以海綿城市為導向的城市道路優化設計研究

孫應昌

（昆明市政工程設計研究院（集團）有限公司，云南 昆明 650228）

0 引言

每逢極端暴雨天氣，我國傳統城市道路往往內澇現象頻現，面臨較大的排洪壓力，嚴重影響居民出行，并造成巨大的生命財產損失。同時，我國大部分城市水資源形勢十分嚴峻，且對雨水資源利用不充分，長此以往，生態環境的平衡將遭到破壞。在此背景下，海綿城市理念應運而生，我國許多城市陸續頒布各項措施推動海綿城市建設。本文主要分析海綿城市相關理論海綿城市對城市道路優化的意義及原則，并從海綿城市出發提出相應的城市道路優化設計方案。

1 海綿城市理論

海綿城市是現階段城市建設新的發展方向，其指的是在維持城市生態平衡的基礎上，采用透水混凝土、透水瀝青混凝土、生態砂基透水磚等施工材料及氣流過濾裝置、調蓄設施、硅砂蓄水池等開展城市建設。因而，以海綿城市為導向的城市道路規劃設計，可提高雨水資源的收集率及利用率，有效應對雨水災害及雨水流失，提升城市防澇排水效果，維系城市生態平衡。目前，海綿城市在國內外都有一定的應用，而海綿城市最早可以追溯到20世紀末的瑞士，當時瑞士實施的“雨水城市工程”，即號召民眾在房屋墻面打洞，將雨水引入蓄水池，然后利用其澆花或沖洗廁所。瑞士城市建設中融入海綿城市理念，不僅使城市生態趨于穩定平衡，還有效提升了節水量。

2 海綿城市在城市道路設計中的作用

海綿城市理念下的道路規劃設計，能有效減少雨水污染問題，也是對地下水的有效補充，因而其在很大程度上可以維系城市生態平衡，同時能有效延長城市道路的使用壽命及提高其使用安全性，有效維系城市建設效果，因而我國許多城市大規模推廣海綿城市。

1）有效避免雨水污染問題 夏季多雨季節，雨水與地面重金屬物質易一起沖入排水系統，使生態環境及居住環境受到嚴重污染。在海綿城市導向下，城市道路設計需要考慮到雨水的過濾清潔及其他物質的分解，以保護生態資源。因而，海綿城市導向下城市道路設計的方針是將雨水直接排入地下，并且配置了微生物及重金屬分解系統，從而有效避免有害物質危害生態環境，維護城市生態平衡。

2）有效減少城市內澇災害 目前國內外已經有諸多的海綿城市實踐，傳統海綿城市往往只注重排水系統設計，但海綿城市的建設絕不僅限于排水系統的優化設計。在許多國外海綿城市道路設計中，比如瑞士，除了優化排水系統設計，還設計良好的滲水管道系統、滯水管道系統及蓄水管道系統，從而建立完善的城市雨水排放管道系統，有效解決城市內澇災害，維系城市建設效果，保障道路工程整體質量。

3）有效補充地下水資源 傳統的海綿城市設計，往往只重視排水系統設計，對于雨水資源的循環使用卻極少重視，造成嚴重的水資源浪費，偏離海綿城市道路設計初衷。因而，海綿城市設計應設置雨水循環利用系統，如可以使用LID雨水設計系統，使雨水更好地滲透到地下，然后通過過濾系統處理雨水資源，使過濾后的雨水資源進入地下水資源系統，實現對地下水資源的有效補充，這對于水資源匱乏的城市無疑是一個福音，目前，LID雨水設計系統在國內外都有一定的應用實踐。

3 海綿城市導向下城市道路設計優化原則

在傳統海綿城市設計中，由于過多重視排水系統的設計，而忽視了海綿城市道路設計的其他方面，因而本文主要闡述城市道路優化設計原則，主要包括透水性原則、環保性原則及協調性原則。

1）透水性原則 傳統海綿城市道路設計中，過于重視道路路面的排水設置，而忽視道路橫斷面的排水設置，因而不利于整個城市排水系統的完善。比如機動車道與非機動車道的道路橫斷面，往往將其設置為不透水，影響了城市道路雨水的排放效率。因此，在道路優化設計中，應逐步改善其不透水性質，提升城市道路的排放效率，有效解決城市內澇現象。

2）環保性原則 在海綿城市道路設計中，以環保為原則對城市道路進行優化設計，才不違背海綿城市建設的初衷。比如，道路設計應避免與城市水文環境產生沖突，保障水資源安全性及調控便利性；城市道路污水處理系統應將污水排放時間分散開來，以避免污水匯流，減少對環境的影響。

3）協調性原則 城市道路工程是城市建設的重要內容，在海綿城市道路優化設計中，應重視城市道路設計與城市功能相協調，合理規劃城市道路系統的設計，使城市道路系統不影響正常的城市功能，保障城市功能的有效發揮，在真正意義上實現“海綿城市”建設初衷。

