“海綿城市”理念在市政道路設計中的應用

杜曉菊

（湘潭市規劃建筑設計院有限責任公司，湖南湘潭411100）

0 引言

隨著城市空間結構日益復雜，很多城市都在雨季發生內澇，給居民正常生活及城市發展造成了很大的困擾。為了解決內澇問題，需要結合道路的實際情況，在市政道路設計中引入海綿城市理念，達到預期的優化效果。

1 海綿城市的理念

在過去的市政道路建設發展中，設計理念始終以促使雨水沿橫、縱坡形成徑流，之后通過雨水口進行收集，最后由雨水管集中排出為主。由于城市化進程日益推進，這種傳統的理念已經無法滿足實際要求，表現出下列問題：其一，排水壓力日益增大。伴隨城市占地不斷擴展以及硬化路面實際占比持續提高，導致雨水很難滲入到地下，城市排水面臨越來越大的壓力，導致城市內澇。其二，徑流造成的污染越來越嚴重。若徑流攜帶的各類污染物進入城市水系統，將給城市范圍內的水資源帶來極大的污染。其三，城市的生態環境與水資源都遭到一定程度的破壞，產生熱島效應及植被破壞等現象[1]。

海綿城市的核心在于，從根本上解決城市在建設過程中產生的各類雨水問題，使城市像海綿一樣吸收、蓄積并凈化雨水，然后在需要時將這部分雨水充分釋放，減少雨水造成的環境影響及破壞，同時緩解水資源壓力。以海綿城市為基礎的市政道路排水系統如圖1所示，海綿城市建設前后雨水徑流變化如圖2所示，傳統末端治理和海綿城市之間的對比如圖3所示。除此之外，為了能從源頭實現減排，還可采用如圖4所示的做法。

圖1 以海綿城市為基礎的市政道路排水系統

圖2 海綿城市建設前后雨水徑流變化

圖3 傳統末端治理和海綿城市之間的對比

圖4 源頭減排做法

2 海綿城市的建設原則

在市政道路設計中引入海綿城市理念時，需遵從下列幾項原則。

2.1 規劃引領

海綿城市主要針對城市環境中的水問題，但并不意味著“就水論水”。為了達到預期的徑流控制目標，需要從源頭入手，科學的規劃，并逐層落實到位。一方面要協調不同層級的規劃，明確不同專業規劃和海綿城市理念之間的關系；另一方面在控制性詳細規劃、修建性詳細規劃對海綿城市建設總體目標與各項指標進行分解，并落實到不同的專項規劃及設計建設中。

2.2 生態優先

以修復城市水生態作為基礎，合理劃分藍線與綠線，為水生態敏感區提供良好的保護。充分利用城市內的自然排水系統，并通過適當的規劃、建設與管理，以及采用各類工程技術措施加強生態保護，增強水生態系統的自我修復能力。

2.3 安全為重

在確保城市得以安全運行的基礎上，處理海綿城市、城市內排水及內澇控制之間的關系。引入海綿城市理念有利于防止城市內澇的發生，但這并不意味著可以完全取代排水防澇系統。引入海綿城市理念，可以對大概率發生的中小型降雨進行控制和充分利用，而對于小概率發生的短時間強降雨，還需要依賴排水系統。

2.4 因地制宜

我國不同地區的自然地理條件、水文地質、水資源情況、降雨特點、水環境保護及城市內澇防治的基本要求均不相同。針對這種情況，首先要明確海綿城市理念引入后的控制目標和指標，嚴格按照因地制宜的原則，選擇影響程度較小的開發措施和系統組合。

2.5 統籌建設

充分考慮城市總體規劃，在各類建設項目中，嚴格落實各層級相關規劃中確定的海綿城市建設的控制目標、指標與技術要求。對除道路建設外的其他項目建設進行統籌，使低影響開發設施建設和主體工程實現同時規劃、同時設計、同時施工與同時使用。

3 海綿城市理念的應用

3.1 工程概況

以某城市快速路為例進行分析，路幅寬度為60m，設計速度80km/h，設置2% 的道路橫坡及2.5% 以內的縱坡。道路機動車道按雙向六車道標準設計，設計橫斷面為：60m=3.5m 人行道+8m 非機動車道+4.5m兩側綠化分隔帶+12m 機動車道+4m 中央綠化帶+12m 機動車道+4.5m 兩側綠化分隔帶+8m 非機動車道+3.5m 人行道。路面結構機動車道及非機動車道采用一般瀝青混凝土路面。在道路原設計中，雨水僅通過雨水管實現排放，位于兩側綠化帶內的雨水管對非機動車道與機動車道的雨水進行集中收集和排放。因此，需按照海綿城市理念對該道路實施必要的優化。

