新建及改造道路海綿城市設計探討

韓素華，曹倩男，陸敏博

[悉地（蘇州）勘察設計顧問有限公司，江蘇 蘇州 215123]

0 引言

“海綿城市”是我國提出的新一代雨洪管理模式，是一種新型的城市發展方式，對于環境、社會、經濟均有明顯效益[1]，故近年來海綿城市理念被廣泛應用于城市規劃和設計中。

城市道路作為城市空間的重要組成部分，是海綿城市建設的主要載體之一，具有徑流污染嚴重的特點，因此有針對性地對城市道路進行海綿化設計，對于海綿城市建設來說至關重要。基于蘇州的新建和改造項目探討城市道路的海綿化設計，可為相關城市道路海綿化建設提供參考和借鑒。

1 道路海綿化設計總體思路

道路海綿化設計首要考慮滿足道路的基本功能（如通行能力和管線敷設空間）和交通安全。故利用道路內部或周邊空間設置海綿設施，首先不能壓縮道路通行空間，其次應統籌考慮與地下管線的空間協調，同時需采取必要的側向防滲措施防止雨水下滲對路基強度和穩定性造成破壞。

道路海綿化設計需以目標和問題同步為導向，一方面結合項目所在地的上位規劃目標確定指標要求，如年徑流總量控制率、年SS 總量去除率等；另一方面結合項目實際分析本底情況，包括現狀條件、周邊環境、場地下墊面、場地豎向與排水情況等，從水安全、水環境、水資源、水生態等方面指出存在問題及需求，從而提出有針對性、符合上位規劃的目標指標。

對于城市道路而言，相較其他類型項目，其徑流污染嚴重，尤其是初期徑流污染嚴重程度甚至超過了生活污水[2]。因此城市道路的海綿化設計需要以徑流污染控制為主要目標，通過選用具有凈化作用的海綿設施，實現徑流量控制的同時凈化道路徑流雨水的效果。

2 新建道路設計探討——以合興路為例

2.1 項目概況

合興路位于蘇州市姑蘇區平江新城，西接永方路，東接廣濟路，道路全長約800 m，規劃紅線寬30～33.5 m，雙向4 車道斷面形式。合興路按照功能劃分有瀝青路面、綠化和透水鋪裝，其中綠化主要為4 m 寬的中央分隔帶，此外道路北側臨河，有一定的綠化空間。

根據上位規劃及道路的實際需求，確定合興路海綿設計總目標為恢復生態本底、控制道路徑流雨水污染，相應的設計指標為年徑流總量控制率達到60%，年SS 總量去除率達到50%。

2.2 豎向設計

第一稿道路橫斷面坡向設計完全打破傳統方式，考慮雙向反坡，即道路兩側的雨水均匯入中央分隔帶內的生物滯留設施。但該方案有兩個方面的問題，一是道路交叉口中心點成為最低點易積水，二是對機動車道的防滲設計要求較高。在多次溝通討論后，最終確定道路橫斷面采用單向坡的形式，坡向道路北側城市河道的綠化空間（見圖1 和圖2）。中央分隔帶設置生物滯留設施消納道路一側的徑流雨水，道路另一側的徑流雨水利用道路外側綠化空間設置生物滯留設施和雨水花園進行消納。

圖1 路拱大樣圖（單位：cm）

圖2 合興路標準橫斷面圖（單位：cm）

因道路南側地塊的雨水需通過道路雨水管進行轉輸排放，故本項目仍設計雨水管。鑒于徑流雨水由中央分隔帶和外側綠化消納，故雨水管并未采用常規的雙側布置思路，僅在道路北側設置一根雨水管，轉輸地塊雨水的同時，承擔中央分隔帶海綿設施內超標雨水排放。

2.3 平面設計

根據上述分析，該項目雨水徑流組織路線見圖3。

圖3 合興路雨水徑流組織路線圖

根據圖3，道路兩側人行道設置透水鋪裝，增加滲透性能的同時加強了人行道的行走舒適度；道路中央分隔帶和道路外側綠化空間內設置生物滯留設施，消納徑流雨水；生物滯留設施內設置溢流井，超標雨水通過溢流井進入雨水管網系統保證排水安全。此外道路外側綠化空間還設置了雨水花園，河道駁岸采用了生態駁岸，進一步削減徑流雨水污染。具體的雨水徑流組織路線如圖4 所示。

圖4 合興路雨水徑流組織路線示意圖

2.4 目標評估

通過合理的分區設計，設置透水鋪裝、生物滯留設施、雨水花園、生態駁岸等設施，合興路最終的年徑流總量控制率為69.58%，年SS 總量去除率為52.19%，達到初始制定的目標要求。

該項目在斷面設計、平面布置等各環節通過多專業的溝通融合，在滿足道路主體交通功能同時，以最經濟、簡單的方式結合道路景觀實現了海綿功能，達到了海綿設施景觀與周邊河道、綠帶協調一致的效果，充分體現了海綿城市建設的“生態優先、安全為重、因地制宜、統籌建設”的原則，最終實現了項目主體功能、海綿功能和景觀效果共贏的局面。

