基于海綿城市建設理念的市政道路設計要點分析

周 妙

深圳市市政設計研究院有限公司，廣東 深圳 518029

海綿城市具有綜合性特征，能夠實現自然滲透、自然積存以及自然凈化等三方面內容，建設城市的防洪系統，保護城市生物，幫助多樣性生物進行棲息地的保護，將建設水生態基礎設施作為根本，使非物質文化遺產得到有力保護，進而解決城市的洪澇問題和干旱問題等。

1 海綿城市概述

海綿城市是指城市像海綿一樣，具有極強的適應力和彈性，而海綿城市的這種彈性特征主要體現在對外界環境變化的適應力以及在應對自然災害方面的措施彈性上。下雨時，海綿城市可以對自然界的雨水進行收集、凈化和儲存，在城市需用水時可使用“儲存”的水資源。海綿城市在建設過程中應當遵循生態優先原則，采取人工和自然相結合的措施，在保證城市不發生洪澇災害的情況下，對自然雨水進行儲存和凈化，從而提高對水資源的利用率，也有利于生態保護。海綿城市建設具有復雜性和系統性特征，應將自然雨水、地下水以及地表水等進行合理調配和利用，確保水循環平衡，這對城市的雨洪管理有著重要作用，同時，海綿城市的雨水花園也可以作為一項觀賞性極強的人文景觀。

2 海綿城市建設理念在市政道路設計中的重要作用

海綿城市進行雨水綜合利用，在適應了當前城市可持續循環經濟建設需求的基礎上，保護了城市水體水質安全，在技術創新綜合利用方面更是起到了帶頭示范作用，為解決城市當前水資源短缺和水體污染等問題提供了一項非常重要的技術策略和方案，具有非常重要的社會、經濟和環境生態效益。（1）海綿城市建設是水資源綜合利用方面一種新的系統工程，具有良好的節水效能。（2）海綿城市建設可以有效削減道路路面面源污染，具有良好的環境生態效益。（3）海綿城市建設技術與太陽能技術同時應用于快速路面的雨洪控制工程，是一項具有創新價值的節能環保的低碳集成體系。（4）海綿城市建設控制利用技術的實施將帶來良好的經濟效益。

3 海綿城市設計原則

（1）在進行海綿城市雨水系統設計的過程中，應當充分結合城市規劃的相關資料，通過對城市指標要求和建設控制目標的要求來確定設計目標。另外，在設計雨水系統管理措施和技術的過程中，也要結合當地的自然條件選擇最為合適的雨水儲存和進化措施。

（2）對海綿城市的設施規模應進行設計，應當結合上述設計目標來進行設計，然后利用水力和水文公式計算出規模面積。也可運用模擬模型來進行設計評估，進而確定同時滿足技術和經濟要求的最佳設計方案。

（3）在整個設計過程中都應當充分考慮海綿城市的平面布局、構造以及豎向布局等，還要考慮雨水管渠系統和雨水超標排放系統之間的有效連接。

（4）要對整個海綿城市雨水系統的設計進行審查，確保設計符合道路、綠化、結構以及排水等方面的要求。

4 海綿城市建設理念下市政道路的設計要點

通過海綿城市建設，將實現城市雨水系統的源頭減量、控污，以較少的前期投入，為綜合、持久解決防洪、滲污、水質達標及水資源的循環利用等問題奠定基礎，成為城市“蓄、滲、滯、用、排”雨水系統的重要組成。在海綿城市建設理念下，市政道路的設計要注意以下幾點：（1）在防洪效應上，要注意消峰、錯峰、減量、減少硬化、增加入滲能力，延長徑流時間。（2）在治污效應上，要利用土壤和植被等自然系統進行凈化、預處理，減輕水體污染。（3）在生態效應上，要保護利用原始地貌、保持自然水文狀態。（4）在水資源效應上，要涵養地下水源，就地收集利用雨水資源。

