“海綿城市”理念在市政道路設(shè)計(jì)中的運(yùn)用分析

石 鵬,張露景

（華昕設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司,江蘇 無(wú)錫 214026）

0 引言

市政道路的設(shè)計(jì)質(zhì)量是其建設(shè)質(zhì)量的重要保障，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循規(guī)范的設(shè)計(jì)原則：不僅要滿足城市總體規(guī)劃的要求，避免市政道路建設(shè)和周邊規(guī)劃用地產(chǎn)生沖突，還應(yīng)當(dāng)密切配合其他路網(wǎng)現(xiàn)狀及規(guī)劃，確?？梢赃_(dá)到城市路網(wǎng)層次分明、功能完善以及交通流轉(zhuǎn)快捷等要求；不僅要遵循環(huán)保節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展的原則，還要滿足城市交通功能的要求；不僅要因地制宜，還要貫徹“海綿城市”的理念。該文就“海綿城市”理念在市政道路設(shè)計(jì)中的運(yùn)用策略進(jìn)行分析。

1 建設(shè)海綿城市理論的意義

近年來(lái)，我國(guó)城市的暴雨、內(nèi)澇災(zāi)害頻繁發(fā)生，對(duì)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通等社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了巨大的影響。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，70%以上的城市在暴雨和泄洪的雙重作用下，內(nèi)澇的發(fā)生頻率逐年增加，這是一個(gè)刻不容緩的問(wèn)題。造成城市內(nèi)澇的原因，既有氣候因素，也有城市建設(shè)因素。從氣候角度看，主要是因?yàn)槿蜃兣⒔邓峙洳痪?、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生。降雨的突然增加導(dǎo)致了城市的積水；從城市建設(shè)的角度來(lái)看，主要是因?yàn)槌鞘械缆返挠不瘏^(qū)域太大，綠化面積太小，導(dǎo)致了城市道路的通水量不足。整個(gè)城市的吸水性和排水性都很差，造成了降雨季節(jié)的雨水大量積累，產(chǎn)成了積水，對(duì)社會(huì)產(chǎn)生了諸多不利的影響[1]。

2 海綿城市的概念

海綿城市是一座可以像海綿那樣具備相對(duì)高的靈活性的城市，打破了以往“以排為主”的城市雨水治理模式，依托于道路、水系等多種基本設(shè)計(jì)，可以很好地適應(yīng)環(huán)境的改變，同時(shí)兼顧各個(gè)功能的使用和維護(hù)。最大限度地降低對(duì)環(huán)境的損害，不僅可以防止洪水的產(chǎn)生，還可以實(shí)現(xiàn)雨水資源化，使水資源得到有效的利用，從而可以調(diào)整水的生態(tài)平衡，并使地下水得到有效的恢復(fù)[2]。在海綿城市建設(shè)中，首要的原則就是以生態(tài)為本，采取一系列措施把自然和人為的有機(jī)結(jié)合起來(lái)，以確保城市的正常排水；盡量做到城市雨水的蓄積、滲透、凈化，以實(shí)現(xiàn)城市雨水資源的循環(huán)再利用和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。在建設(shè)和設(shè)計(jì)中，必須協(xié)調(diào)自然降水、地下水、地表水三者的關(guān)系，并盡可能實(shí)現(xiàn)循環(huán)、協(xié)調(diào)供水。海綿城市建設(shè)的關(guān)鍵在于解決城市發(fā)展過(guò)程中遇到的降雨問(wèn)題，既有因雨水流動(dòng)而導(dǎo)致的缺水問(wèn)題，也有因降雨而導(dǎo)致的積水問(wèn)題。

3 海綿城市道路排水設(shè)計(jì)要素

3.1 滲

傳統(tǒng)的城市道路通常以硬面鋪裝為主，會(huì)破壞原有的水文生態(tài)環(huán)境。為了滿足海綿城市道路“滲”的要求，需要將硬化路面改為透水型的水泥或?yàn)r青混凝土路面，這樣雨水落下可通過(guò)透水路面排至地下水，在雨水滲透期間還可以通過(guò)其他LID 設(shè)施將雨水凈化。

3.2 蓄

目前全球水資源整體比較匱乏，而雨水是重要的水資源之一。海綿城市的“蓄”就是將降雨蓄積起來(lái)，以供后期使用。但是在蓄積雨水時(shí)，不應(yīng)破壞原有生態(tài)，否則可能會(huì)積水成災(zāi)。城市常用的蓄水設(shè)施有蓄水模塊和蓄水地下池。蓄水模塊屬于預(yù)制結(jié)構(gòu)，一般是用防水布包裹埋于地下，并在內(nèi)部安裝進(jìn)出水管，水泵和檢查井才能投入運(yùn)營(yíng)；蓄水地下池是直接在地下開(kāi)挖的一種雨水儲(chǔ)存裝置。

3.3 滯

海綿城市中“滯”的理念是通過(guò)雨水花園、雨水塘等設(shè)施將雨水滯留，降低地表雨水徑流。其中雨水花園是指在道路周圍綠草地區(qū)域內(nèi)部栽植各種花草，花草的根部不僅可以滯留雨水，還可以吸收雨水中的陰陽(yáng)離子；雨水塘一般是利用現(xiàn)有魚(yú)塘或池塘建造，可作為雨水流經(jīng)路徑的終點(diǎn)。同時(shí)，在雨水塘還要種植一些耐濕的草本或灌木護(hù)坡[3]。

