“海綿城市”理念在市政道路設計中的運用分析

楊 帆

（中國市政工程中南設計研究總院有限公司, 湖北 武漢 430010）

0 引言

市政道路的設計質量是其建設質量的重要前提，應當嚴格遵循規范的設計原則[1]：不僅要滿足城市總體規劃要求，避免市政道路建設和周邊規劃用地產生沖突，還應當密切配合其他路網現狀及規劃，確保可以達到城市路網層次分明、功能完善以及交通流轉快捷等要求；不僅要遵循環保節能、可持續發展的原則，還要滿足城市交通功能的要求；不僅要因地制宜，還要貫徹“海綿城市”的理念。本文就“海綿城市”理念在市政道路設計中的運用策略進行分析。

1 “海綿城市”理念的內涵及其作用

1.1 “海綿城市”理念的內涵

我國“海綿城市”建設工作開始于2014 年，其對于城市市政道路給排水產生了明顯影響，不僅為合理運用城市內部水資源提供了巨大的促進作用，還可以有效緩解市政道路雨天排水受阻所引發的水污染問題。“海綿城市”理念主要是針對城市雨水管理提出的，其可以更加彈性地應對環境變化以及雨水造成的自然災害，可以有效改善傳統城市建設問題[2]。進行“海綿城市”建設時會使用較多的透水磚以及下沉式綠地等環保措施排出城市積水，從源頭上分散雨水以及緩慢釋放，既可以對雨水進行有效收集，還能夠有效避免洪澇災害的發生。我國十分重視“海綿城市”的建設，并且規劃了長期的建設目標，具體如表1 所示。“海綿城市”理念的終極目標為建設出具有綠色、環保、生態、可持續發展特點的現代化城市。

表1 “海綿城市”建設目標

1.2 “海綿城市”理念在市政道路設計中的作用

“海綿城市”理念在市政道路設計中的應用，不僅可以對雨水初期路面污染問題進行改善，還有助于水資源利用率的提升以及有效防范洪澇災害。降雨來臨時初期雨水降落過程會對空氣中的汽車尾氣以及酸性氣體等污染氣體進行溶解，所以初期雨水具有極強的污染性。應用“海綿城市”理念開展城市建設，可以在路面或者綠化帶表面設置具有合適配比的沸石、蛭石、煤渣以及陶粒等基質，可以降低雨水滲透速度，還能促進污染物的降解，并且可以對城市雨水收集效率進行提升。雨水屬于一種比較容易處理的自然資源，經過科學處理達到飲用水要求之后可以作為日常用水循環利用，主要可以用來洗衣服、沖廁所，同時也可以作為消防用水，達到節約使用飲用水的效果。經過“海綿城市”處理過的雨水資源也可以用作工業生產，比如對生產機器以及工作場所進行清洗，減少工業用水量。另外，“海綿城市”理念在市政道路設計中的應用，還可以對洪澇災害進行有效防范，主要是因為其可以對城市排水壓力進行有效緩解，在降雨量超過城市雨水灌渠系統時，利用超標雨水徑流排放系統排出多余水量，避免雨水堆積所引發的一系列危害，及時排出雨水還能夠對設施腐蝕情況進行緩解。

2 “海綿城市”理念在市政道路設計中的運用策略

現階段，很多城市的市政道路給排水系統都存在明顯的問題，大多數給排水系統都存在老舊以及功能喪失等問題，在遭遇大雨時經常發生路面積水問題。以往市政道路設計基本上以鋪設瀝青等材料為主，雖可以保證道路使用年限，但是在透水性方面比較差，自然界正常泥土可以將80%的雨水滲透入地下，而城市道路面只能夠滲透20%的雨水，這也是造成城市雨水資源利用率低的主要原因。因此有必要將“海綿城市”理念應用至市政道路設計中，在設計過程應當遵循“海綿城市”理念的資源節約原則、環保性原則、防積水原則以及經濟性原則等，主要可以從以下幾方面入手運用“海綿城市”理念。

