“海綿城市”在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

崔欽善

（廣州市市政集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

現(xiàn)代社會(huì)人們的生態(tài)環(huán)保意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，對(duì)于自身所生活城市的要求也越來(lái)越高。而市政道路作為每個(gè)城市中最為基礎(chǔ)的公共設(shè)施，其設(shè)計(jì)方面的合理性與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)。因此在對(duì)市政道路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要以環(huán)保為前提，在其中融入海綿城市設(shè)計(jì)理念，下文便對(duì)其設(shè)計(jì)要素、設(shè)計(jì)原則進(jìn)行說(shuō)明。

1 海綿城市在市政道路中的設(shè)計(jì)要素

市政道路設(shè)計(jì)中，應(yīng)用海綿城市理念的設(shè)計(jì)要素有4個(gè)方面，分別為滲透、蓄水、滯留、凈化，具體如下。

（1）滲透。在當(dāng)前推進(jìn)城市化的背景下，各個(gè)城市中高樓矗立，瀝青柏油公路也成為常態(tài)。由于綠化面積逐年降低，城市自身的滲水能力也在下降，適逢雨季，雨水只能流入下水管道，這便造成了水資源的浪費(fèi)。而且若降水量過(guò)大，無(wú)法短時(shí)間利用下水道將雨水排干，極有可能造成內(nèi)澇。因此，海綿城市在市政道路中的核心設(shè)計(jì)要素便是增強(qiáng)滲透能力。

（2）蓄水。為秉承生態(tài)環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，在對(duì)市政道路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)著重考慮到水資源的循環(huán)利用問(wèn)題。而且蓄水功能還能加速城市排水，降低內(nèi)澇問(wèn)題發(fā)生的概率。可以說(shuō)，該項(xiàng)功能是海綿城市的標(biāo)志性功能。

（3）滯留。滯留指的是人為改變雨水的流向以及在某片區(qū)域的滯留時(shí)間，可以通過(guò)相關(guān)設(shè)計(jì)，對(duì)雨水的流動(dòng)速度以及流量進(jìn)行控制，緩解短時(shí)間內(nèi)大量降雨產(chǎn)生的排水高峰，還能夠給植物、綠化區(qū)域帶來(lái)充足的水分，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約灌溉水資源的目的。

（4）凈化。凈化是海綿城市中的核心功能，此項(xiàng)功能在雨水回收利用方面可以起到極為重要的作用。但此項(xiàng)功能具有一定針對(duì)性，當(dāng)前常用的凈化方法為生物凈化法以及土壤凈化法。生物凈化法指的是在一些海拔高度較低的區(qū)域，有目的性地種植一些特定的植物、培養(yǎng)特定的微生物，以此提高該片區(qū)域蓄水、滲水的能力，最后利用生物完成雨水的凈化。但此種辦法需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行使用，并考慮到所在地區(qū)的降水量以及生物的耐淹能力。土壤凈化法較簡(jiǎn)單，是利用土壤自然滲透實(shí)現(xiàn)雨水凈化，再通過(guò)蓄水池取出用于綠化灌溉、城市澆灑等。

海綿城市設(shè)計(jì)要素為滲透、蓄水、滯留、凈化，在市政道路設(shè)計(jì)中，要著重考慮這四個(gè)方面，將其應(yīng)用其中，從而達(dá)到合理利用水資源、緩解城市內(nèi)澇的目的。

2 海綿城市在市政道路中的設(shè)計(jì)原則

海綿城市設(shè)計(jì)理念一經(jīng)提出在各界取得較大反響，此項(xiàng)理念不僅可以緩解我國(guó)諸多城市頻繁發(fā)生的內(nèi)澇問(wèn)題，還能將降水凈化后收集，用于綠化、灑水、灌溉、生活用水等，大大緩解了相關(guān)部門的供水壓力，也符合當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。由于市政工程與其他工程存在差異，所以在應(yīng)用海綿城市設(shè)計(jì)理念時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循以下4點(diǎn)原則。

（1）經(jīng)濟(jì)性原則。因市政工程需要城市財(cái)政進(jìn)行支付，若超出政府預(yù)算，會(huì)給政府帶來(lái)較大的資金壓力，進(jìn)而影響城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)，所以，在將海綿城市設(shè)計(jì)理念融入市政道路中時(shí)，要在保證工程質(zhì)量、進(jìn)度的基礎(chǔ)上，最大限度降低工程造價(jià)，從而達(dá)到降低城市財(cái)政壓力的目的。

（2）生態(tài)性原則。海綿城市設(shè)計(jì)理念便是基于生態(tài)、環(huán)保所提出的，所以在應(yīng)用過(guò)程中，遵循生態(tài)型原則極為重要。因此，在對(duì)市政道路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不但要考慮到道路自身的吸水性、滲透性、滯留性，還要對(duì)綠化、道路景觀以及鋪裝等進(jìn)行綜合考量，最大限度提高市政道路的生態(tài)價(jià)值。

