濱海地區市政道路海綿城市設計的反思與優化重點分析

文／劉體淼 重慶市市政設計研究院有限公司 重慶 400020

引言：

城市化步伐的邁進推進了城市建設促進了經濟發展，也方便了人們的生活工作，與此同時也帶來一些問題，如隨著城市硬化面積的增加，地表滲透能力減弱增加內澇壓力，綠地減少使其自然滲透凈化功能減弱，影響城市水質及水利用。隨著可持續發展觀的深入人心以及社會各界對環保生態重視的提升，如何在維護改善生態環境的前提下開展城市建設實現人與自然和諧發展是我們需要突破的課題。海綿城市理念為我們提供了一個解決思路，在解決城市洪澇問題提高城市水資源的利用率的同時實現城市水資源利用的良性循環，改善了城市生態環境提高了城市建設水平，下文就基于海綿城市理念的市政道路設計優化措施進行探究。

1、海綿城市內涵

海綿城市可從字面理解，現代化建設的城市應具備海綿特性具有較強的吸水放水能力，即城市就是一塊綠色海綿，憑借自然生態系統可自由吸收儲蓄、滲透凈化以及釋放水，在合理利用雨水的同時緩解水資源短缺以及利用率低的問題。海綿城市具有較強的生態能力，具備海綿的彈性在應對洪澇及其他災害后還可以恢復。海綿城市內涵可從3 個層面詮釋。

1.1 宏觀

著眼于城市水環境的整體生態格局，圍繞水系統進行城市水系統整體生態格局搭建，在空間方面為之后的建設打下良好基礎。具體來說，在分析水質管理、洪澇調節以及水源保護等要素的基礎上分析布置同時對限制、禁止建設區進行明確劃分，在保證水系統完整性與結構功能（凈化水體、降雨調節）的前提下將城市水環境基礎建設落實到位。

1.2 中觀

海綿城市中觀層面建設內涵著眼于城鎮一體化，是對市鎮村層級的劃分，根據城市實際情況對城市規劃設計、綜合性規劃區水生態（包括水量調節、濕地保護、雨水凈化以及動植物恢復等）以及土地利用等方面建設進行考量。

1.3 微觀

微觀層面主要是通過實體的海綿建設，使城市水系統由人工管理向生態管理轉變，注重城市水系統自然功能的發揮，著眼于將分散的水生態基礎設施通過集成形成系統，將城市各個集水單元（包括公園小區廣場、道路綠化以及湖泊）集成進行城市海綿體建設，按照滲透存儲-過濾凈化-利用等過程，先充分利用現有小區廣場基礎設施、人工湖、公園綠化及集水井排水溝等人工設施使得雨水能夠滲透儲蓄[1]；利用湖泊池塘的自然水源以及人工綠化將雨水過濾凈；經過濾凈化處理的雨水又使用于城市，如湖泊河流的自然水體補充或綠化灌溉與清潔道路的城市環境維護中。

2、城市道路建設現狀及海綿城市建設的意義

2.1 城市道路建設現狀

城市建設速度加快以及發展規模的擴大，使城市硬化面積日益增長，然而這一定程度降低了雨水的自然滲透能力，遇到強降水路面很容易出現大面積積水，一到雨季還會增加城市的洪澇風險，使城市溫室效應、熱島效應問題變多?，F階段，我國城市市政道路建設側重于滿足人們出行以及城市發展方面的交通需求，在雨水控制與利用方面重視并不夠，對雨水生態環境方面的考量并不充分，道路對雨水的處理一個“排”字足以概括。實際上降水天氣城市道路收集到的雨水量如道路路基范圍內匯集的雨水并不少，但是利用率非常低。一旦將城市未被有效利用的雨水收集并充分利用起來，發揮的作用是巨大的，針對雨水收集與利用研發路面新材料、改進路面設計是非常必要的。這種路面收集-雨水口-管網的城市道路排水方式存在一些不足：（1）直接排放：路面收集的雨水經管網進入河道，未加利用是對水資源的浪費，在補充地下水以及綠化灌溉方面并未充分發揮作用，若不用雨水灌溉而用自來水進行灌溉又消耗了自來水增加了不必要的水資源耗費。（2）網管承載力有限：遇到雨季尤其是濱海地區本身年降水量就多，而市政管網承載力是有限的，城市路面雨水難以及時排出將會造成路面大面積積水，甚至引發內澇；路面積水較多則會影響道路交通安全性，增加交通事故發生概率[2]。