2.1 綠化帶的運用

綠化帶在市政道路設計中具有較大的占比，同時也發揮著重要的基礎作用，為了更好地儲存雨水，應當提升綠化帶設計的科學性。首先應保證綠化帶高度低于道路本身高度，總高度應與相關標準相符合，避免超過預定高度范圍。綠化帶不僅可以對空氣中的粉塵進行吸收，達到凈化空氣的目的，同時還可以吸收雨水避免路面積水。在綠化帶設計中首先需要對雨水收集問題引起重視，可以在市政道路中設置標高低于路面15cm 左右的綠化帶，同時均勻設置雨水口，確保管道系統和綠化帶的銜接符合相關規范要求，為雨水可以順利進入綠化帶提供保障[3]。其次，還應當關注雨水過濾問題，主要是將過濾結構層安裝在綠化帶位置，通過過濾提升雨水清潔度，為儲存和再次使用雨水創造條件。最后，還應當重視排放設計，面對雨水量過大的情況可以利用綠化帶中的溢流系統將雨水順利排到市政管網完成循環利用。綠化帶設計不僅要滿足城市綠化需求，還應當滿足城市雨水收集要求。

2.2 車行道的運用

在“海綿城市”理念下進行車行道設計，應深入分析行車道地面性能，并且還應對地下水高度進行充分考慮，以此為依據選擇合理的滲透性材料，確保可以達到雨水滲透要求及標準，同時還應合理增加透水裝置，促進車行道雨水滲透性能的提升，既有利于地下水的補充，還能夠緩解路面積水所引發的路面病害問題。車行道面層與上基層設計時可采用透水材料，在對下基層設計時，應當設置非透水性材料，再配合使用市政排水管道，確保雨水可以順利流到車行道周邊綠化帶以及城市雨水管網，防止路面結構層內積水，造成破壞。

2.3 人行道的運用

在應用“海綿城市”理念進行市政道路人行道設計時，應當對具有開放擴散性的路面材料進行充分利用，確保水流可以有效滲透。人行道設計采用彩色透水混凝土或透水磚，同時涂抹彩色透水涂料不僅可以預防路面積水，還能夠避免雨水快速滲透，既有利于土壤水分的保持，還能夠達到補充地下水儲量的目的，為維持地下環境平衡提供保障。透水涂層獨特的多孔結構可以在有效吸熱的基礎上對熱能進行儲存，在對路面溫度進行調節的基礎上，有效調整城市濕度以及溫度，以降低城市熱島效應發生的概率。另一方面，透水涂層還可以利用其較高的孔隙率對城市噪音進行吸收，在一定程度上緩解城市噪音污染問題。合理應用透水涂料頂層、基層以及緩沖層，依據實際需求選擇透水混凝土層或者透水磚層路面設計，可以獲得不同的人行道排水效果。一般情況下，路面孔隙率與減少徑流的效果呈明顯的正相關關系。為了更加有效地收集雨水，對徑流進行控制，合理應用凹形綠地、人工濕地、雨水蓄水池等技術，相關設計人員應在對現場進行全面調查的基礎上，對人行道路面坡度進行精準計算，最大限度提升人行道的排水效率。為了實現資源的二次利用，可以將雨水收集以及凈化系統設計在人行道下部，同時將礫石層設計在人行道兩邊，配合下部雨水收集系統再次利用雨水。以長沙市中心城區東部的西龍路“海綿城市”設計為例，主要對人行道以及非機動車道進行透水鋪裝，配套生態樹池和下凹式生物滯留帶。考慮到該城市雨季長、雨量大的特點以及城市雨水匯流的形成主要集中于城市各類建筑、設施、道路等硬質墊面下的情況，對其進行海綿化改造，確保部分雨水可以通過人行道的透水鋪裝下滲，對雨水年徑流總量、懸浮物總量進行源頭處的削減，分別對人行道和非機動車道進行透水鋪裝，可以將人行道透水鋪裝分為6cm厚的透水磚面層、3cm 厚中粗砂找平層，在兩者之間設計透水土工布作為墊層。