4 海綿城市導向下城市道路設計優化研究

在海綿城市導向下，城市道路設計應充分吸取國內外海綿城市實踐經驗，如前文所述的瑞士，還有我國的上海、海南等；樹立嶄新的觀念，打破傳統海綿城市建設標準；建立完善的海綿城市建設組織體系，提升海綿城市建設效率。在此基礎上，依據各個城市不同的氣候條件及自然條件，全力推進海綿城市下城市道路設計優化。以下主要針對城市道路系統設計提出相關建議。

4.1 道路系統優化設計

我國現階段的道路系統中機動車道與非機動車道的路面不具備較高的透水性，如果遇到夏季極端暴雨天氣，雨水容易集聚，形成內澇災害，影響車輛通行。因而，應以海綿城市理論進行機動車道及非機動車道的設計優化，即機動車道及非機動車道路面基層需要采用透水性能不高的材料進行施工，從而保證路面強度，滿足通行需要，同時在路面基層設置通往地下水井的排水管道系統，以便于路面排水，有效解決內澇災害；路面上層，可以選用透水性能較強的施工材料，如透水水泥混凝土、透水瀝青混凝土等，提升其排水效果。至于人行道，可以在路面基層設置直通入水井的排水管道系統，而其路面上層由于不需要十分高的路面強度，可以選用透水磚鋪設，便于雨水的排出。

4.2 道路橫斷面設計優化

目前，我國城市道路橫斷面一般包括單幅路、兩幅路、三幅路及四幅路等。這里主要介紹單幅路。單幅路形式是我國城市最常用的一種橫斷面布置形式，一般由人行道、綠地、機非混行車道組成，其中機非混行車道處于道路中間，人行道處于機非混行車道兩側，綠地分別位于人行道兩側。如果在機非混行車道及人行道之間設置雨水口，那么由于兩側雨水口排放雨水較少，則無法有效解決城市內澇問題。因而，對于單幅路而言，應保留兩側雨水口，并擴大機非混行車道兩側的綠化面積，使綠化帶寬度不小于3m；如果綠化帶寬度小于3m，則不應設置下凹式樹帶。另外，在綠化帶地下設置排水管道系統，以便于雨水滲透，解決城市內澇問題。

4.3 道路綠化帶設計優化

在傳統理念下，道路排水系統是通過道路橫坡將雨水排入道路兩側的雨水口，因而車道的綠化帶高度一般比路面高出10～20cm，這種設計僅適用于降雨量較少的情形，一旦降雨量較大，就很容易導致城市內澇災害，也造成水資源的浪費。海綿城市理念下道路縱斷面設計優化，將原有的綠化帶改為下沉式綠化帶，下沉式綠化帶一般低于路面5～10cm；同時，下沉式綠化帶內設排水設施系統，當雨量較大時，雨水可以通過橫坡流入下沉式綠化帶等區域，減輕城市內澇災害。同時，道路綠化帶優化設計應與城市自身條件相契合，比如城市內澇頻發，可以在道路綠地處設置調節塘，以緩解城市內澇現象。而調節塘又可以在干旱時期作為水資源的補充，比如城市較為干旱，可設置雨水蓄水池，在雨季存儲雨水，在干旱時期再凈化使用。

4.4 道路排水口優化設計

在海綿城市建設中，道路排水系統的設計是不可或缺的一環。在進行排水口優化設計時，應考慮排水口水體流動與整體規劃結構的合理性，促進水體正常排放，保證水體污垢的有效處理；同時還應考慮地上排水系統與地下水循環系統之間的銜接，從而保障排水口的合理設計。此外，在道路排水系統設計時，還應注重以下2點：①道路排水口應分為頂層結構及底層結構，頂層結構與底層結構之間應以金屬籠蓖作為間隔，從而減少雜物及污泥，保證排水管道的暢通；②應合理調節道路地面滲水及地下水源結構，設置水體凈化設施，對兩側水體進行凈化與應用，同時設置路面滲水系統及綠化帶滲水渠道，以滿足海綿城市設計要求。此外，還需要對道路排水管網進行優化設計，如果城市道路排水管網具有多個管段，則其上游排水管段必然會對下游排水管段造成一定影響，此時應對各排水管段進行優化，使單端排水管段的性能發揮到最佳，從而保證道路排水管網的正常運行。

5 結語

城市道路工程是海綿城市建設的重要內容，合理的城市道路規劃不僅有助于保障交通安全暢通，而且可以解決城市的內澇問題。因而，本文從海綿城市的視角分析了現階段城市道路設計優化的作用及原則，并從道路系統、道路橫斷面、道路綠化帶、道路排水口提出相應的優化方案，以促進海綿城市建設。