海綿城市理念下城市道路排水技術及應用

摘 "要：傳統城市道路與排水系統具有明排的特征與缺點，強降雨易使道路排水不及時引起內澇，給城市管理帶來巨大的壓力。在海綿城市理念下城市道路排水具有雨水下滲收集利用的特點及優勢，可以減少城市綠地澆灌用水量，能達到快速排水，節約用水的目的，符合國家“雙碳”背景下的綠色施工理念。以某道路海綿城市設計和施工為背景，詳細介紹海綿城市設計及計算方法、施工技術等，經應用，效果良好，海綿城市工程技術可以在類似工程中推廣。

關鍵詞：海綿城市理念；排水系統；技術；應用；城市道路

中圖分類號：TU992.1 " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2095-2945（2025）10-0169-04

Abstract： The traditional urban road and drainage system has the characteristics and shortcomings of open drainage， and heavy rainfall is easy to cause the road drainage is not timely and cause waterlogging， which brings great pressure to urban management. Under the concept of sponge city， urban road drainage has the characteristics and advantages of rainwater infiltration， collection and utilization， which can reduce the water consumption of urban green space， achieve the purpose of rapid drainage and water conservation， and meet the national green construction concept under the background of \"double carbon\". Based on the design and construction of a road sponge city， the sponge city design， calculation method and construction technology are introduced in detail. After application， the sponge city engineering technology can be popularized in similar projects.

Keywords： sponge city concept; drainage system; technology; application; urban road

近年來，城市內澇頻發，發生內澇的原因除排水系統排水能力不足以外，更重要的原因是地表水無法滲透到地下，強降雨條件下如何快速實現排水，及時保障交通通暢是讓人比較頭疼的問題。自第十二屆全國人民代表大會第五次會議提出海綿城市理念后，關于海綿城市的研究一直在進行，車生泉等[1]和王國榮等[2]對海綿城市理論以及技術發展沿革和構建途徑進行了探究，俞孔堅等[3]對海綿城市理論與實踐結合方面做了研究，吳丹潔等[4]對海綿城市的發展趨勢以及實踐應用進行了研究，肖揚坤[5]和劉家欣[6]提出了采用海綿城市建設的道路質量控制措施。綜上，人們對海綿城市理論研究、發展路徑以及質量控制的研究比較多，關于“海綿”機理，實現的技術路線和施工應用的研究相對較少，且不是很深入，缺乏系統性和指導性。本文首先對傳統城市道路排水的特征與缺點進行分析，提出需要解決的問題；其次討論海綿城市理念下道路的特點及優點，明確其可行性與優勢；最后結合海綿城市道路建設標準，論述海綿城市理念下某市道路施工技術及應用，進行理論技術和原理解析，技術路線與應用相結合，為城市道路排水工程海綿城市建設提供了施工、設計、咨詢等方面的參考依據。

1 "傳統城市道路與排水系統的特征與缺點

傳統道路雨水不具備雨水下滲功能，不僅縮短道路的使用年限，還妨礙地下水補給，導致城市熱島效應。這不僅使排水系統不堪重負，還導致雨水直接被排放到河流中，污染飲用水源。綜上所述，傳統道路和排水系統不僅不利于城市可持續性發展，還不符合環保要求。

2 "海綿城市理念與城市道路建設

砂拌土等滲透性較好的材料符合海綿城市建設要求，能將路面雨水收集后通過下滲至既定位置，滲、蓄、用等多種技術相結合，構建具有自然循環的“綠色海綿”雨水系統，符合可持續發展理念，可以帶來生態環境方面的效益。

3 "海綿城市雨水控制與利用設計

3.1 "工程概況

本工程所在的北方某城市多年平均降水量500～600 mm，降水量不穩定，季節性變化大，年內降水量分配不均，凍層深約為170 cm；本工程滲透系數K為0.48 m/d=5.56×10-6 mm/sgt;1.0×10-6 mm/s，滿足透水性能要求。根據巖土勘查報告中工程所在地氣象條件、區域穩定性及場地內各巖土層的滲透系數等參數及數據描述，本工程適宜應用海綿城市雨水控制與利用技術。不同年徑流總量控制率對應的設計降雨量見表1。