（3）因地制宜性。我國(guó)國(guó)土面積極為廣袤，各個(gè)地區(qū)的氣候、地質(zhì)條件均存在較大差異。所以，在對(duì)市政道路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要結(jié)合城市所在地區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行綜合考量，以科學(xué)合理為根本原則對(duì)道路進(jìn)行設(shè)計(jì)，并確保該項(xiàng)設(shè)計(jì)具備一定針對(duì)性，能夠?qū)Τ鞘邪l(fā)展、水資源節(jié)約提供良好的保障。

（4）預(yù)先性原則。就市政道路而言，作為城市的基礎(chǔ)設(shè)施，很可能建設(shè)完成后十幾年甚至幾十年都不會(huì)更換設(shè)計(jì)，即便有所修改也都是小范圍進(jìn)行修改。所以，在將海綿城市設(shè)計(jì)理念融入市政道路設(shè)計(jì)中時(shí)，設(shè)計(jì)人員要確保其可以在未來(lái)至少幾十年均能發(fā)揮作用。從該角度看，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)前，必須要做好前期的勘察工作、并運(yùn)用目前最為先進(jìn)的相關(guān)技術(shù)，對(duì)城市未來(lái)的發(fā)展方向以及氣候變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并將此點(diǎn)作為參考依據(jù)，確保參數(shù)的合理性，以此種方式增強(qiáng)海綿城市的預(yù)先性[1]。

3 海綿城市在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用措施

3.1 工程概況

為說(shuō)明海綿城市設(shè)計(jì)理念在市政道路設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用措施，本文以某市市政道路工程為例，對(duì)其中具體應(yīng)用措施進(jìn)行分析。該城市為海綿城市試點(diǎn)城市，試點(diǎn)區(qū)域?yàn)?0km2，核心施工區(qū)域?yàn)辇R山大道北段，此段道路全長(zhǎng)1600m，紅線寬度為60m。施工前存在多處積澇點(diǎn)以及安全隱患，雨水污染問(wèn)題較為嚴(yán)重。該項(xiàng)目的實(shí)際需求為以下3個(gè)方面。

（1）在設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)時(shí)，要在該城市自然條件的基礎(chǔ)上對(duì)該道路進(jìn)行整改，進(jìn)而提高對(duì)水資源的利用率，實(shí)現(xiàn)水資源的積存、滲透以及凈化。

（2）充分運(yùn)用海綿城市的相關(guān)技術(shù)，構(gòu)建新型排水系統(tǒng)，徹底解決該道路積澇問(wèn)題，具備應(yīng)對(duì)三十年一遇暴雨的能力[2]。

（3）該工程必須要體現(xiàn)生態(tài)理念，在對(duì)雨水系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，必須要兼顧景觀。

3.2 設(shè)計(jì)方案

齊山大道被中段的過(guò)河橋一分為二，北側(cè)地勢(shì)較低且平坦，南側(cè)地勢(shì)先緩后急，其排水方式為通過(guò)機(jī)動(dòng)車道與非機(jī)動(dòng)車道中間存在的排水溝排向濕地。為方便論述，下文將北側(cè)作為A段，南側(cè)作為B段。

3.2.1 A段源頭控制方案

A段機(jī)動(dòng)車道寬為11m，非機(jī)動(dòng)車道寬為4m，人行道寬為3m，綠化帶寬為15m。

該段改造方案為：將原有機(jī)動(dòng)車豎向排水溝進(jìn)行保留，并封閉其他排水溝。在機(jī)動(dòng)車道與非機(jī)動(dòng)車道中間建設(shè)寬度為1m的隔離帶，在隔離帶內(nèi)部每隔10m切割一個(gè)長(zhǎng)40cm，寬15cm的明溝，當(dāng)降水量較大時(shí)，機(jī)動(dòng)車道內(nèi)的積水便可以流向非機(jī)動(dòng)車道以及人行道，最終進(jìn)入道路兩側(cè)的綠化帶。在兩側(cè)綠化帶中設(shè)計(jì)滯蓄型草溝（圖1），此處可對(duì)雨水起到傳輸作用，傳輸至兩側(cè)的雨水花園中進(jìn)行儲(chǔ)存。其中草溝的蓄水深度設(shè)計(jì)約為10m，雨水花園的蓄水深度設(shè)計(jì)約為15m，以此種方式減少植物被雨水淹沒(méi)的時(shí)間。草溝位于人行道遠(yuǎn)離機(jī)動(dòng)車方向3m處，并在5m后設(shè)置雨水花園，需要注意的是雨水花園應(yīng)當(dāng)在沒(méi)有樹木遮擋的地方，并在建設(shè)過(guò)程中盡可能降低對(duì)周圍現(xiàn)有植被的破壞。