2.2 海綿城市建設的意義

濱海地區海綿城市建設具有這幾方面意義：

（1）促進資源的合理利用：海綿城市理念下的城市建設，使得城市具備海綿特性，能對雨水進行自由吸收、凈化與釋放，借助城市水系統對水進行循環利用，收集過濾凈化的水可用于道路清潔、綠化灌溉的城市建設與環境維護，也可用于城市水體的補充，而不像傳統道路設計水大多經市政管道排入河道，這對濱海地區來講，豐富的雨水資源將得到有效利用，發揮更大價值。

（2）提升城市建設生態效益：濱海地區雨季多暴雨，而上文提到過海綿城市理念是要城市像一塊綠色海綿體，通過對城市原有基礎設施的改造優化，借助自然系統對雨水進行存儲、過濾、凈化以及利用等實現水資源的循環利用，大幅度提升城市排水系統工作效果，減少城市內澇壓力，增強了整個城市的水資源吸收能力與凈化利用能力，也改善了城市的生態環境。

（3）提升城市道路設計水平：濱海地區海綿城市建設不僅能夠提升城市水資源利用率實現水資源良性循環利用，提升城市生態能力，還能夠促進城市道路設計水平的提高，如在道路設計時，相關設計人員需要對濱海城市道路情況進行調研以掌握道路以及附近的實際情況，為之后的優化設計工作奠定良好基礎；為保證道路設計具備科學性合理性以及可操作性，城市水資源與生態環境也是設計優化需要考量的內容，這對設計人員提出了更高的要求。

3、海綿城市理念下的市政道路設計原則與要點

3.1 海綿城市理念下的市政道路設計原則

市政道路海綿城市設計因遵循這兩個原則：

（1）生態原則：城市道路海綿城市設計也是以促進自身發展為目的的，海綿城市理念一定程度促進了人與自然矛盾的解決，從這個角度講海綿城市理念下的城市道路設計必須遵循生態安全原則，即在保證生態環境安全的前提下進行城市建設，生態環境與城市建設共同協調發展，如果通過破壞生態來實現城市發展，就有悖于海綿城市的內涵了。

（2）因地制宜：濱海地區市政道路海綿城市設計應基于本區域水資源情況以及生態安全性，開展城市基礎設施建設，即根據本地區水文地質、自然地理、內澇防治、水環境以及水資源等方面特點，進行布局規劃與指標確定，只有結合項目區域內實際情況與存在問題才能制定出更為科學、合理以及可行的設計規劃，最大程度發揮海綿城市的優勢。

3.2 海綿城市理念下道路設計要點

基于海綿城市理念的市政道路設計要點包括：治污方面，借助自然系統（植被與土壤）實現城市雨水的凈化預處理，以緩解城市水體污染問題，沿?；蜍嚵髁看笄胰肆髁看蟮膮^域應將污染控制標準提高；防洪方面，注意控制城市道路硬化面積，增強雨水滲透能力并將徑流時間延長；水資源方面，雨水資源收集、處理與利用采取就地原則，注意地下水源的保護與涵養；生態方面，在不破壞濱海城市原有生態環境基礎上進行道路設計，應因地制宜充分利用濱海地區靠海自然地理與水文特點進行道路設計，如結合城市道路綠化景觀對植被淺溝、雨水塘以及雨水花園等進行布置，營造良好的水環境[3]。

