海綿城市理念在市政道路排水施工中的應(yīng)用分析

秦成龍，虞潮洋

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)直接關(guān)系到城市發(fā)展水平，市政基礎(chǔ)設(shè)施包含城市建設(shè)的各個(gè)方面，其中，作為城市水循環(huán)系統(tǒng)重要部分的市政工程排水尤為重要。當(dāng)出現(xiàn)強(qiáng)降雨等惡劣天氣時(shí)，國內(nèi)許多城市的市政排水管網(wǎng)都會(huì)因排水能力不足導(dǎo)致內(nèi)澇現(xiàn)象，主要原因是市政排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)。因此，完善城市的市政排水管網(wǎng)可以提高城市的生活品質(zhì)和形象。近年來，以海綿城市理念為基礎(chǔ)的市政排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)成為了主流，在設(shè)計(jì)中結(jié)合城市發(fā)展特點(diǎn)，保障排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，充分發(fā)揮排水系統(tǒng)的作用[1-5]。

2 海綿城市的概念

海綿城市又被稱為“水彈性城市”，其主要原理就是強(qiáng)降雨天氣下，城市排水系統(tǒng)可以吸收和存儲(chǔ)雨水，然后雨水經(jīng)過排水系統(tǒng)得到滲透和凈化，當(dāng)在城市水資源匱乏時(shí)，可以釋放存儲(chǔ)的雨水，實(shí)現(xiàn)完善科學(xué)的雨洪管理和利用。海綿城市建設(shè)采用防滑、滲水特性較好的施工材料，同時(shí)以海綿城市為基礎(chǔ)進(jìn)行的路面景觀設(shè)計(jì)美化了城市的環(huán)境，改善了城市的小生態(tài)系統(tǒng)，城市的市容市貌得到了整體提升。與傳統(tǒng)的市政排水工程不同，傳統(tǒng)的道路建設(shè)是硬化路面、排水溝建設(shè)，側(cè)重雨水的快速排放，集中匯集。而海綿城市思維就是對(duì)城市進(jìn)行綠化，建設(shè)雨水花園、植物河溝等，側(cè)重雨水就地吸收、緩慢排放，有效防范內(nèi)澇發(fā)生。

3 海綿城市理念在市政排水設(shè)計(jì)中應(yīng)用的重要作用

3.1 提供設(shè)計(jì)指導(dǎo)，優(yōu)化工程規(guī)劃

隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，人民群眾對(duì)城市建設(shè)更加美好的期望提高，因而傳統(tǒng)的市政排水設(shè)施已經(jīng)嚴(yán)重影響了城市的生活需求，海綿城市建設(shè)的出現(xiàn)不僅具有城市排水功能，還具有蓄水與用水的作用，使城市雨水管理利用效率顯著提高。在市政排水工程設(shè)計(jì)中，海綿城市符合現(xiàn)代文明城市建設(shè)的發(fā)展趨勢，有效降低了城市內(nèi)澇災(zāi)害。

3.2 提高水資源利用率

基于海綿城市建成使用的城市排水工程，兼具吸水、蓄水、凈化水，利用水的多方面功能，當(dāng)城市水資源匱乏時(shí)，可以將存蓄的雨水轉(zhuǎn)化為城鎮(zhèn)生活用水，回收利用的雨水可以緩解城市水資源匱乏困境。海綿城市的推廣和建設(shè)使水資源得到高效地分配利用，提高水資源使用效率，符合新時(shí)代可持續(xù)發(fā)展的低碳環(huán)保、綠色生態(tài)城市發(fā)展理念。

3.3 提高城市空間的合理利用度

城鎮(zhèn)化的建設(shè)發(fā)展，帶來大量新增城市居民，在城市承載力有限的條件下，新增人口的涌入給城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施帶來考驗(yàn)。市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，尤其是排水系統(tǒng)的規(guī)劃和建設(shè)應(yīng)充分考慮這個(gè)問題。市政排水設(shè)施應(yīng)考慮城市的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，對(duì)人口數(shù)量和居住特點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，高效利用土地資源，實(shí)現(xiàn)市政排水的合理規(guī)劃。海綿城市的發(fā)展思路可以更加科學(xué)合理地利用城市空間，提高城市空間的使用效率。

