“海綿城市”在市政道路設計中的應用價值研究

徐蕾蕾

（中國城市建設研究院有限公司浙江分院，杭州310004）

1 引言

海綿城市是一種新興雨洪管理理念，是指城市道路能夠像海綿一樣，適應環境和雨水的變化，可有效將積水排出，避免城市路面大量積水，影響市政交通體系的運行。在市政道路設計中，融入海綿城市技術，有效輔助市政管理，踐行可持續發展理念，提高城市管理資源利用率，讓城市能夠妥善應對惡劣天氣，保證穩定的交通體系。

2 海綿城市在市政道路設計中的應用原則

市政道路設計中，排水設計是設計的核心，應用海綿城市理念可有效提高城市建設水平，改善路面積水問題，保證城市交通的穩定運行。在海綿城市理念的指導下，市政道路設計應當最大化保護濕地、河流等自然生態，在市政道路設計中，結合生物、物理以及生態等技術手段恢復生態環境。如很多城市中，公園水系統受到環境污染，雨水被直接排放至河道，嚴重影響城市水質。市政道路在設計上，需要對地下污水系統進行改造，修補堵塞損壞管道，將市政道路排出的污水進行無害化處理，集中排放，避免污染城市河道。建設海綿城市，在市政道路設計中應用海綿城市技術，建設市政道路的排水系統，將積水有效排出，提高城市市政道路適應環境變化的能力【1】。目前，我國在市政道路設計中應用海綿城市的理念，受到了極大重視，在城市規劃設計中不斷應用海綿城市設計理念，優化市政道路設計。從設計意識上不斷提高，最大程度上提高市政道路使用壽命，保證城市交通體系的穩定性。各個城市需要積極分享借鑒，推動城市市政道路海綿城市設計技術靈活使用，提高市政道路排水能力，最終形成海綿城市設計體系，向全國范圍內推廣使用。

3 市政道路設計中“海綿城市”的應用

3.1 項目概述

本文以某區市政道路工程為例，該工程共109 條市政道路，全長131.32km，占地面積2 412.8km2。道路橫斷面主要使用一塊板形式，機動車道主要使用瀝青混凝土路面，主干道和部分支路使用水泥混凝土路面，人行道使用普通混凝土磚，本工程使用海綿技術進行改造，改造道路63 條。

3.2 現狀分析

該區域道路基本滿足交通功能需要，但在道路設計和生態保護上存在嚴重問題。城市道路主要使用瀝青混凝土以及普通混凝土的路面構成，混凝土并無滲透性能，遇到雨水天氣，大面積雨水在路面聚集，只能通過排水井將雨水排出。一旦遇到強降雨天氣，市政道路上將出現大面積積水，產生內澇，車子被淹嚴重，威脅公共安全。該區域屬于老城區，市政道路鋪裝使用的材料基本統一，均無雨水滲透性能，市政道路整體設計簡單，未將機動車道和綠化道綠化設計連接在一起，缺少生態理念的融入，在設計上對道路橫向和縱向坡度的控制不嚴格，無法通過坡度將積水排出。

3.3 方案設計

根據海綿城市施工理念，遵守將改造工程影響降到最低的原則，在施工設計上嚴格把控縱坡和橫坡，對市政道路進行改造升級，可有效提高道路滲透能力，消除路面積水的問題。在設計上，需要讓人行道、機動車道、非機動車道、綠化帶，在縱向和橫向上形成一個完整的積水處理系統。根據表1 所示，在人行橫道上，采用透水性鋪裝，機動車道和非機動車道則采用透水性水泥混凝土以及透水性瀝青混凝土路面。綠化帶設計于道路中央，可有效減少雨水流量。在機動車和非機動車道之間，設計滯留帶，路面積水可通過綠化帶進入下沉式綠地或排水溝，將路面積水有效排出。同時設計溢流系統，將系統和市政雨水系統連接。路面積水屬于超標的雨水凈流，和城市內澇系統建立連接，可持續性排出路面積水。

3.3.1 機動車道設計

保持原機動車道不變，增加人行道寬度，在機動車道兩側設置綠化帶。分析土壤入滲情況，基于Horton 模型，通過收集人工降雨資料，分析入滲率變化，總結出以下公式：

表1 透水性材料性能表

式中，f為土壤入滲能力；f0為起始階段土壤入滲率；fc為穩定階段土壤入滲率；k為入滲衰減參數；t為時間。

一般情況下，滲入速率為10.2～76.2，衰減常數為4.14，排干時間為3d。

結合入滲分析，計算地面徑流，在道路設置合理的道路緣石開口，道路緣石開口利用立式雨水篦子，初期雨水進入路面，經過雨水口處理后，排放至排水系統中，路面積水均通過緣石缺口位置進入綠化帶。土層含水飽和后，水位達到雨水口頂面，雨水溢流，將進入雨水管道排出路面。機動車道使用3層設計，中下層使用非透水層，上層使用透水性瀝青，雨水經過上層，沿著中下層進入盲溝，最后在路邊分隔帶積累。

3.3.2 人行道設計

根據海綿城市的設計理念，大面積全部鋪設透水性材質，地下安裝排水管，雨水可有效下漏，對路面濕度、積水量進行調節。人行道改用透水性鋪裝，將綠化帶排水系統和市政排水系統相連接。在人行道結構上，采取透明透水性鋪裝，根據人行橫道的寬度，在人行橫道下安裝儲水模塊。如圖1 所示。

圖1 人行道效果圖

3.3.3 綠化帶設計

由于在路面采用透水性路面，地表積水可有效排出，積水能夠通過雨水口進入綠化帶。綠化帶設計上鋪設種植土，配合透水管和立石層，可起到對雨水過濾的作用，讓雨水清潔度提升。根據實際情況，設計導流系統，在路面大量積水時能夠讓雨水得到蓄積，雨水口采取明溝設計有助于雨水的積累，方便于路面積水的正常排出【2】。綠化帶景觀設計要兼顧水循環系統，根據當地降雨量、降雨季、蒸發量等參數，設定對應的滲透性綠化帶寬度。表層使用透水磚新材料，能夠達到良好的滲水蓄水的效果。道路兩側種植水杉、垂柳、旱柳等耐壓耐旱的植物，可美化城市景觀的同時有效輔助排水。降雨能夠通過路表面以及路緣石流入綠化帶，對植物進行灌溉，部分雨水通過溢流管流入城市排水系統，從而形成良好的排水體系。如圖2 所示。

圖2 生物滯留設計

3.3.4 路緣石設計

根據道路面積，選擇和地面保持水平或略高于地面的緣石，通過鉆孔、打孔等方式，避免水流慢流的問題，在雨水口上，安裝截污篦子，將雨水中污染物攔截，避免堵塞排水口，保證路面積水可以通暢流動。

3.3.5 邊溝設計

使用植草溝，不僅保證了市政工程的美觀性，更能對雨水起到凈化作用。邊溝的寬度和長度，還需根據地勢條件，地勢洼區域可增加邊高寬度。

4 結語

綜上所述，海綿城市設計是一種全新的設計理念，通過提高市政道路排水能力，有效輔助城市應對惡劣天氣和環境變化，能夠將積水排出，保證城市交通體系的穩定性。市政道路設計中通過更換透水性材料，設置綠化帶，將道路排水系統和市政排水系統相連接，有效規避路面積水問題，顯著提高城市排水能力，交通體系穩定運行。