5 某城市主干道海綿城市設計案例

某工程屬于市政道路類用地，周邊規劃用地主要有商業、工業、公共服務業、公園和綠地，根據規劃宜采用透水下墊面、下凹式綠地、生態樹池、植被草溝等低沖擊開發雨水綜合利用設施。

經過比較且結合該道路建設情況，認為下凹式綠地可更好地滿足該道路低沖擊開發建設要求。下凹式綠地具有緩解大降水量沖擊，減輕面源污染，對初雨水進行初級處理的功效，能增加降雨滲入量，滿足規定的綜合滲流系數的要求。

此次設計道路海綿雨水綜合利用主要設施有進水口（開口路牙）、下沉式綠地、溢流井、透水磚等。人行道雨水徑流通過路面徑流直接排入下凹式綠化帶；車行道內雨水通過分段設置的開口道牙（或收水口）匯集進入綠化帶，在綠化帶內設置溢流井，將來不及入滲的雨水溢流排入市政雨水管道系統。道路集雨范圍內海綿城市雨水綜合利用的系統流程如圖1所示。

圖1 道路海綿設施系統圖

5.1 下凹深度計算

依據2019年《深圳市海綿城市專項規劃》（征求意見稿），查得該項目所在片區年徑流總量控制率目標對應的設計降水量H設=32.1mm。

式中：V調蓄為道路調蓄容積；A為機動車和非機動車道路以及綠化帶的整體面積；H設為合理設計的降水厚度，此次設計選取的厚度值為32.1mm；φ為道路雨量綜合徑流系數。

機動車和非機動車道路以及綠化帶的整體下凹深度為

式中：H下凹為實際下凹深度；H相對下凹為相對路面的下凹深度；H綠化下凹為相對綠化帶的下凹深度。

最后采用加權平均法計算道路雨量綜合徑流系數φ：

式中：φ為道路雨量綜合徑流系數；F為相應區域的面積。

計算可得，φ=（0.15×11124+0.9×33160+0.4×12821+0.9×6034）÷63139=0.67。

該道路應具有的調蓄容積即控制容積V調蓄為

經計算，V調蓄=0.67×32.1×63139×10-3=1358m3。H下凹=1358÷11124=0.13m。H相對下凹=130mm+100mm=230mm。

在計算出道路應具有的控制容積V調蓄和相對路面的下凹深度H相對下凹后可知，在機動車和非機動車道路以及綠化帶的整體相對下凹深度為0.23m時，可滿足調蓄容積的要求。

5.2 下凹式綠地布置

道路兩側單幅綠化帶寬度為2.0～5.5m，一側雙幅綠化帶斷面，此次設計擬將其設計為下凹式綠地。

5.3 下凹式綠地斷面

下凹式綠地面層低于車道邊23cm，車道邊立緣石高于車道邊15cm。綠地從上到下依次為50mm厚樹皮覆蓋層、1500mm厚種植土層、100mm厚中粗砂層、300mm厚礫石層和素土層或道路路基層。下凹式綠地斷面如圖2所示。

圖2 下凹式綠地斷面圖

5.4 人行道鋪裝

人行道的雨水綜合利用以設置透水磚為主，使雨水通過人行道透水鋪裝下滲調蓄。

5.5 道路路牙

道路路牙應結合下凹式綠地進行優化設計。此次設計采用敞口式的道牙，確保道路雨水徑流能夠順利流入綠化帶。在進水口處路面采取導流措施，并在進水口0.5m范圍內綠化帶鋪設鵝卵石起到防止雨水沖刷及沉砂作用。

5.6 溢流井

溢流井主要設置在綠化帶范圍內，可以有效處理來不及入滲的雨水，并將其排放到雨水管道系統。溢流井高程高于綠地而低于路面，內設截污掛藍。溢流井通過雨水管連接市政雨水管道。

6 結束語

海綿城市設計包含多方面內容，主要設計要點在防洪、治污、生態、水資源方面，工程設計中應把握好這幾點原則，科學合理地進行海綿城市設計，以保證在工程實際應用中取得良好的效果。