4 工程實(shí)例

本項(xiàng)目位于鄭東新區(qū)的某主干道路，是該地近期開發(fā)建設(shè)的重點(diǎn)道路工程項(xiàng)目，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)遵循人與自然和諧統(tǒng)一的原則，采用海綿城市的設(shè)計(jì)理念，其內(nèi)容包括路面排水設(shè)計(jì)、多功能蓄水池、排水附屬設(shè)施布置、生態(tài)植草溝、車行道、人行道設(shè)計(jì)、綠化帶設(shè)計(jì)。

5 海綿城市理念在市政給排水設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

5.1 路面及結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水設(shè)計(jì)

城市道路與排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)相輔相成、互相影響，很多城市道路排水不暢，造成嚴(yán)重積水，嚴(yán)重影響城市交通出行。因此，對(duì)于市政排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，應(yīng)統(tǒng)籌全局考慮路面結(jié)構(gòu)與配套排水設(shè)施的匹配合理，路面寬度坡度與雨水匯集口的相關(guān)設(shè)計(jì)應(yīng)具科學(xué)合理，確保雨水季節(jié)路面積水有效排放。當(dāng)路面寬度較小，不利于排水時(shí)，可以設(shè)計(jì)單側(cè)坡度實(shí)現(xiàn)雨水排放。在本項(xiàng)目的路面設(shè)計(jì)中，對(duì)道路路面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，有利于道路積水的排放，同時(shí)，可以控制和預(yù)防路面裂縫現(xiàn)象。在對(duì)路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，需要考慮路面的實(shí)際坡度，以免影響道路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。此外，在道路中央隔離帶滲水位置處設(shè)計(jì)縱向盲溝，同時(shí)還需要設(shè)計(jì)排水管和集水井，利用盲溝收集雨水，并通過集水井和排水管進(jìn)行排放，增強(qiáng)對(duì)雨水的收集、排放效果。

5.2 建設(shè)多功能蓄水池

市政設(shè)施工程巨大，尤其是市政排水工程需要大量投資，因此，在進(jìn)行海綿城市設(shè)計(jì)時(shí)，要保障頂層設(shè)計(jì)的合理性。海綿城市設(shè)計(jì)源于日本，由于日本特殊的地理位置和環(huán)境，需要建設(shè)功能強(qiáng)大的市政排水工程。在日本排水系統(tǒng)中，多功能蓄水池作用顯著，蓄水池可以合理調(diào)配雨水資源，同時(shí)對(duì)城市微生態(tài)有積極效果。因此，本項(xiàng)目的排水工程設(shè)計(jì)借鑒這一成果，充分考慮城市的地理環(huán)境等因素，合理設(shè)計(jì)蓄水池，使雨水經(jīng)過地下排水管網(wǎng)匯集至蓄水池，經(jīng)過蓄水池的凈化處理后成為城市用水循環(huán)利用。

5.3 附屬設(shè)施的設(shè)計(jì)

排水附屬設(shè)施對(duì)排水工程也是不可或缺的，應(yīng)根據(jù)城市地理環(huán)境等特點(diǎn)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。在本項(xiàng)目的排水工程中附屬設(shè)施就是路緣石了，路緣石分為平緣石和立緣石，平緣石高度與周圍地面等高，這樣可以避免路面積水，確保雨水順利流入到綠化帶、雨井口；而立緣石一般比周圍地表要高，積水高度達(dá)到一定程度，再流入雨井口。同時(shí)，本項(xiàng)目的附屬設(shè)施也包括路肩邊溝，傳統(tǒng)的路肩邊溝使用材料為混凝土，不僅美觀性不足，而且起不到雨水凈化作用，反而經(jīng)常會(huì)發(fā)生堵塞，應(yīng)用海綿城市設(shè)計(jì)理念，采用植草溝代替路肩邊溝。

