海綿城市理念在市政道路設計中的應用

代景旺，王紹華

(天津市政工程設計研究院，天津 300453)

2016年4月，天津市被列為海綿城市試點城市。為減少城鎮開發建設行為對自然水文環境和水生態環境的破壞，將天津市建設成“自然積存、自然滲透、自然凈化”的海綿城市，緩解城市化過程中帶來的水生態破壞、水環境污染、水資源短缺、水安全風險、水文化消失等問題，因地制宜地選用海綿城市的技術措施。

海綿城市理念下的城市道路結構設計需要遵循“滲、滯、蓄、凈、用、排”的發展原則，實現對道路作用的充分挖掘，加強道路交通和城市發展建設的有效融合，實現對自然資源的合理高效利用。市政道路工程中應用的海綿城市技術措施主要包括：透水路面、生態樹池、雨水花園、環保型雨水溝、植草溝等。市政道路建設由于其涉及專業多、綜合性較強的特點，在規劃設計中主要可以通過優化橫斷面布置、與周邊地塊及綠地設計協調、選擇具有滲水性能的路面結構等方式實現海綿城市的功能。城鎮道路海綿城市控制目標應以削減地表徑流與控制面源污染為主、雨水收集利用為輔。機動車道雨水應以調蓄排放為主，人行道雨水應以入滲為主。

塘沽灣新城占據天津市濱海新區地理中心區位，海河灣區，緊鄰塘沽老城區、自貿區和經濟技術開發區。充分利用便捷的交通條件，塘沽灣以休閑與居住功能為主，并與濱海新區商務金融區專業服務經濟差異互補。利用海河沿岸的天然優勢，構建復合型、立體化、多功能的綠色生態體系，通過退堤、鹽堿化治理等手段將沿岸生態景觀體系融為一體，通過注入多樣性的功能活動，設計低干擾的自然環境以及低能源消耗的基礎設施。

在塘沽灣新城的開發建設過程中，積極融入海綿城市的理念，從區域總體布局的角度統籌公園建設、路側綠化與市政道路設計的協調，形成比較完善的雨水收集、利用、調蓄排放的系統。設計主要選擇與海河平行布置的濱河景觀路——海河南路，以及規劃有路側綠化帶的國興路，將市政道路設計與公園綠地相結合，優化設計方案，實現海綿城市的功能。

1 總體方案

海河南路為沿海河布置的城市次干路，道路紅線寬度為30 m，海河南路與海河之間為濱河公園綠地，道路設計與濱河公園設計結合，公園綠地內設置生態集水溝用于攔截、滲濾路面雨水。國興路為城市主干路，道路紅線寬度為50 m，道路兩側紅線以外各有5～15 m的路側綠化帶，綠化帶內布置生態邊溝，用于收集非機動車道及人行道雨水。

2 海綿城市設計

2.1 平面及橫斷面方案

海河南路線位與海河平行，曲線段均面對海河方向。橫斷面設計采用三幅路形式，機動車道、非機動車道及人行道均為面向海河的單向坡，側分帶側石外露高度15 cm，每隔15 m設置一處1 m寬開口，非機動車道、人行道與機動車道統一高程。道路范圍內不設雨水收水井，雨水除通過透水路面就地滲透以外，經地表徑流通過側分帶開口匯入海河一側的生態集水溝內，雨水經生態集水溝凈化后收集。如雨量過大，過量雨水進入沿海河綠地，由公園綠地設計統一考慮該部分雨水的利用。

圖1 海河南路平面設計

圖2 海河南路橫斷面設計

國興路采用四幅路斷面形式，側分帶內側側石外露高度15 cm，側分帶外側與非機動車道、人行道為統一高程并設置坡向路外的橫坡，人行道外側路側綠帶內設置生態邊溝。中央分隔帶內雨水就地滲透利用，機動車道雨水經過收水井直接調蓄排放，非機動車道及人行道范圍內雨水通過透水路面滲透后，經地表徑流匯入路側生態邊溝內，生態邊溝內設置溢流井，過量雨水仍排入市政排水管道。

圖3 國興路平面設計

圖4 國興路橫斷面設計

2.2 路面結構方案

考慮國興路為城市主干路，繁重的交通需求對路面結構質量要求較高，且車輛尾氣對路面污染較嚴重，機動車道采用常規的不透水路面結構。海河南路考慮為濱河景觀路，以小汽車交通為主，機動車道采用排水路面。國興路、海河南路的非機動車道和人行道均采用全透結構，其中非機動車道路面結構為：4 cm彩色透水混凝土+20 cm普通透水混凝土+25 cm級配碎石，總厚度為49 cm，人行道路面結構為6 cm彩色透水花磚+3 cm粗砂墊層+15 cm透水混凝土+25 cm級配碎石，總厚度49 cm。考慮冬季積水的凍脹作用對結構的破壞作用，在透水結構底部設置20×20 cm的碎石盲溝，外覆土工布作為反濾層，碎石中間布置PVC集水管，將過量的雨水就近導入路側生態集水溝或生態邊溝。

2.3 水量計算

海河南路與公園綠化統籌考慮，雨水資源全部利用，不進行水量核算。國興路路側生態邊溝水量計算考慮截留降雨深度30.4 mm，徑流系數0.3。根據極限強度法，可算出降雨深度大于30.4 mm時的降雨強度為291.5 L/(s*hm2)。根據表1中水量計算結果確定生態邊溝頂寬2.5 m，深0.3 m，有效水深0.2 m。

表1 生態邊溝水量計算

圖5 降雨歷時(縱坐標為暴雨強度，橫坐標為降雨歷時)

2.4 海綿城市相關指標分析

選取綜合徑流系數、年徑流總量控制率、年徑流污染控制率三個指標，進行設計方案海綿城市理念的應用效果。不透水瀝青路面徑流系數取0.9，表層透水瀝青路面徑流系數取0.5，非機動車道及人行道透水鋪裝徑流系數取0.3，綠地徑流系數取0.15。根據不同類型鋪裝面積比例，計算綜合徑流系數：海河南路為0.33，國興路為0.6。對應于降雨深度30.4 mm的年徑流量控制率為79%。年徑流污染控制率大于40%。

3 結 論

(1)塘沽灣新城海河南路和國興路的建設融入海綿城市理念，綜合利用了優化道路橫斷面布置、透水路面、生態集水溝、生態邊溝等技術手法，實現了海河南路道路范圍內雨水資源的全部利用，國興路慢行系統及綠化帶內雨水資源的充分利用。海河南路綜合徑流系數小于0.33，國興路綜合徑流系數小于0.6；對應于降雨深度30.4 mm的年徑流量控制率為79%；年徑流污染控制率大于40%。

(2)市政道路中應用海綿城市理念應結合周邊地塊規劃、道路線型、橫斷面分幅等因素，因地制宜地選擇海綿城市技術措施，在保證道路使用功能和結構強度要求的前提下優化斷面布置，突破道路紅線的限制系統布置海綿城市系統。

(3)對于冰凍地區透水路面結構的應用，不僅需要考慮透水結構對雨水滲、滯的功能，同時需要考慮冬季積水凍脹作用的影響，可通過在透水結構底部設置碎石盲溝，及時排除冬季融雪水，避免出現積水。