淺析海綿城市理念在城市道路設計中的應用

鄭影

安徽省城建設計研究總院股份有限公司 安徽 合肥 230001

引言

隨著城鎮化發展，城市大量土地被不透水結構硬化，破壞了原有水文環境。近年，某些城市在高強降雨季節城市排水系統負荷過重，內澇現象頻發，嚴重影響市民出行及生命財產安全。海綿城市指城市像海綿一樣具有良好的“彈性”，下雨時能夠吸水、蓄水、滲水、凈水、排水，減少洪澇災害發生，實現城鎮化與環境協調發展。

1 海綿城市與海綿城市道路的特點

傳統城市建設以“點狀排水”和“末端集中”控制為理念，大雨時依靠管渠、泵站等“灰色”設施來排水，往往造成逢雨必澇。海綿城市以小區、道路、綠地等為載體，遵循生態優先原則，將自然途徑與人工措施結合，達到削峰、減排效果。小區、公園、廣場、道路的建設強調優先利用植草溝、滲水磚、雨水花園、下沉式綠地等“綠色”措施來排水，實現慢排緩釋、源頭分散，提高排水系統的效力，緩減內澇壓力[1]。

傳統道路建設中路面通常不透水，綠化帶無蓄水、凈化、轉輸功能，道路排水渠道單一，管網負荷大，雨洪削峰能力差，易積水。海綿道路通常采用透水鋪裝、下凹式綠地、溢流式雨水口等設施，從源頭、中途和末端實現對雨水徑流總量、峰值和污染的控制，起到雨洪削峰的效果。

2 海綿城市道路的設計要點

城市道路低影響開發目標以消減地表徑流、控制面源污染為主，設計時以海綿城市規劃目標為導向，從高程、橫斷面、透水路面、綠化帶、海綿設施與排水系統的銜接等方面進行設計；設計時應充分考慮當地氣候、降雨特點、規劃條件，充分利用道路自身及周邊綠地空間，利用車行道、人行道、綠化帶、交通島等建設透水路面、生態樹池、下沉式綠地、生物滯留設施、雨水花園等設施，實現低影響開發控制目標。若紅線內建設條件不足，可協調紅線外用地布局與豎向，結合周邊地塊建設植草溝、雨水濕地、雨水塘、雨水調蓄設施等[2]。

3 池州市海綿道路案例

3.1 項目背景

池州是長江南岸重要的濱江港口城市，2015年入圍國家首批“海綿城市”建設試點。祥云大道位于池州天堂湖片區，天堂湖片區是重點開發的現代服務業集聚區。祥云大道是交通性干道，并肩負了沿線商業、學校地塊的進出交通，也是片區綜合管廊的敷設路由，沿線以商業用地、學校用地為主，紅線寬度50m。

3.2 海綿設施設計目標

根據池州市海綿城市建設目標確定本項目目標為年徑流總量控制率80%，設計降雨量32.5mm。結合項目特點及建設條件，本次海綿設施工程僅包括紅線內海綿設施建設，通過下沉式綠地、海綿設施和透水鋪裝等技術措施實現控制目標。

3.3 橫斷面設計及雨水徑流路徑

祥云大道是交通性道路，又是綜合管廊敷設路由，且沿線為街面活躍度較高的商業、學校用地，道路路幅分配形式為：50.0m=5m人行道+6m輔道+2.5m綠化帶+8m機動車道+7m中央綠化帶+8m機動車道+2.5m綠化帶+6m輔道+5m人行道。7m中央綠化帶下敷設綜合管廊，滿足地面通風口、人員出入口等設施的設置空間；6m輔道方便商業、學校地塊車輛出入道路而不影響主線交通，5m人行道滿足商業區人流量需求，2.5m機輔分隔帶設計為下凹式綠地。

圖1 道路橫斷面圖

根據本項目海綿設施技術路線，各部分雨水形成各自的徑流路徑：中央綠化帶雨水部分被植被吸收，余下下滲，通過碎石盲溝、透水花管排入雨水管道；機動車道坡向外側，路面雨水借助橫坡漫流至下凹式綠地，通過溢流式雨水口排入雨水管道；輔道坡向外側，路面雨水漫流至截污雨水口排入雨水管道；紅線外無設計綠線，人行道坡向內側，表面雨水經透水鋪裝下滲，補充地下水，超量部分流入截污雨水口；綠化帶雨水部分被植被吸收，部分下滲通過透水花管排入雨水管道，超量部分雨水流入溢流式雨水口。

3.4 透水路面的設計

目前，行車道透水路面通常表層采用OGFC的排水式路面，具有排水能力強、噪音低、抗滑性能好等優點，但也存在明顯缺陷，如強度低、表面易松散、壽命短，不適用于交叉口、公交港灣等特殊部位，不適用于重載交通道路。OGFC路面的優良性能來源于表面層的大空隙率，但在使用中易被堵塞，道路降噪、排水能力逐年降低，后期養護維修成本高。考慮到祥云大道是交通性干路，且周邊地塊在開發建設中，重型運輸車輛多，設計中機動車道、輔道采用了密級配瀝青砼結構。