5.4 生態(tài)植草溝

綠化帶同樣是市政排水工程的重要組成部分，在海綿城市理念下，應(yīng)結(jié)合城市地形對(duì)綠化帶進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。綠化帶可以設(shè)計(jì)下凹形，綠化帶土壤選擇透水強(qiáng)的，并且土壤層用碎石和砂石配合，并在其上面種植綠植形成草溝。植草溝有很強(qiáng)的雨水收集能力，在道路橫坡位置設(shè)計(jì)草溝可以發(fā)揮其強(qiáng)大收集雨水能力，并在草溝土壤下面的砂石設(shè)計(jì)盲管，可以避免雨水滿而溢流。但是植草溝的設(shè)計(jì)會(huì)使路基經(jīng)常在雨水中浸泡，破壞路基結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定，可以在植草溝的底部和側(cè)面鋪一層土工布解決路基遭受浸泡的問題。

5.5 車行道中滲透海綿城市理念的設(shè)計(jì)

目前，我國道路普遍為柏油馬路，雨季來臨時(shí)柏油馬路透水能力不強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的道路積水，高溫增發(fā)會(huì)產(chǎn)生熱島效應(yīng)，同時(shí)影響地下水的補(bǔ)給。本項(xiàng)目結(jié)合海綿城市理念，馬路鋪設(shè)采用透水性較好的混凝土材料，確保能夠及時(shí)吸收雨水，避免路面積水，保障地下水系統(tǒng)的正常補(bǔ)給，然后在路面鋪設(shè)一層瀝青，確保大多數(shù)雨水直接流入道路兩側(cè)的盲溝中，同時(shí)防止雨量過多，影響材料的吸水性能。

5.6 人行道中滲透海綿城市理念的設(shè)計(jì)

人行道是市政工程的一部分，直接影響著城市居民的出行體驗(yàn)，在傳統(tǒng)的人行道路面上，經(jīng)常由于材料的透水性較差，雨天積水濕滑嚴(yán)重影響了行人的出行便捷。本工程基于海綿城市設(shè)計(jì)理念，人行道建設(shè)采用透水性較強(qiáng)的混凝土材料，提高路面雨水吸收效率，在補(bǔ)充地下水資源的同時(shí)，可以調(diào)節(jié)路面的溫度和濕度，改善局部氣候條件。但是，就目前的道路建設(shè)情況來看，由于部分城市經(jīng)濟(jì)能力有限，對(duì)海綿城市建設(shè)這種投資量大的工程預(yù)算有限，尤其是透水性好的材料價(jià)格比較高。因此，在市政排水工程設(shè)計(jì)時(shí)依然采用基層排水管來實(shí)現(xiàn)，通過傾斜管道在合理的范圍內(nèi)，達(dá)到良好的排水效果。

5.7 設(shè)計(jì)綠化帶

基于海綿城市這一新的方法，綠化帶設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)方面注意需要考慮：①綠化帶設(shè)計(jì)應(yīng)有滲透和過濾功能，雨季時(shí)，降雨可以通過綠化帶得到過濾并凈化，然后再鋪設(shè)綠植，收集并凈化后的雨水可以用作城市道路灑水等用途；②選用滲透性好的材料，將收集的雨水引入綠化帶內(nèi)，經(jīng)過滲透后，可以經(jīng)過地下盲管和排水管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)雨水的收集和排出；③綠化帶中應(yīng)配套設(shè)計(jì)導(dǎo)流設(shè)施，合理引導(dǎo)雨水流動(dòng)，防止內(nèi)澇破壞綠植。

5 結(jié)語

近年來，城市人口擴(kuò)張，城市版圖不斷擴(kuò)大，城市排水系統(tǒng)沒有得到相應(yīng)改善，尤其是老城區(qū)，由于地理環(huán)境受限，市政排水設(shè)施較差，內(nèi)澇現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，給城市設(shè)施和人民的財(cái)產(chǎn)安全造成了巨大損失。海綿城市理念給城市排水系統(tǒng)的建設(shè)帶來新思路，通過引入新的設(shè)計(jì)思路，市政排水系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的有效配合，城市排水效果得到了顯著改善，海綿城市為下一步生態(tài)化、現(xiàn)代化、低碳化城市的規(guī)劃建設(shè)提供了新思路。