探討海綿城市理念在城市道路設(shè)計中的應(yīng)用

賀 喜

（湖南省交通科學(xué)研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

城市道路在城市化建設(shè)中有著舉足輕重的地位，城市道路的用地面積一般可以達到城市總用地面積的20%左右，隨著我國的城市化進程不斷提速與發(fā)展，在取得一系列矚目成績的同時，產(chǎn)生的問題也愈發(fā)明顯，在與生活密切相關(guān)的水的問題上，水資源短缺、洪水侵襲、城市內(nèi)澇等問題越來越引起關(guān)注。在以往的城市道路建設(shè)中，傳統(tǒng)排水模式采用設(shè)置在平石處的雨水口收集雨水，綠化帶往往設(shè)計成高于路面，路面雨水不能進入綠化帶入滲。在暴雨時期，雨水徑流量大而滲流量小，造成洪峰流量大，并且地面污染物隨之進入排水管道流入江河，洪水侵襲、城市內(nèi)澇、面源污染嚴(yán)重等問題突出。雖然通過提高市政設(shè)施的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來應(yīng)對這些問題，但設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的提高，意味著工程造價的加大以及后續(xù)維護管理的費用激增，效果有限也不能消除初期雨水帶來的污染問題，受建設(shè)場地等因素的制約，調(diào)蓄池、人工濕地實施的規(guī)模也受到一定的限制。于是，探索一種從源頭進行控制的排水模式顯得尤為重要，海綿城市理念在此基礎(chǔ)上得以提出，通過“滲、滯、蓄、凈、排”等多種技術(shù)，從源頭解決洪澇災(zāi)害、城市內(nèi)澇，削減徑流污染，最大限度地減少城市開發(fā)建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響，實現(xiàn)城市良好水循環(huán)。將海綿城市理念應(yīng)用在城市道路設(shè)計中是希望在保障城市排水能力增強、減少洪澇次生災(zāi)害的基礎(chǔ)上，提升城市生活用水資源、地下水資源，契合可持續(xù)的發(fā)展理念。

1 海綿城市理念基本內(nèi)涵和發(fā)展

海綿城市是指通過加強城市規(guī)劃建設(shè)管理，充分發(fā)揮建筑、道路和綠地、水系等生態(tài)系統(tǒng)對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，有效控制雨水徑流，實現(xiàn)自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發(fā)展方式。海綿城市希望城市像一塊“海綿”，從源頭將雨水暫時吸收存儲，再慢慢排放掉。在城市道路設(shè)計時，可以采用新型材料及設(shè)施使得道路具備滲水、儲水、凈水等功能。海綿城市建設(shè)一方面是環(huán)境保護，另一方面也注重城市的排水安全，實現(xiàn)城市對雨水的儲備和凈化功能，為現(xiàn)在倡導(dǎo)的水資源再利用、水資源保護提供有利的條件。

早在2012年，國務(wù)院就提出了類似于海綿城市規(guī)劃建設(shè)的思想，并且在早期對海綿城市的特點進行闡釋和分析。2015年10月，國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于推進海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》，正式宣布海綿城市推廣的開始。2017年，李克強總理在大會中也明確提到要更好地布置道路地下管道、加快對海綿城市的建設(shè)。由此可見，海綿城市建設(shè)符合生態(tài)環(huán)保的理念，在促進可持續(xù)發(fā)展的道路上，海綿城市建設(shè)可以發(fā)揮重要的作用。

2 海綿城市在城市道路中的設(shè)計要點

2.1 城市道路總體規(guī)劃

《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》要求城市道路在建設(shè)過程中保護好河流、湖泊、濕地等水生態(tài)敏感區(qū)，堅持生態(tài)為本、自然循環(huán)。充分發(fā)揮山水林田湖等原始地形地貌對降雨的積存作用，充分發(fā)揮植被、土壤等自然下墊面對雨水的滲透作用，充分發(fā)揮濕地、水體等對水質(zhì)的自然凈化作用，努力實現(xiàn)城市水體的自然循環(huán)。所以在城市道路的總體規(guī)劃時，要合理規(guī)劃道路的路線和空間布局，盡量避免新建道路對于原有水生態(tài)的占用和影響，同時，通過建設(shè)綠化帶、綠地等一系列設(shè)施，進一步加強對雨水的滯留、滲透和凈化等一系列工作。統(tǒng)籌發(fā)揮自然生態(tài)功能和人工干預(yù)功能，實施源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理，切實提高城市排水、防澇、防洪和防災(zāi)減災(zāi)能力。

2.2 城市道路斷面設(shè)計

基于海綿城市理念的城市道路斷面一般由機動車道、非機動車道、綠化帶、人行道、植草溝組成，充分利用綠化帶、植草溝、透水鋪裝的滲水、蓄水作用。

2.3 道路路面材料的選用

道路路面材料的選用對道路的整體質(zhì)量和設(shè)計使用壽命起著決定性的作用，考慮到城市道路車流量大、重型車輛多的情況，行車路面一般采用傳統(tǒng)的水泥混凝土或者瀝青混凝土，人行道采用透水磚鋪裝。