4、市政道路海綿城市設計優化重點

4.1 路面材料選擇優化

海綿城市理念下的城市道路設計中，路面材料選擇也需要進行優化。選用符合海綿城市建設需求的材料，如透水碎石層、透水混凝土以及透水瀝青等具有良好透水能力與承載能力的材料，路面出現積水能快速滲透，改善了城市生態環境，在滿足路面滲透性需求提升路面安全性的同時還能保證路面車輛的正常行駛需求，一定程度促進了城市現代化建設水平的提高。具體來說，之前的道路建設中多采用滲透性能較好的碎砂，在路面滲透性方面是有一定保障了，由于這種材料并不具備較好的抗壓能力因而在滿足車輛行駛需求方面表現略遜一籌；而優化材料設計，遵循國家相關標準與技術規范，按照上層使用透水瀝青、中層使用透水混凝土以及基層使用透水碎石層的順序鋪設，路面的積水能夠通過這3 種透水材料往地下滲透，實現路面“會呼吸”在性能方面，選用這幾種材料的路面具有良好的滲水性、耐磨性、抗壓性以及防滑性，既能滿足路面滲透性與車輛行駛需求，降低路面溫度，緩解城市熱島效應，及時補充城市地下水，又能美化城市，提升濱海城市形象，吸引游客。

4.2 道路結構設計優化

城市道路結構設計是城市道路設計的重要內容，為滿足道路對透水功能的需求應選擇透水性良好的材料。同時還要考慮道路交通安全以及對附近居民的影響，確保防滑與降噪性能，為市民生活工作創造一個良好的環境提高城市環境舒適度。車行道與人行道設計側重點不同：（1）車行道：實際工作中，車行道路面選用透水瀝青進行道路鋪設，該瀝青材料分為全透水與半透水2 種，類型不同鋪設處理方式也有所不同，若選用的透水性瀝青材料為全透水材料則在路面鋪設過程中無需專門設置防水層，透水瀝青下面層與基層作為透水層發揮透水作用，保證地表水能夠通過滲透作用進入到土基中。（2）人行道：人行道路面的鋪設采用透水磚作為材料，選用碎石層作為墊層，與傳統人行道不同，基于海綿城市理念的人行道采用多孔結構表面相對粗糙，遇到降水可通過路面多孔結構使雨水快速滲入，具備較好的滲透性，適用于濱海地區多雨情況，不會像傳統人行道路面出現積水，大幅度提升路面安全性，為雨天行人安全出行提供保障?？傊?，按照海綿城市理念對城市道路結構設計進行優化既能促進城市發展，又能改善人們居住環境，提升人們的幸福感與環境舒適度。

4.3 邊坡支護設計優化

局部邊坡支護在城市附近應用比較多，市政道路設計中應基于海綿城市理念對邊坡支護設計進行優化。通常來講邊坡支護有植被保護與墻體保護兩種，對路基具有較好的保護作用。隨著城市施工技術的提高，市政工程設計中防滲層設計應用日益增多，這種采用種草保護水土的方式從美學角度來講效果突出，但也存在一定的不足，如塌陷問題。在基于海綿城市理念進行邊坡支護優化時應根據需要選擇支護方法以避免植被保護存在的塌陷問題。植被保護是比較常用的邊坡支護方式，提升城市道路環境美感，一般情況具有較好的水土保護效果，然而遇到降水量大的情況，保護面在雨水中暴露的時間過長就可能發生坍塌，為應對坍塌風險植被防護可與擋土墻聯用。需注意擋土墻高度無需過高，一般比路基高出35cm 就能有效預防坍塌問題。