傳統人行道滲水性不強，雨天易積水。本次采用滲水性能良好的材料，完善人行道滲水功能。考慮到透水混凝土、透水瀝青路面在管井周邊較難施工，且后期維修時有色差，本次設計中選用透水磚結構。

3.5 下凹式綠地設計

道路有中央綠化帶和機輔分隔帶，其寬度分別為7m和2.5m。中央綠化帶下敷設綜合管廊，中間布置地面通風口、人員出入口等附屬設施，不宜承接路面雨水進行蓄水、凈化、轉輸；中央綠化帶內設碎石盲溝，中間埋設透水花管。中央綠化帶的雨水部分被植被吸收，部分下滲至透水花管；機輔分隔帶中綠地較路面降低10cm設計為下凹式綠地，承接機動車道的路面雨水，其結構從上到下依次為滯水層、種植土層、生物過濾層、礫石層和素土層。擬建場地地貌形態屬江南丘陵地貌單元，地層依次為：①層黏土（表層耕土）、②層黏土、③層強風化砂巖,下凹式綠地位于黏土層，滲透性差，考慮到年徑流總量控制率的指標要求，對綠地進行換填處理，換填土層由上而下為60～100cm種植土層、10cm粗砂、20cm瓜子片、40cm礫石層，種植土層、瓜子片層、礫石層均有嚴格的空隙率要求。礫石層內縱向布設透水土工布包裹的透水花管，兩端連接溢流式雨水口，綠地的雨水部分蓄滲進入透水花管引流至溢流式雨水口，超量部分直接從溢流式雨水口流入市政管網中，保障綠地不受水淹[3]。

圖2 下凹式綠地平面圖

圖3 下凹式綠地剖面1

植被綜合當地氣候、降雨、土壤、種植條件等因素，選擇耐水濕、耐干旱、適應性強、根系發達、低維護的鄉土植物，同時兼顧觀賞性、物種搭配，營造景觀效果。本次選擇櫻花列植，下植菖蒲、美人蕉等耐水濕地被。

3.6 開孔路緣石

路緣石是實現路面雨水順利排入綠地的關鍵。設計中采用開孔路緣石，讓機動車道的路面雨水順利穿過路緣石，經內側30cm寬，10cm厚礫石緩沖后，流入下凹式綠地。

4 海綿城市道路建設的思考

4.1 建設的系統性

海綿道路建設是復雜的系統工程，需要從城市規劃、設計、實施等各環節納入海綿內容，特別是在城市規劃階段，為海綿設施空間預留建設條件。實施時統籌協調城市規劃、排水、園林、道路交通、建筑、水文等專業，共同落實低影響開發控制目標。

4.2 透水路面材料的選擇

道路以交通需求為基礎，路面結構要安全、穩定。透水路面由于特殊結構組成，在長期車輛荷載、動荷載的反復作用下，在雨水的反復影響下，面層強度和排水效率損失明顯。設計時要綜合氣候、項目特點、功能需求合理選擇行車道路面材料。

4.3 道路景觀與海綿設施的協調

綠化帶是營造道路景觀的重要部位。海綿道路中綠化帶作為雨水蓄存、下滲、凈化、轉輸結構，對土壤滲水要求高，種植土層厚度、組成受限，部分大喬木、開花植物不適宜，導致植被的選擇有一定的局限性；礫石緩沖過濾層、環保溢流式雨水口占用綠化空間，導致植被無法完全覆蓋地表，影響景觀效果。因此，海綿道路在規劃設計階段，要總體把握綠化帶的景觀效果，協調道路景觀與海綿設施之間的矛盾。

4.4 施工質量的要求

海綿設施施工的重點在于保障雨水徑流、除污路徑的順暢，這個路徑中使用了開孔路緣石、礫石緩沖層、溢流雨水口、碎石盲溝、透水花管、防滲土工布等設施，施工時涉及路緣石孔徑的位置、礫石緩沖層的堵塞、溢流雨水口的高程、盲溝的坡向、防滲土工布的敷設搭接，各工序環環相扣，任何細節不到位均會造成雨水徑流受阻，影響使用效果，因此海綿設施對施工質量要求嚴格[4]。

4.5 海綿設施便于長期管養

設施建成初期通常效果明顯，但隨著時間推移效能不斷下降，因此利于管養、長期堅持有效管養是海綿城市建設效果和可持續發展的保證。海綿設施方案選擇時要充分考慮管理養護、維修的難易程度，并提出管養維修的要求。運營階段管養工作要及時有效，如定期清理綠帶雜草、枯葉，清除路緣石孔徑沉淀物，檢查過濾介質的積水及堵塞情況，清除溢流井內淤泥，通過有效管養，保障排水路由通暢，發揮持久效用。

5 結束語

海綿城市是一種新型城市發展理念，目標是將城市向自然生態系統靠近，減少水災內澇，提高城市儲水、節水能力。海綿城市道路建設要從規劃、設計、施工及后期管養等多方面抓起，在建設中不斷總結經驗、改進技術，讓海綿城市理念被真正實現，讓生態文明環境得到真正的改善，實現城市可持續發展的目標。