“海綿城市”理念在市政道路給排水設計中的應用

蔣秀榮

（煙臺市規劃設計研究院有限公司，山東 煙臺264003）

1 引言

隨著我國城市化進程的快速發展，城市建設過程中內澇、水資源短缺、雨水徑流污染等問題日益嚴峻【1】。為了從根源上緩解這些問題，實現對水資源的合理利用，建設可持續發展的城市生態環境，建立新型雨水排放系統，提出了“海綿城市”的理念。該理念已經逐步應用于城市發展的各個方面，在城市道路結構設計中應用“海綿城市”理念，可以讓城市的道路與周邊的環境更好地進行結合，在下雨時能夠表現出良好的吸水、蓄水、滲水、凈水功能，在面對自然災害和適應環境變化方面表現出良好的“彈性”，為現代化城市的可持續發展奠定了堅實的基礎【2】。

2 海綿城市理念的基本內涵

海綿有2 個特征，分別為力學特征和水分特征。其力學特征是指海綿本身在受力過程中的回彈、壓縮、恢復等性質；水分特征是指海綿與水作用時的吸水、保水、釋水等性質。所謂“海綿城市”是借用“海綿”的特征來比喻城市吸附功能的一種形象表達。海綿城市在面對外界的不利環境影響時會表現出良好的彈性，在豐水期，海綿城市可以及時吸收多余的水分，并將其存儲；待枯水期，海綿城市則將之前存儲的水釋放實現再利用。從城市雨水管理角度來看，海綿城市與傳統的“以排為主”的理念不同，它是一種可持續的城市建設模式，通過滲、滯、蓄、凈、用、排等多種生態化手段，使整個城市更加容易適應新的環境。

3 海綿城市理念下的道路排水結構設計

在長期的建設發展過程中，城市的道路路面部分采用瀝青混凝土和水泥混凝土，這些材料的滲透性較差，導致無法使地面的積水及時下滲，這是造成城市出現洪澇災害的首要原因。因此，基于海綿城市的理念，在選擇道路路面材料時有著更高更為特殊的要求。關于機動車道需要依據車輛類型、數量以及水污染程度來確定透水材料，使地表與道路能夠有效連通在一起。對于人行橫道則可以不考慮水污染的因素，采用全透水鋪磚。行車道在設計時路面材料可以采用透水型瀝青，使得路面上的積水可以快速地滲入預留的排水管道中，再由排水管道將水匯入儲水設施中，進而實現水資源的循環再利用。應采用透水性好的材料作為路基壓實材料，避免面層水下滲后滯留于面層、基層之間，能夠快速滲透至下部自然土體內。

目前使用的主要透水性材料有：透水性水泥混凝土、透水性瀝青、透水磚等，如圖1 所示。

圖1 海綿城市路面排水常用鋪裝材料

4 海綿城市理念在市政道路排水設計中的應用

4.1 道路橫斷面設計

傳統的城市道路橫斷面設計方法是通過橫向坡度讓其向外傾斜，也即道路斷面的中間高兩側低，讓雨水匯集在道路兩側的雨水篦子處，之后再讓雨水流入雨水管道系統，該種形式的綠化帶往往高于行車道。與傳統的設計方式不同，當考慮海綿城市理念時，則會將道路路緣石放置于與行車道齊平的位置，將綠化帶做成低于路面形式。在這種情況下，路面上的積水會首先排入凹型的綠化帶中，待綠化帶中的土壤完全飽水之后，再將多余的積水通過篦子排入雨水管道系統之中。為了可以更加方便地集聚路面積水，雨水主管道可以設置為滲井形式，同時，收集到的雨水還可以通過滲井進入更深層來補給地下水。目前，國外的地下管網系統大多都可以同時處理污水和雨水，這樣，不僅可以節約一定的地下空間，而且也對地鐵的運行造成阻礙。因此，在國內對地下官網系統優化時可以借鑒國外的這種模式。對于處于郊區的管道系統，為了能夠更高效地處理積水，則可以采用分離式的方式。例如，國外的一些公園和四周的住宅聯系在一起，在公園的周圍建立了水域、濕地、透水溝道等，這樣操作不僅達到雨洪調蓄、凈化生態元素的目的，還從整體上提升防洪治澇能力。對于一些舊道路改造的項目，為了最大限度地減少對道路基本功能的影響，對道路橫斷面和雨水徑流流程可做如下優化處理：

1）全面考慮道路路面與周邊綠化帶在高程起伏上的關系，對道路的橫坡坡向、坡度進行優化處理，使得路面的積水更加便于匯集于綠化帶之中；

2）將側綠化帶的高程下移與路面平齊或略低于路面，并在綠化帶周圍布置垃圾滯留設施，防止垃圾污染綠化帶；

3）中央綠化帶雨水必須經過污染物凈化系統凈化之后方可匯集進入市政雨水管道。

4.2 道路景觀的設計

道路的綠化帶在城市中起到了很大作用，不僅可以緩解行車中的視覺疲勞，還能起到凈化汽車尾氣的功能。綠化帶與道路所在區域的氣候條件有較大的關系，因此需要遵循因地制宜的原則，緊密結合當地的氣候條件等情況合理地選擇植物。應當著重區分新型綠化帶和傳統道路綠化帶參數，設置參數時要結合當地的氣候條件，全面考慮當地的土壤和洪水標準的差異性，為了更好地到達排水與儲水的目的，新型道路參數往往要高于傳統的道路。根據海綿城市理念，可以將道路設計成中央綠化帶模式，將雨水合理排放到綠化帶中。另外，還可以將碎石溝設置在綠化帶的下方，更加有效且高效地收集多余的積水。在貯存雨水方面，道路可以采用分隔綠化帶，并對綠化帶進行特殊設計，充分利用綠化帶的植物，優化設計水流的流向和方式，雨水部分流入綠化帶內，節省人工對綠植的澆灌。

4.3 路面停車場的設計

與人行道類似，城市停車場的路面也可以采用透水性比較好的透水磚，在雨量較大的天氣，雨水可以通過透水磚直接滲入路面以下。除此之外，透水磚表面較為粗糙，能夠增大輪胎與地面之間的摩擦力，減少汽車打滑，進而在一定程度上減少了交通事故的發生。對于室外停車場，也可以采用嵌草透水磚，通過植物和土壤的吸水性間接地提高了停車場地面的透水性。

4.4 其他

在雨水工程的構筑物中，雨水井的設計要有足夠大的承載能力和過水能力，必須選擇合適的雨水井的大小尺寸。在管材選用中，選擇環保型管材，同時，要有足夠厚度的砂石基礎進行保護【3】。

基于海綿城市理念的道路雨水排放流程如圖2 所示。

圖2 基于海綿城市理念的道路雨水排放流程圖

5 結語

本文主要研究了海綿城市理念的重要性及其在道路設計優化中的應用，主要得到以下幾個方面的結論：

1）海綿城市是一個系統的理論，不單單是對水的儲存，還有包括對水的處理和凈化；

2）目前，海綿城市理念在道路設計優化中的應用主要有道路路面材料選擇、道路橫斷面設計、道路景觀設計以及路面停車場設計等方面；

3）海綿城市理念應用于道路設計優化中能夠大大減少路面的徑流污染，并且可以實現水資源的循環利用；

4）海綿城市的理念在道路設計中的應用不是短時間內就能完成的，需要逐步完善實現。