3 改造道路設計探討——以平海路為例

3.1 項目概況

平海路為蘇州市姑蘇區平江新城的東西向主干路，西連虎殿路，東接江宙路，道路全長約2 890 m。現狀道路紅線寬度為40 m，雙向6 車道4 幅路斷面形式（見圖5）。主要為瀝青路面、人行道鋪裝和部分綠化帶，整體不透水面積大，現狀綜合徑流系數為0.71。路輻內的綠化帶主要為2 m 寬中央分隔帶和1.5 m 寬側分帶。道路北側為平江新城生態廊道及新蓮河，綠化景觀效果較好；南側多為居住小區及商業區，圍墻線緊貼道路紅線。

圖5 平海路現狀橫斷面圖（單位：cm）

道路豎向整體呈東高西低，最大縱坡2.09% 在道路最東端約65 m 范圍，大部分段落比較平緩為0.3% 左右。道路斷面均采用直線型路拱，車行道橫坡為2%，坡向道路兩側；人行道橫坡1.50%，坡向道路內側。道路按傳統形式設置雨水收集排放系統，不利于周邊綠化消納徑流雨水。根據上位規劃及道路的實際需求，平海路的海綿化設計總目標為與周邊海綿改造項目形成連片效應。相應的設計指標為年徑流總量控制率達60% 以上，年SS 總量去除率不低于50%。

3.2 豎向設計

由于現場地下管線較多、條件復雜，改造時需充分結合現狀情況，在保證道路的基本功能前提下實施海綿化改造。

該項目的綠化空間集中在中央分隔帶和側分帶，對道路實施反坡改造使徑流雨水匯入中央分隔帶顯然不現實。第一稿方案考慮在側分帶設置生物滯留設施消納機動車道的雨水，但在后續的深化設計中發現側分帶扣除兩邊側石后，綠化空間僅剩1.25 m，作為生物滯留設施一方面調蓄空間無法滿足設計指標，另一方面窄而深的綠化帶景觀效果較差，且大大增加了施工難度。

突破道路紅線和常規做法提出了第二稿方案：道路北側利用綠廊空間設置生物滯留設施消納道路北側徑流雨水；道路南側人行道雖緊貼地塊圍墻，但人行道較寬為3.5 m，其中有1.5 m 寬的樹池，故考慮連通現狀樹池，設置人行道樹池和植草溝的海綿設施鏈消納道路南側的徑流雨水。

第二稿方案在深化設計中又遇問題，現狀道路采用的是人非不共板的形式，即人行道高于非機動車道，而海綿設施又設于非機動車道外側，如何將車道的徑流雨水引入海綿設施成為新的問題。本著采用簡單低成本的方式實施雨水導流的思路，提出了結合透水鋪裝的改造，降低人行道標高，使道路徑流雨水順著道路橫坡匯入海綿設施的方案。但這個方案在后期的施工中發現存在諸多問題：如現狀道路上的路燈、電線桿、公共自行車樁等眾多附屬設施均設于人行道，其基礎高度與人行道齊平，一旦人行道降低，必然出現附屬設施基礎外漏的現象，安全和美觀度都較差，全部重新遷移成本又太高；人行道下現狀管線眾多，特別是采用細石混凝土包固的信息通道埋深很淺，人行道下降后通道外露，遷移的成本也大。鑒于上述諸多不利因素，最后采用的方案是：海綿設施位置不變，人行道標高維持現狀，現狀雨水篦子封堵，增設T 字形排水溝，將道路的徑流雨水通過排水溝引入海綿設施，排水溝從人行道鋪裝下方信息通道上方穿越。海綿化改造后的道路橫斷面見圖6。

圖6 平海路海綿化改造道路橫斷面圖（單位：cm）

3.3 平面設計

根據上述分析，該項目雨水徑流組織路線如圖7所示。

圖7 平海路雨水徑流組織路線圖

根據圖7，該項目于道路北側綠廊設置生物滯留設施和雨水花園，消納北側車道雨水，北側局部靠近廣場及商業地段，通過排水溝將雨水匯入旁邊的海綿設施，超標雨水通過海綿設施內的溢流井溢流進入現狀雨水管。

道路南側人行道樹池連通，打造海綿設施鏈消納南側車道徑流雨水；在道路交叉口有綠化空間的，與相交道路海綿設施相銜接，通過連片效應，將雨水坡向外側海綿設施進行消納；部分路段無樹池及綠化，設置棄流裝置，將初雨棄流進入污水管網。此外，考慮到行人安全，南側人行道植草溝與鋪裝之間設隔離欄。具體的雨水徑流組織路線如圖8 所示。

圖8 平海路雨水徑流組織路線示意圖

3.4 目標評估

通過合理的分區設計，設置透水鋪裝、生物滯留設施、植草溝、雨水花園、棄流設施等海綿設施，平海路最終的年徑流總量控制率為63.26%，年SS 總量去除率為50.60%，達到初始制定的目標要求。

本項目改造前、后實景圖對比見圖9 和圖10。

圖9 生物滯留設施改造前后對比圖

圖10 南側人行道植草溝改造前后對比圖

4 結語

海綿城市道路設計應盡量結合新建道路同步實施，實現海綿設施與主體工程同時設計、同時施工、同時竣工驗收，可實現效益最大化。無論是新建項目還是改造項目，對于海綿化道路項目應把握“道路主體功能、海綿設施功能、景觀效果三協調三統一”的基本原則，杜絕假海綿的同時避免過渡海綿，因地制宜地把海綿城市理念融入到項目中去，系統化推進海綿城市建設。