4.4 綠化帶設計優化

綠化帶也是城市道路建設的重要內容，相較于純降雨排水系統，基于海綿城市道路綠化帶設計既具備雨水系統的基本排水功能，還能夠收集雨量對雨水進行凈化與調節。城市道路綠化帶一般分為路緣、道路建設及行人專用綠化帶。海綿城市下的市政道路具有較強的可滲透性，雨水可通過流動進入綠化帶。需注意初期雨水通常不太潔凈，在綠化帶設計優化時根據情況通過設置石材層以及深水管道設置、將土壤資源鋪于道路等技術手段，使得雨水在滲入過程中被凈化提純，對于濱海地區降雨相對豐沛則可根據區域情況建立雨水凈化層。在綠化植被選擇方面，考慮海洋性強風與熱帶風暴，應選擇耐澇抗風的類型：如小葉榕、樟樹以及大王椰等，避風地方可選擇雞蛋花、刺桐及其他觀賞性較高的植物，必要時在綠化地下方設置盲溝，可借助盲溝開關的控制對綠化帶蓄水與排水進行調節，以免雨水堆積于路面[4]。此外，綠化帶通常具有較好的蓄水功能，但若降雨過多綠化到反而不能全部吸收，就需要借助溢流口使剩余的雨水進入排水系統，以免多余的雨水在道路積聚。

4.5 雨水徑流設計優化

除了路面設計、綠化設計與邊坡支護設計優化以外，雨水徑流設計優化也不容忽視，濱海城市更應重視雨水徑流設計。結合城市實際情況，以改善城市雨水調節功能為目標，遵循海綿城市設計原則進行雨水徑流設計優化。具體來說，在遵循城市道路設計相關要求的前提下基于系統設計的科學合理性來設計人行道、車行道以及綠化帶等基礎設施分布，若涉及到原有道路改造則應充分考量城市道路現狀以及現有建設需要，在不改變原有基礎設施次序的條件下進行設計，避免舊道路與現有道路設計發生沖突。例如橫斷面與雨水徑流設計優化，應考量以下4 方面：

（1）下沉式綠化帶，使得道路雨水匯入路緣石開口部位，確保車行道、人行道部位雨水徑流設計具備合理性；

（2）道路路測綠化帶斷面，采用溢流雨水井并移到路側綠化帶中央；

（3）橫坡，包括坡度坡向的優化，為保證雨水徑流流向設計科學合理，應綜合考量綠化帶設計需求、綠化帶各自情況以及兩者關系，優化道路橫坡坡向與坡度；

（4）中央綠化帶設置應以低影響力開發設施為主，對含有污染物的雨水進行凈化并對滲排管道合理設計使雨水匯入雨水管，道路兩側樹池應以低影響作用樹池設計為主[5]。

5、市政道路海綿城市設計注意事項

上文從路面材料、道路結構、邊坡支護、綠化帶以及雨水徑流設計方面分析了市政道路海綿設計的優化重點，除了結合實際情況遵循海綿城市理念下的市政道路設計原則與要點以外，還需要注意這幾個方面：

（1）安全性：無論任何設計安全是首要，市政城市道路設計也是如此，如城市主干道交通運輸壓力較大，使用透水路面很難保證路面的承載能力能夠滿足較大的交通運輸需求，在進行設計時應將使用透水路面與未使用的路面進行合理銜接，以免破壞道路系統完整性，影響透水路面功能的發揮。

（2）路基：基于海綿城市道路設計，必須充分考量雨水滲透引發路基問題以及市政管線保護，以保證道路使用性能與壽命，避免管線破壞引發安全事故。

（3）道路橫坡縱坡：在進行道路設計時應充分對道路橫坡或縱坡情況進行考量，以免影響雨水匯集效果。

（4）造價：出于成本控制的考慮在選用植物時多選擇本區域耐污染能力、耐澇能力較強的本地植物。

結語：

綜上所述，隨著城市建設步伐的加快及各界對可持續發展的重視，海綿城市理念在城市建設中應用日益增多，在市政道路設計中應用海綿城市理念，使得道路設計效果更為突出效率更高，同時也能滿足道路設計科學性與合理性要求，進一步優化道路使用功能，改善城市環境。本文分析海綿城市內涵、城市道路建設現狀與海綿城市建設意義，根據海綿城市理念下的市政道路設計原則與要點，從5 個方面分析總結了市政道路海綿城市設計重點，并提出幾點注意事項。由此可見，海綿城市理念在現代化城市建設中具有重要意義，在市政道路設計中應用應遵循相應原則與設計要點進行設計優化，在實踐中應進一步擴大海綿城市的應用積累更多經驗，并進一步深化海綿城市理論研究。