3.2 路面結構優化

3.2.1 非機動車道與機動車道

因該地區的降雨量相對較大，所以非機動車道與機動車道均采用透水鋪裝層。其中，機動車道上面層采用厚度為4cm 的透水瀝青路面（OGFC），并設置乳化瀝青封層，用于避免路面滲水現象的發生。非機動車道采用5cm 厚透水水泥混凝土面層。在實際的路面結構設計過程中，必須嚴格執行相關技術規程提出的各項強制性條文[2]。

3.2.2 人行道

人行道路面采用透水鋪裝，結構層次從下到上分別為透水基層、找平層和面層。根據道路所在地區的氣候條件與交通量，人行道結構采用15cm 級配碎石墊層+20cmC20 透水混凝土基層+3cm 中粗砂找平層+6cm 透水磚面層。在此基礎上，于基層內埋設軟管用于加強排水，軟管進入兩側綠化帶。

3.3 下沉式綠化帶

下沉式綠化帶是海綿城市理念中下沉綠地的一部分，可以實現就地消納雨水徑流，減少雨水的外排量，實現雨水的資源化利用，同時也可以改善生態環境。同時，下沉式綠化帶的設計需要給排水、風景園林、市政工程等多個部門的相互協調、配合。為消納機動車道及非機動車道等硬化路面產生的雨水徑流，確保下沉式綠化帶可以有效收集雨水，并保證行車和行人的安全，必須處理好下沉式綠化帶與周邊硬化路面及雨水口的豎向銜接方式，以及下沉式綠化帶的下沉深度與雨水口的設計高度，確保不危害綠化帶內植物的生長。該道路將兩側綠化分隔帶優化設計為下沉式綠化帶，在綠化分隔帶的兩側分別設置豁口狀的路緣石，同時選擇適宜的位置設置雨水口。

3.4 植草溝

植草溝除了能對路面上的雨水徑流進行收集與排放，還能起到顯著的凈化作用，和道路排水管網實現有機協調。因該道路路基為整體式路基，故邊溝可直接采用植草溝的形式。植草溝斷面采用梯形，深度按50cm 控制，上、下邊分別按照175cm、50cm 控制。植草溝開挖完成后，種植有良好抗淹性的草種[3]。

3.5 過程控制

最大限度地發揮各綠色設施的滯峰、錯峰和消峰等作用，防止雨水共排，確保從不同區域進入市政排水管網中的雨水不會發生集中泄流，減小排水系統的壓力，提高排水系統的實際利用率。通過對綠色設施設計及其運行管控的優化，有效控制和調節雨水徑流與匯集方式，降低徑流峰值。另外，借助大數據和云計算等技術，使系統運行效能達到最大化[4]。

3.6 系統治理

水具有較強的外部性，幾乎無所不及。水又是極其重要的載體，如前所述，采用海綿城市的理念進行治水時，切不可就水論水[5]。第一，從保證生態系統的完整性入手，防止生態系統被碎片化。堅決樹立山水林田湖草生命共同體思想，最大限度發揮自然下墊面具有的蓄水、滲透和凈化功能。第二，建立并完善城市水系統。水環境問題的主要表象為水，但根源卻不在“水”，而是在“岸上”。對此，要充分考慮岸上治理，實現聯動效應。第三，將改善水環境作為導向，不斷完善污染治理系統，建立從源頭與污染物到管網，再從管網到收納水體的整體系統[6]。當前的市政排水建設及管理因受到體制等方面因素的限制，大多為碎片化運作，在管理機制層面缺乏系統性，導致無論是建設還是運行維護都極度缺乏系統性。第四，建立良好的治理體系，嚴格控制源頭污染，加強內源治理，采取有效的生態修復措施。治理在某種程度上比建設更有意義，因此必須建立一套良好的運維管理制度，包括定期清理管網及河道中的淤泥、水草、漂浮垃圾。此外，還應在新科技的支持下實現智慧管控[7]。

3.7 應用效果與評價

為確定并評價海綿城市的實際應用效果，借助SWMM 模型對研究路段進行劃分，然后根據計算徑流和對徑流過程進行模擬，綜合評價海綿城市理念及措施的應用效果。經模擬，按照海綿城市理念進行道路優化后，起到延緩流量峰值產生和減少徑流總量的作用。無論是對緩解市政管網壓力，還是避免內澇的發生，都有重要的作用與意義。海綿城市在提高市政道路排水成效上發揮了重要的作用，以上設計及優化方式合理可行。

4 結語

綜上所述，過去以排為主的傳統理念已經無法適應當前市政道路的排水要求，產生了很多問題，所以必須引入海綿城市理念進行道路優化。該道路經過優化，不僅道路徑流峰值的產生時間延緩，而且徑流總量減小，對緩解管網壓力及減少內澇發生，都發揮出了重要作用，值得其他城市借鑒。