染物清除起来非常困难，那么，是否可以通过街道设计标准的创新来解决这一问题？用于排水的路缘和排水沟能否对拦截道路雨水污染物排放产生更大的影响？

在城市道路设计中，路缘是一种简单但无处不在的的地带，路缘带通常由混凝土构成，通过从排水沟到人行道的6“坡度变化来区分行人和车辆空间。路缘本身提供了雨水的输送功能，同时也促进了水和污染物从街道流入我们的水道，传统的路缘设计功能是单一的，仅有排水功能，无法提供任何水质相关效益。

该项研究认为，小规模的变化有能力产生区域影响。当我们改进设计标准以增加路缘带的功能性时，该项设计能够传达我们的城市与其影响的环境之间存在的复杂关系，如果我们能设计一个更好的路缘，在污染物进入水道之前收集污染物，我们就能改善流域的健康状况。

▲道路中的路缘、排水沟和路肩促使雨水中的污染物未经拦截即进入雨水渠，本项研究提出了在污染物进入雨水渠并进入我们的水道之前捕获污染物的设想

▲栖息地受损：进入环境中的污染物被鱼摄入后堵塞腮。污染物会损害水质，影响鱼类的捕猎能力，污染物在水生生物中生物累积，并影响陆生动物和食用这些生物的人类

“在我们设计的初始阶段，我们考虑了人行道表面的各种改动，”Steiner 说。诺尔顿学院景观建筑学助理教授Halina Steiner一直在研究如何设计混凝土路缘、排水沟和来捕获道路上收集的沉积物，以便在进入风暴盆地之前将其提取出来。“我们专注于将触觉路面作为出发点，以及我们如何在路缘和路肩上进行切割以收集沉积物。”

项目团队还包括土木、环境和大地测量工程系助理教授和可持续发展研究所核心教员Ryan Winston ；食品、农业和生物工程系研究生Alec Grimm；风景园林专业本科生 Avee Oabel。

20 种不同的路缘和路肩设计在用油漆密封的 4 x 8 英尺的研磨泡沫板上进行了测试。设计试验了路肩切口的密度和配置，包括平行、垂直、对角线和交叉影线凹陷。

Steiner 说：“在路缘表面的切割中，包括三角形、矩形和圆形，我们发现正方形与路肩上的各种图案搭配时效果最好。”

迭代设计过程还测试了组合不同路肩和路缘图案的有效性，将不同的间距配置与偏移或直接送入路缘的围裙设计配对。

每个全尺寸路缘模型都通过模拟一英寸的暴雨事件进行了测试。原生土壤和沙子用搅拌机悬浮，然后泵过模型。位于路边模型入口和出口的水传感器检查水的体积和浊度。每两分钟从一个收集桶中收集一次水样，然后由 Winston 进行分析以确定收集到的沉积物的体积。

这些概念验证测试表明，该研究的设计可以容纳 80% 的雨水沉积物，他们设想这些沉积物将由装由街道清扫车进行收集。

“我们已经从概念上证明了设计的有效性。现在我们需要更多的科学数据，”Steiner 说。

现在有了该项目的临时专利，Steiner 和她的团队正在寻求在校园内对原型进行现场测试，这将使研究人员能够了解这些设计在美学上的表现，以及它们如何在下雪等天气条件下工作，以及与扫雪机和汽车的互动。

▲伊利湖流域道路分布：伊利湖流域内有超过130000英里的道路。许多第一次冲洗的毒素，如营养物质和金属附着在沉积物上，如果我们捕获沉积物，我们可以减少水道中的毒素

▲潜在维护：新路缘石、排水沟和路肩设计的定期维护可以通过已经使用的街道清洁机进行，也可以制定新的维护实践和绿色工作计划

▲经过测试的设计：通过迭代设计过程测试了标准路缘石和路肩的21种替代方案。路肩设计从路缘表面延伸12”，深度为1/4英寸。路缘和停机坪设计分别进行了测试，然后进行了组合

▲测试设置：物理设置包括一张4'x8'的桌子、一个乙烯基排水沟、4'x8'x8”的EPS泡沫、两个31加仑的塑料桶、工业搅拌器、磅秤、原生土壤、沙子、取样瓶、带模拟浊度传感器的Arduino微控制器、ipad、GoPro、笔记本电脑和一个摄像头

▲测试图像记录：测试过程中的图像显示，路缘石路堑和路肩洼地中的沉积物聚集

▲方形路缘和圆点试验：第一轮测试后的方形路缘和圆点路肩设计。触觉铺装是Dots图案制作的灵感来源。在这种替代应用中，四分之一英寸的凹陷提供了一个空隙，以便沉积物以月牙形收集。

▲锯齿形试验：平行于路缘的起伏线为沉积物的导航创建了波峰和波谷，沉积物聚集在洼地，减缓水流。水沿着表面呈v形排列的沉积物峰快速移动

▲锯齿形和锯齿形路肩试验：“锯齿”图案将重新定向，以流入路缘面。倾斜的蛇形线首先突出最窄点处的沉积物收集，随着越来越多的含泥沙雨水的加入，泥沙收集会延伸到图案的较长部分

▲路缘和路肩试验：密度的连续迭代

▲平行和垂直（上）和梳状（下）图案：平行线和垂直线填充裙板。重新加工的平行和垂直模式演变为梳形。三条长线连接到路缘切口，并连接到平行延伸的较短线，如梳子的齿。

▲十字图案填充路缘连接测试杆：在整个测试过程中，路缘石连接图案显示，首先在路肩处收集沉积物，然后填充路缘石切口

调查结果：通过三种方法收集数据。测试过程中，团队使用GoPro相机收集了视觉数据。此外，该团队还可以目视评估抓取样本瓶和出口桶水中的水透明度。在实验室中对抓取样品进行了TSS和粒度分布测试。测试期间对传感器数据进行了审查，并进行了进一步分析，以将结果与抓取的样本数据进行比较。

为每个试验设计收集沉积物，与传统道路路缘带设计相比，通过该研究进行路缘和路肩的设计表现更好。俄亥俄州的国家污染排放消除系统（NPDES）雨水许可证要求雨水管理中悬浮固体总量（TSS）减少80%，八种路缘石和排水沟组合设计中的六种达到或超过总悬浮固体减少80%。

▲测试图像记录：每轮八分钟测试前后的图像。

结论：21种路缘带和路肩的设计原型测试证明，重新设计路缘石、排水沟和路肩标准是收集道路污染物的可行选择，这些新设计可与绿色基础设施配合使用，以减少道路堵塞或拦截固化沉积物。

▲测试结果：正在处理的Grab样本数据显示，许多设计符合或超过EPA NPDES标准，成为最佳管理实践，路缘石和路肩的组合设计平均去除了87%的总悬浮固体

▲固化沉积物潜在可扩展应用：根据联邦公路管理局的数据，美国有超过400万英里的公路，设计标准的小规模变化可能会产生区域和国家影响。

研究案例来源：ASLA

翻译整理：怡境生态

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