2.4 排水系統(tǒng)設(shè)計

除了傳統(tǒng)的城市道路雨水排水系統(tǒng)，即路面雨水——雨水口——市政雨水管網(wǎng)的“快排系統(tǒng)”外，基于海綿城市理念的城市道路還綜合考慮了綠化帶、植草溝等排水系統(tǒng)設(shè)計，在綠化帶、植草溝內(nèi)設(shè)計簡單生物滯留池，以生態(tài)保護為出發(fā)點，通過低影響開發(fā)設(shè)施降低路面雨水在徑流量控制、防積水、防澇方面的影響。

3 海綿城市理念的運用實例

3.1 工程概況

該城市道路位于常德海綿城市建設(shè)試點區(qū)的北部，總體呈東西走向，設(shè)計里程1.2 km，道路紅線寬度23 m=3 m （人行道） +2 m （綠化帶） +0.5 m （路緣帶） +2.5 m （非機動車道） +3.5 m（機動車道） +3.5 m （機動車道） +2.5 m （非機動車道） +0.5 m（路緣帶） +2 m （綠化帶） +3 m （人行道） ，雨水管道設(shè)置于道路中心線下。該項目海綿城市理念主要體現(xiàn)在人行道采用透水鋪裝，人行道外設(shè)置植草溝，綠化帶、植草溝均設(shè)計成簡易生物滯留池等方面。道路斷面詳見圖1。

圖1 基于海綿城市理念的道路斷面設(shè)計

3.2 海綿城市設(shè)施設(shè)計

本工程海綿城市設(shè)施主要應(yīng)用在人行道、綠化帶及人行道外植草溝，綠化帶、植草溝設(shè)計為簡易生物滯留池。人行道雨水一部分通過透水鋪裝下滲，多余部分流入綠化帶，路面雨水通過開口路緣石分散流入綠化帶，并在集中流入處采用鋪設(shè)碎石的方式緩解沖刷 （圖2）。綠化帶內(nèi)設(shè)置有溢流雨水口、穿孔透水管、防滲土工布等設(shè)施，溢流口頂部標(biāo)高高于綠地50～100 mm，溢流口間距為20～40 m，串聯(lián)溢流口個數(shù)不超過3個，防滲土工布由內(nèi)至外采用土工布 （200 g/m2）-HDPE防滲膜 （1.5 mm）-土工布 （200 g/m2） 的結(jié)構(gòu)形式，穿孔管采用PE實壁管，開孔率在1%～3%，綠化帶內(nèi)種植耐周期性水淹、根系發(fā)達、抗雨水沖刷并有一定的凈化污水能力的植物。

人行道采用透水鋪裝，采用彩色機制透水磚，透水系數(shù)≥0.01 cm/s，下鋪C20透水水泥混凝土基層透水系數(shù)≥0.05 cm/s，綠化帶、植草溝內(nèi)采用下凹式設(shè)計，結(jié)構(gòu)層次依次是綠化植被層、土壤種植層、水分過濾層、滲排水層和砂石層 （圖3） ，這種結(jié)構(gòu)方式對削減地面污染物的效果明顯[4]，相關(guān)研究表明，對COD、BOD5、SS等均有良好的去除效果，有利于雨水入滲補充地下水以及提升排入江河湖泊的水質(zhì)，可以顯著保護生態(tài)環(huán)境。下滲的雨水平時可以為植物補充水源，超出土壤飽和的雨水則通過溢流口、滲水管排入市政雨水管網(wǎng)，這樣不僅減輕了城市地下管道對于雨水的承載壓力，還能減少洪澇災(zāi)害的發(fā)生，增強海綿城市理念的實際應(yīng)用效果。

3.3 維護與管理

海綿城市設(shè)施維護與管理也是很重要的一個環(huán)節(jié)，應(yīng)定期修剪、補種種植的植被，檢查雨水入滲、透水管排水是否通暢，及時清進水口處、理植草溝中的垃圾、樹葉等沉積物，進水口不能有效收集路面徑流時，可以采取加大進水口規(guī)模的措施，當(dāng)檢查到滲水不暢、排空時間過長時，還需定期對表層土壤松土或進行置換。

圖2 海綿城市設(shè)施排水平面圖

4 結(jié)語

海綿城市建設(shè)是一項極其復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，在城市道路建設(shè)中應(yīng)用海綿城市理念也是整個海綿城市建設(shè)的一部分，它以“滲、滯、蓄、凈、排”的新設(shè)計理念轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)城市道路以快速排除雨水的設(shè)計理念，對減少城市洪澇災(zāi)害、改善水體質(zhì)量有著重要意義。如何把這一部分建設(shè)好、真正落實到位，這就要求參與城市道路建設(shè)的各方都要相互配合協(xié)作，綜合考慮各個方面的影響和制約關(guān)系，樹立起全新的環(huán)境保護意識，運用更先進的生態(tài)排水技術(shù)，在保障道路路基安全的基礎(chǔ)上，充分考慮城市道路對于積水的滲透、儲蓄和凈化的作用，為生態(tài)文明的建設(shè)作出積極貢獻。

圖3 海綿城市設(shè)施排水?dāng)嗝鎴D