表1 "某市不同年徑流總量控制率對應的設計降雨量

3.2 "設計依據

計算均參照DBZ2/T 168—2017《低影響開發雨水控制與利用工程技術規程》，路面和中央分隔帶寬度合計為計算寬度，為27.5 m，計算長度593.69 m。

3.3 "參數計算

3.3.1 "設計調蓄容積計算

V=10HψF=10×20.8×10-3×0.65×16 326.5

=2 207.34 m2，

F=27.5×593.69=16 326.5 m2，

式中：V為設計調蓄容積（m3）；H為設計降雨量（mm）；Ψ為綜合雨量徑流系數；F為匯水面積（m2）。其中，設計降雨量H為20.8 mm；計算范圍內按海綿城市設計后設定的路面和綠地經測算，其綜合徑流系數Ψ經過加權平均為0.65。

3.3.2 "下沉式綠地滲透雨量計算：

Ws=αKJAsts=0.8×5.56×10-6×1.0×16 534.3×10 800=794.3 m3，

As=593.69×27.85=16 534.3 m2 ，

式中：Ws為滲透設施滲透量（m3）；α為綜合安全系數取0.5～0.8，本工程取0.8；K為滲透系數（m/s），取5.56×10-6（取下沉式綠地底層土基滲透系數）；J為水力坡降，一般可取1.0；As為有效滲透面積（m2）；ts為滲透時間（s），一般可取3 h=3×3 600=10 800 s。

3.3.3 "LID設施調蓄容積

V′=h1As=0.1×16 534.3=1 653.4 m3，

式中：V′為LID 設施調蓄容積（m3）；h1為下沉式綠化帶有效蓄水高度（m），本工程取10 cm；As為有效滲透面積（m2）。

經過計算，下沉式綠地調蓄容積V′=1 653.4 m3gt;（V-Ws）=1 413.04 m3，滿足年降雨總量控制率70%的要求。

3.3.4 "綠地滲透排空時間

Ws=KJAsts？圯ts=Ws/（KJA2）

=794.3/（5.56×10-6×1.0×16 534.3）

=8 640.2 s=2.4 h，

式中：Ws為滲透設施滲透量（m3）；K為土滲透系數（m/s），取5.56×10-6 m/s（取下沉式綠化地底層土基滲透系數）；J為水力坡降，一般可取1.0；As為有效滲透面積（m2）；ts為滲透時間（s）。

經過計算，ts=2.4 h；根據《低影響開發雨水控制與利用工程技術規程》，ts=2.4 h≤12 h，滿足要求。

3.4 "溢流式雨水口和路緣石開口計算

此北方城市屬于特大城市，本工程采用重現期50 a，模擬50 a一遇暴雨時降雨量對應本工程需要的雨水口及路緣石開口數量。

3.4.1 "溢流式雨水口

本工程溢流式雨水口收集路面雨水徑流，調蓄容積有硬化地面部分及下沉式綠地部分雨水總量，計算公式如下

Qy=q·F·ψ=413.39×16.33×0.65=4 387.93 L/s，

式中：Qy為溢流式雨水口雨水設計流量（L/s）；；q為暴雨強度（L/s·hm2）；F為收水面積（hm2）；Ψ為綜合雨量徑流系數，取0.65。

其中，暴雨強度q采用本市暴雨強度公式

=413.39 L/s·hm2 "，

式中：P為設計重現期（a），本次取P=50；t為降雨歷時（min），t=t1+t2=10+11=21 min。其中，t1為地面集水至溢流井處時間（min），本工程地區排水取10 min。t2為管內雨水流行時間（min）

式中：L為管道長度，為593.69 m；v為管道內水的流速，為0.9 m/s。

雨水口數量計算。當雨水總收集能力naQs≥Qy時，能滿足收水需求，故

式中：Qs為單雨水口設計流量（L/s），單箅方形溢流式雨水口取40 L/s；n為溢流式雨水口數量（個），向上取整數；a為泄水能力系數，0.5～0.7，取0.7。

結合施工和計算，采用單箅方形溢流式雨水口157個，再結實際情況配置適當數量的平箅式雨水口等排水設施，可以滿足道路路面雨水收水需求。

3.4.2 "路緣石開口

本工程開口路緣石收集路面范圍內雨水徑流，調蓄容積包括路面和中央分隔帶雨水總量。

路面范圍內地表收集的雨水總量計算公式如下

Qk=q·F·Ψ=581.71×16.33×0.65=6 175.3 L/s，

式中：Qk為開口路緣石雨水設計流量（L/s）；q為暴雨強度（L/s·hm2）；F為收水面積（hm2）；Ψ為綜合雨量徑流系數。其中，暴雨強度q采用本市暴雨強度公式

=581.78 L/s·hm2 ，

式中：P為設計重現期（a），本次取P=50；t為降雨歷時（min），t=t1+t2=13 min。其中，t1為地面集水至開口路緣石處時間（min），本工程地區排水取2 min。t2為管內雨水流行時間（min）

