“海綿城市”理念中的城市道路設計分析

朱靚瑛

（中國水利水電第八工程局有限公司 湖南長沙 410000）

1 提出“海綿城市”理論的背景

“海綿城市”理念的提出背景，2011年中國城鎮化率首次超過50%，城市化進程的不斷推進，但是城市化的過程改變了自然環境，破壞自然生態的均衡態勢。大量水泥建筑的應用，使地面、屋面、路面等的硬化，改變了原有的生態環境和水文特征，破壞了原生態“海綿體”，導致“逢雨必澇、雨后即旱”，進而帶來了城市內澇、水資源短缺、水資源污染、水資源安全保障降低、傳統水文化消失、水土流失等一系列自然環境、水環境的安全全問題，我們亟需一個更為綜合全面的解決方案。在這樣的背景下，我國于2000年初就提出了建設具有中國特色海綿城市的思路，開始分析研究我國城市面臨的自然環境和水環境安全問題，以提高我國城鎮化進程中的城市建設能力。2012年4月在《低碳城市與區域發展科技論壇》中，第一次提出“海綿城市”的概念，2014年住建部出臺《海綿城市建設技術指南》提出了海綿城市的思路，2015年中國第一批16個海綿試點城市的出爐，標志我國海綿城市建設試點工作的全面鋪開，2017年《政府工作報告》中正式寫入了“海綿城市”理念，這是繼生態、園林、低碳、智慧城市等一系列政策性引導的城市理念后出現的新城市建設概念，同時也是立足于我國的水資源特質和應對水環境問題的積極舉措，已經上升至國家戰略的層面。

2 海綿城市的基本理念

海綿城市指城市像海綿一樣具有水分與力學兩個特性，水分特性指的是吸收水、保存水、釋放水等特性，力學特征指的是回彈性、壓縮行、恢復性等特性，“海綿城市”理念是一種形象的比喻，來源于學術界和行業內經常借用的“海綿”物理特質來比喻城市的某一種吸附功能，比喻城市具有的雨水吐納能力，在學術術語稱為“低影響開發雨水系統”（Low impact development of rainwater system construction）。

海綿城市是以保護環境、維護生態平衡為前提，依靠建筑本身與小區、綠化與公園、市政道路等基礎設施，將城市布局、土地利用、城市設計和施工等統籌規劃，充分發揮建筑本身、市政道路、公園、綠化、自然水系等對降水的滲入吸納、保存和緩釋功能，有效控制地表的雨水徑流，形成一個自然吸納、自然蓄滲、自然凈化，自然釋水的雨水循環系統，改變了傳統的“以排為主”的城市降水排除方式。在城市降雨過程中能夠將雨水留住，滲透、吸納、存蓄、凈化、緩釋，有效地補充地下水，綜合調節水循環讓城市水資源得到更好的利用，也讓城市在自然環境變化和自然災害等方面具有海綿一樣良好“彈性”，達到減少內澇、豐富景觀和增強生態的三位一體功能，讓城市更加宜居。

3 海綿城市具體內涵

海綿城市建設的內涵：現代化的城市應像海綿一樣吸收、蓄滲、凈化、釋水等一系統綜合利用降水的功能，以及有效應對惡劣氣候變化的功能，將水資源的可持續利用、有效循環、良好內澇防治和水體污染治理等作治理目標，把城市變為一個“綠色的海綿體”，讓城市具備自然循環的生態海綿系統，讓整個城市具有海綿一樣的彈性，在面對極端的自然氣候時能夠更容易應對，在自然災害過后更容易恢復，這就注定了真正的解決方案必定是跨尺度的，要從三個層面上來具體闡述海綿城市內涵：①宏觀層面。從水環境生態格局上分析，落實區域水環境生態基礎設施建設。借助水環境生態整體格局，通過水源保護、洪澇調節、水質管理等功能要素考慮綜合布置其空間位置，明確禁止建設區、限制建設區，圍繞區域內綜合水環境系統搭建整體格局，維護水過程的完整性，防止未來城市建設過程中加劇破壞水環境系統的結構功能，充分發揮降雨調節、凈化水體的功能，為下一步“海綿系統”實體建設奠定了空間基礎。②中觀層面。主要指城市、鄉鎮、村層面劃分區塊，合理規劃“城鎮一體化海綿系統”，充分考慮城市規劃設計、土地利用，綜合性規劃區塊內水生態的動植物恢復、調節水量、凈化雨水和濕地保護建設。③微觀層面。具體將包括湖泊、綠化、廣場、公園、小區、道路等集水單元落實到整個城市“海綿體”建設上，形成系統的水生態基礎設施集成，利用廣場、小區、公園綠化、人工湖泊、池塘、排水溝、集水井等，讓其雨水有效地下滲、儲蓄和留滯，利用自然江河湖泊和人工綠化來過濾、凈化雨水，把凈化后的雨水收集起來用于城市的道路清潔、綠化灌溉、江河湖泊的水體補充等，讓“人工治水”變“生態治水”，充分發揮出來水環境系統的自然功能，發揮海綿城市優勢。