2.4 雨水口的運用

雨水口能對路面雨水進行收集，一般將其設計在機動車道以及非機動道的邊緣部位。在應用“海綿城市”理念進行雨水口設計時，應當在傳統雨水口設計基礎上增設截污裝置，以降低和防止污染物對水體產生影響。另外，在設計過程還應利用路緣石有效連接雨水口。可以設計與市政道路高度相同的路緣石，面對大量降雨時可以順利向周邊綠化帶排放雨水，為后續雨水收集創造有利條件。另外，也可以設計高于路面設計標高大約15cm 的路緣石，確保雨水可以順著排放位置輸送至雨水口內，對雨水堆積問題進行有效緩解。在實際設計過程中，可以根據具體排水要求，合理設計結構方案，對雨水徑流效果進行充分考慮。

2.5 生物滯留帶的運用

“海綿城市”理念十分重視生物滯留帶的作用。具體地講，生物滯留帶主要是通過植被以及其他環境介質的保留和積累功能，對城市雨水進行有效收集和調節，通過增加雨水入滲減緩城市熱島效應。在設計過程一般將生物滯留帶設計在道路兩側，也可以再開發綠化帶，在發展生物滯留帶時需要對表層植被進行覆蓋。植被茂密程度與污染物去除能力呈明顯正相關關系，生物滯留帶可以對懸浮雨水進行有效吸收，主要需要對植被高度進行合理控制。一般設計滯留帶（如圖1所示）為長寬比大于3:1 的長條形，外表與一般的綠化隔離帶具有較高相似度，主要功能為對路面徑流進行處置，可替代停車場、道路及高速公路中間的綠化隔離帶，達到凈化、輸送道路徑流和營造景觀的多重目的。滯留花壇一般高于地面，為半地下式，周邊有混凝土矮墻圍擋，也可以是一個預制的混凝土單元。以重慶市某條城市次干路的生物滯留帶設計為例，道路路幅寬度為26m，其中人行道5.5m，設計生物滯留帶設施凈寬為1.5m，在斑馬線處斷開，并且利用溢流井連接市政雨水系統，還將環保式雨水口設計在公交停車港位置，利用路緣石側壁的孔洞將道路雨水排到生物滯留帶當中。該工程生物滯留帶內的溢流口間隔控制在25～30m 之間。車行道的路緣石主要采取等間距開設豁口的形式，確保雨水可以順著道路縱坡均勻流入滯留帶，為了達到消能的效果，應當將卵石鋪設在豁口處。

圖1 生物滯留帶設計圖

2.6 邊坡防護的運用

以往城市道路設計主要應用的護坡技術包括景觀美化、植草、灰漿等，為了進一步增強防御效果，通常還會結合應用擋土墻、護面墻以及預制板等。應用“海綿城市”理念進行邊坡護坡設計，應當以土壤類型為依據，對施工方法及工藝進行合理選擇，主要可以應用的環保措施包括人造草坪、草皮平鋪、草坪噴霧器以及土工網植草等。另外，還可增加邊坡植被密度，對雨水積聚、水土流失、滑坡以及斜坡失穩等問題進行有效防范[4]。生態護坡技術應用過程，應增強人工與自然植被的融合性，在生態護坡中協調布置喬木、灌木以及草類植物等，確保生態護坡上的植被可以保持平衡狀態。開挖石質邊坡會對環境產生嚴重的破壞，并且難以在短時間內修復，因此應充分考慮巖層性質，以層狀脈為依據對坡速進行適當降低，同時還可以將植草帶鋪設在坡腳處，也可以在植草帶底部設計盲溝，為過濾和排出雨水創造有利條件。

3 結束語

綜上所述，市政道路設計應遵循滿足總體規劃要求、可持續發展要求、城市交通功能要求、節約資源要求以及城市環境面貌要求的設計原則。面對城市市政道路所存在的一系列問題以及嚴重的城市內澇問題，應當注重“海綿城市”理念的應用，在綠化帶、車行道、人行道、雨水口、生物滯留帶以及邊坡防護設計時都應合理運用“海綿城市”理念，提升城市蓄水以及凈水能力。