圖1 滯留型草溝設(shè)計(jì)

此方案中關(guān)鍵技術(shù)為雨水花園，其內(nèi)容如圖2所示。主要由三方面構(gòu)成，分別是蓄水層、溢流口以及種植層。其中蓄水層的作用是存儲(chǔ)間斷出現(xiàn)的積水，并將積水中存在的沉淀物以及雜物進(jìn)行排除。此部分高度設(shè)計(jì)為150mm。種植層是為植被的根系生長(zhǎng)提供空間，同時(shí)對(duì)積水也可以起到一定過(guò)濾作用。該工程中種植層選用的是吸水性能強(qiáng)、理化性能好并具備一定保濕能力的沙質(zhì)土壤，此種土壤中有機(jī)物與黏土含量極低，不會(huì)給積水造成二次污染。該層厚度需要以植被的品種為準(zhǔn)，比如植被為草本植物，預(yù)留200mm便可。溢流口在雨水花園的最上方，這樣便能夠與城市的總排水管道相連接，進(jìn)行統(tǒng)一處理[3]。

圖2 雨水花園設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目中雨水花園起到蓄水、凈水的作用，不但緩解了機(jī)動(dòng)車道與非機(jī)動(dòng)車道的排水壓力，還利用植被改善雨水的污染。

3.2.2 B段源頭控制方案

B段道路南側(cè)坡度較大，北側(cè)為緩坡區(qū)域，西側(cè)存在緩坡綠地以及微高綠地，東側(cè)多數(shù)為低矮綠地，并在西側(cè)存在自然水塘。從該角度來(lái)看，可以說(shuō)B段的本底條件較好。且道路兩側(cè)五米內(nèi)基本不存在灌木以及喬木，這便為后續(xù)的改造提供了良好的條件。

B段改造方案與A段改造方案基本相同，也設(shè)置了雨水花園，存在差異的是B段設(shè)計(jì)方案在植草溝處進(jìn)行了改變，并增加了雨水前置塘以及透水停車場(chǎng)，上述三種技術(shù)也是B段應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，具體內(nèi)容如下[4]。

上文提到植草溝在整體設(shè)計(jì)方案中所起到的是傳輸雨水的作用，但B段的南部坡度較大，如果采用A段的植草溝很難起到良好的滯留效果。因此，在B段中需要在植草溝間隔20m處額外設(shè)置鵝卵石，以此種方式降低雨水的流動(dòng)速度，進(jìn)而提升其滯留效果，其設(shè)計(jì)圖如圖3所示。

圖3 B段卵石植草溝

雨水前置塘的種類主要分為兩種，濕塘與干塘。濕塘指的是長(zhǎng)期有水，干塘指的是只有在梅雨季節(jié)才存在水分。前置塘通常會(huì)在湖泊或河流周圍等地勢(shì)較低處設(shè)置，從而達(dá)到水位保持的目的，而干塘并不需要保持水位，因此該工程選擇使用干塘。在干塘進(jìn)水口設(shè)置了相應(yīng)的消能裝置，用來(lái)降低雨水的流動(dòng)速度，并將其作為前置塘進(jìn)水的預(yù)處理措施，該裝置能夠去除水中存在的重金屬污染，最大限度保證塘內(nèi)的潔凈程度。該方案中前置塘的長(zhǎng)寬比以及坡度比均為4:1。

由于B段道路附近存在公園，為保護(hù)人們的財(cái)產(chǎn)安全，將公園停車場(chǎng)改造為透水生態(tài)停車場(chǎng)，該停車場(chǎng)在地表選擇了硬化鋪裝，以此增強(qiáng)對(duì)車輛的支持力，并在硬化鋪裝下設(shè)置了透水鋪裝，所選用材料為直徑3cm的粗砂，并鋪設(shè)厚度10cm的透水混凝土、20cm厚的礫石，并選用公稱直徑為100mm的滲排管，將滲排管直接連接至雨水花園的溢流口，上述施工的整體寬度約為6m，具體施工方案如圖4所示。

圖4 透水停車場(chǎng)施工方案

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，將海綿城市設(shè)計(jì)理念融入市政道路設(shè)計(jì)中可以有效改善城市內(nèi)澇現(xiàn)象，本文以某市市政道路改造工程為例，通過(guò)分析其施工方案說(shuō)明了海綿城市在市政道路設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用措施。從該工程的應(yīng)用情況來(lái)看，不論是雨水花園、前置塘、卵石植草溝、透水停車場(chǎng)均可以解決齊山大道的積水問(wèn)題，并且雨水花園與植草溝能夠存儲(chǔ)大量雨水，這便緩解了城市的供水壓力以及排水壓力，完美符合生態(tài)環(huán)保的理念。