4 城市道路建設現狀

城市道路是城市中重要的基礎設施，隨著城市建設大規模發展，大量水泥硬化路面讓道路的透水性降低，在雨季無法有效的將降水滲透和排除，在導致城區范圍內大量的降雨匯集，使城市產生內澇。同時，城市內澇問題還會加劇城市熱島效應，讓城市出現極端氣象、水文情況增加。城市道路應該具有收集降水的功能，但是現存的城市道路卻不具備該項功能，因此能夠將城市道路具備降水收集功能，將對海綿城市建設起到重要的推動作用。研究讓雨水就地滲、蓄的道路設計，讓道路設計中融入海綿城市理念用來改造城市道路，使其具備多元化功能。下面筆者就參與的萍鄉萬龍灣海綿城市項目作為參照，對海綿城市中的城市道路設計做分析。

5 海綿城市道路設計

筆者參與建設的萍鄉市萬龍灣海綿城市項目是整個萍鄉主城區內澇積水區最為嚴重的地區，其核心區5.2km2，北起武功山大道、西以萍水河、東以鳳凰山莊、南以萍水南路為界，協調區包括五豐河上游全流域面積25km2，涵蓋內澇區綜合整治范圍3.83km2，其中五豐河至公園路之間積水最為嚴重，大約有32hm2的內澇區，淹沒深度為70～120cm，2016年6月和7月的兩次暴雨（降雨量分別為105.8mm和80.8mm），導致該區域內澇嚴重，最大積水深度達到0.6～1.0m。

我們拿其中一條最具代表性的道路-建設路作為案列進行分析，該路段設計全長為2.68km，道路紅線寬度為25m，其中機動車道寬度為8m，人行道寬度為2m×3m，非機動車行道寬度為3m×3m，綠化帶寬度為2.5m×3m。道路縱斷設計與區域豎向設計相結合，整體為南高北低，最大設計縱坡為3.9%，最小設計縱坡為0.53%。

5.1 設計思路

萍鄉萬龍灣海綿城市項目中的建設路是一條老舊的市政道路，通過海綿城市建設理念，結合萍鄉當地的降雨特征、水文地質和綜合環境因素，將海綿城市道路建設中的人工措施與自然手段相結合，在道路設計時，首先要充分考慮道路在降雨過程中存在的雨水吸納、滲蓄和排水等方面存在的問題，在充分發揮海綿城市理念下城市道路自然滲水、蓄水、排水優勢的同時結合傳統的降排水方式，對現存的城市道路建設過程中存在的降排水缺陷進行完善，實現海綿城市理念下城市道路給排水和水資源的利用綜合利用和統籌規劃。

5.2 設計原則

首先在設計時就應嚴格貫徹海綿城市的建設理念：結合海綿城市的發展要求，利用物理透水性和生態化方式進行城市道路進行設計，使道路雨水系統通暢，提升城市道路排水性能，減少內澇出現，此外還要結合城市特點合理補充城市水資源，具體設計原則如下：

（1）首先保證道路結構具有良好的滲水與透水性，在道路表面使用透水性能好的材料，合理設計排水系統，可以設置智能雨水溢流口與雨水管網連接，以最大限度地保證道路有效降排水。

（2）提高綠化帶與橫坡的排水功能，改善雨水收集排放系統，將綠化帶設置在道路的中心，設置為成下沉式，減緩地面徑流量，同時在綠化帶中布置排水設施，將雨水引入道路中綠化帶的排水設施中進行透水、截污、蓄水、調節和凈化，強化道路水源涵養能力，有效的減少地表徑流水對土地的侵蝕。

（3）城市道路在確保車輛通行暢通的前提下，根據道路的實際特點，對該道路的機動車道、非機動車道、人行道等區域采用透水材料鋪裝、人工綠化、生物滯留池等措施，形成一個完善的雨水海綿溢流系統，確保城市道路雨水年徑流總量、徑流污染控制率、降水排水實現海綿城市道路建設設計目標的實現。