式中：L為管道長度，為593.69 m；v為管道內水的流速，為0.9 m/s。

路緣石開口數量計算。當naQs≥Q時，可滿足雨水收水需求，故

式中：Qs為單個開口路緣石設計流量，取25 L/s（開口寬50 cm、過水高度10 cm）；n為溢流式雨水口數量；α為泄水能力系數0.5～0.7，取0.7。

經計算，設置開口路緣石大于等于353個時，能滿足收水要求。

4 "海綿城市建設道路施工技術

該工程技術指標較高，其中包括對下沉式綠地和透水水泥混凝土技術要求，透水人行道技術要求以及雨水工程建筑物要求。

海綿城市道路結構圖如圖1所示。

4.1 "下沉式綠化帶施工

采用1 m厚3%砂拌土作為下沉式綠地材料，蓄水層高度為10 cm，保護高度5 cm。由于下沉式綠化帶緊挨著車道，所以應謹慎施工，以免破壞行車道。下沉式綠地靠近行車道一側采用厚度1.0 mm，斷裂度小于等于10 kN/m，屈服強度15 N/mm的糙面HDPE土工膜（一布一膜）做防滲處理。土工布貼近車行道方向布置，防滲膜貼近綠化帶方向布置，防止綠化帶中的水侵入行車道路基。

4.2 "透水混凝土路面施工

路面振動碾壓，覆蓋養護。由于透水混凝土本身的特性，不僅需要嚴格的運輸過程，還要求施工技術人員指導卸車，應盡可能分多堆卸料。將混凝土卸載在要求的攤鋪范圍內后，先利用小攤鋪機根據路緣石進行攤鋪，機械不方便施工的位置進行人工攤鋪。

4.3 "人行道施工

平緣石縱向安裝平直，頂面相平。基層用砂含泥率，透水混凝土質量以及級配碎石含泥率為原材質量控制要點。在鋪路面透水磚前先對基礎路面進行檢測。鋪磚施工中為了確保透水磚之間縫隙密實，本工程利用石屑填充后，采用水沉法施工，灑水封縫。透水磚間隙做到一致，大面平整。

5 "結束語

通過開口路緣石把路面水排至下沉式綠地，經砂拌土結構層下滲達到收集雨水的目的。技術關鍵是雨水總量計算，開口路緣石數量計算，以及結構設計及施工，經在工程中應用，并在強降雨時段檢查雨后實際調蓄和收水時間，效果達到了預期。在城市道路建設中加入海綿城市專業不僅可以有效防止城市內澇，緩解城市排水系統壓力，減少路面積水與城市熱島效應，還可以儲存地下水、減少水源污染、促進生態循環。本文對海綿城市道路理念下具體城市道路施工技術及應用進行了詳細的論述，進一步充實海綿城市道路建設理論的同時，對城市道路施工實踐具有一定的指導作用。

參考文獻：

[1] 車生泉，謝長坤，陳丹，等.海綿城市理論與技術發展沿革及構建途徑[J].中國園林，2015，31（6）：11-15.

[2] 王國榮，李正兆，張文中.海綿城市理論及其在城市規劃中的實踐構想[J].山西建筑，2014，40（36）：5-7.

[3] 俞孔堅，李迪華，袁弘，等.“海綿城市”理論與實踐[J].城市規劃，2015（6）：11.

[4] 吳丹潔，詹圣澤，李友華，等.中國特色海綿城市的新興趨勢與實踐研究[J].中國軟科學，2016（1）：79-97.

[5] 肖揚坤.關于海綿城市理念下的城市道路施工及質量控制探析[J].江西建材，2019（9）：194-195.

[6] 劉家欣.海綿城市理念下的城市道路施工及質量控制探析[J].工程技術研究，2020，5（6）：191-192.