（4）建設海綿城市道路在設計上要考慮雨水的徑流控制、污染物控制，建立完整的吸水、蓄水、滲水、凈水，“釋放”水的海綿系統格局，利用容積法對海綿設施進行計算，考慮工程總體設計指標以蓄水量為準，滿足“單位面積控制容積”的指標要求，下滲的水量小于蓄水量有利于修復城市水生態、涵養水資源，增強城市防澇能力。

5.3 路面設計

傳統道路設計中路面材料采用水泥混凝土、瀝青混凝土等相對不透水性路面，道路硬化面積占道路面積的80%、綠化帶面積占20%，道路給排水主要依靠道路兩側排水口，使用道路兩邊傾斜的混凝土邊溝來加大雨水的流速，道路中央的綠化帶水平高度高于路面的水平高度，不利于降水的滲透蓄水排水，嚴重影響降水循環的效果，導致道路容易出現大面積積水和內澇現象。在萍鄉萬龍灣建設路的設計中采用透水性瀝青路面，這種材質的路面可以有效改善積水問題，也保證土壤的透水性要求，避免出現地表雨水徑流，不會產生內澇而影響正常交通。不過，在選擇這一材料的基礎上，還要引進生物滯留系統對雨水進行充分利用和凈化。建設路設計中在邊溝利用人工種植植草綠化，來減緩雨水的流速，同時也起到凈化雨水的作用，并在道路的路緣石上留出豁口或者使用隔斷式的路緣石，滿足海綿道路的“滲、滯、蓄、凈”的功能，達到滲透、凈化效果。

5.4 非機動車道和人行道

人行道結合透水性和環保要求鋪設透水磚，采用全透水路面結構，通過面層的空隙將水吸收到面層下面，道路基層一般選用結構具有一定強度且透水性能好的水泥穩定碎石，地面的雨水通過墊層均勻分布到基層后，再通過基層迅速下滲，從而快速的將雨水排出。非機動車道相對于行車道比較荷載交底，可以采用結構強度較低、面層結構為大縫隙混凝土半透水路面，面層為透水混凝土材料，基層為半剛性水泥穩定基層，在面層和基層之間設置下封層，讓面層雨水滲入面層后就近排入兩側或者中央綠化帶的排水系統中，避免破壞基層。在非機動車道和人行道設計中采用透水性材料考慮到該材料可以通過小孔將道路表明積水滲透到地表下沉，避免出現內澇，還可以最大限度滿足土壤含水量，為城市儲存地下水資源，有利于城市的綠化建設。

5.5 中央綠化帶設計

在設計時將中央綠化帶與橫坡采用下凹式，綠化帶水平高度低于兩側道路，形成中間高、兩邊低的構造，間隔設置溢流式雨水口，還在綠化帶中設置與綠化帶風格相搭的碎石層，碎石透水層中設置透水管連接雨水篦子。綠化帶主體結構從下至上為：素土回填、土工布過濾層、碎石透水層、土工布過濾層、砂層、種植土。設計保證綠化帶即使面臨較大的雨水，也會使雨水得到有效的蓄積和排出，降低城市內澇發生概率。

6 結束語

近年來，國家逐漸推行海綿城市理念，其主要作用是減少城市內澇，以萍鄉萬龍灣片區綜合整治為例，采取“上截-中蓄-下排”的綜合排水體系，通過源頭減排、過程控制、綜合治理實現消除城市內澇，讓城市道路設計完美融合海綿城市理念中，以改造的建設路為例，根據實際監測數據和實際狀況顯示在2016年6月15日和7月8日兩次暴雨使得建設路大面積積水，平均深度達到36.7mm，通過海綿城市道路改造后，在2017年6月1日2h累積降雨量為84mm的暴雨后，建設路路面排水通暢無明顯積水，使得萍鄉萬龍灣居民的生活質量得到了提高。

本文作者以萍鄉萬龍灣海綿城市項目為參照，進一步論證海綿城市理念、內涵以及細則分析城市道路設計，為海綿城市中城市道路設計提供參考與借鑒。萍鄉萬龍灣內澇區綜合整治工程也為丘陵型海綿城市解決水安全、水資源、水環境、水生態、水污染等等一系列水問題供了可參考、可復制、可推行的海綿城市建設經驗，為中國海綿城市建設提供了有效的技術支撐。