3.4 凈

雨水流經(jīng)市政道路沿線各個(gè)LID 設(shè)施后都可能被凈化。按照雨水收集區(qū)域的不同，可將海綿城市雨水凈化體系劃分為三大類，即居住區(qū)凈化、工業(yè)園區(qū)凈化、市政公共區(qū)域凈化；按照雨水凈化原理的不同，可劃分為土壤滲透凈化、人工濕地凈化、生物凈化，其中人工濕地凈化雨水效果最好。人工濕地包括濕地植物、濕地填料、卵石濾水層等部分。經(jīng)過(guò)上行流池和下行流池兩次凈化后才能排到下游清水池。

3.5 用

雨水在經(jīng)過(guò)滲、蓄、滯、凈等流程后，可用于建筑施工、綠化灌溉、洗車、抽水馬桶、消防等領(lǐng)域，以達(dá)到節(jié)約用水的目的，并緩解城市洪澇災(zāi)害的沖擊。

4 “海綿城市”理念在市政道路設(shè)計(jì)中的運(yùn)用策略

4.1 綠化帶的運(yùn)用

綠化帶在市政道路設(shè)計(jì)中具有較大的占比，同時(shí)也發(fā)揮著重要的基礎(chǔ)作用，為了更好地儲(chǔ)存雨水，應(yīng)當(dāng)提升綠化帶設(shè)計(jì)的科學(xué)性。機(jī)動(dòng)車道與非機(jī)動(dòng)車道的道路雨水可以通過(guò)路面橫向坡度向機(jī)非隔離帶中排放。

綠化帶的設(shè)計(jì)首先應(yīng)保證綠化帶高度低于道路本身高度，總高度應(yīng)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符合，避免超過(guò)預(yù)定高度范圍。綠化帶不僅可以對(duì)空氣中的粉塵進(jìn)行吸收，達(dá)到凈化空氣的目的，同時(shí)還可以吸收雨水避免路面積水。在綠化帶設(shè)計(jì)中首先需要對(duì)雨水收集問(wèn)題引起重視，可以在市政道路中設(shè)置下凹式綠化帶，下凹綠化帶標(biāo)高低于臨近路緣石20～25 cm，路緣石采用開(kāi)口路緣石，確保管道系統(tǒng)和綠化帶的有效銜接，為雨水可以順利進(jìn)入綠化帶提供保障。當(dāng)周邊道路雨水進(jìn)入下凹綠地中時(shí)，應(yīng)在入口處布置消能設(shè)施。其次，還應(yīng)當(dāng)關(guān)注雨水過(guò)濾問(wèn)題，主要是將過(guò)濾結(jié)構(gòu)層布置在下凹式綠化帶位置，由上向下可以采用透水土壤、人工填料層、級(jí)配碎石或其他有滲透作用的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)材料，在碎石層中應(yīng)鋪設(shè)透水盲管并連接到下凹綠地中布置的溢流設(shè)施，遇到雨水量過(guò)大的情況可以利用綠化帶中的溢流系統(tǒng)將雨水順利排到市政管網(wǎng)完成循環(huán)利用。綠化帶設(shè)計(jì)不僅要滿足城市綠化需求，還應(yīng)當(dāng)滿足城市雨水收集要求[4]。

4.2 車行道的運(yùn)用

在“海綿城市”理念下進(jìn)行車行道設(shè)計(jì)，應(yīng)深入分析行車道地面性能，并且還應(yīng)對(duì)地下水高度進(jìn)行充分考慮，以此為依據(jù)選擇合理的滲透性材料，確保可以達(dá)到雨水滲透要求及標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)還應(yīng)合理增加透水裝置，促進(jìn)車行道雨水滲透性能的提升，既有利于地下水的補(bǔ)充，還能夠緩解路面積水所引發(fā)的路面病害問(wèn)題。車行道面層與上基層設(shè)計(jì)時(shí)可采用透水材料，在對(duì)下基層進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)設(shè)置非透水性材料，再配合使用市政排水管道，確保雨水可以順利流到車行道周邊綠化帶以及城市雨水管網(wǎng)，防止路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)積水，造成破壞。

4.3 人行道的運(yùn)用

在應(yīng)用“海綿城市”理念進(jìn)行市政道路人行道設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)具有開(kāi)放擴(kuò)散性的路面材料進(jìn)行充分利用，確保水流可以有效滲透。人行道設(shè)計(jì)采用彩色透水混凝土或透水磚，同時(shí)涂抹彩色透水涂料，不僅可以預(yù)防路面積水，還能夠避免雨水快速滲透，既有利于土壤水分的保持，還能夠達(dá)到補(bǔ)充地下水儲(chǔ)量的目的，為維持地下環(huán)境平衡提供保障。透水涂層獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)可以在有效吸熱的基礎(chǔ)上對(duì)熱能進(jìn)行儲(chǔ)存，在對(duì)路面溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，有效調(diào)整城市濕度以及溫度，以降低城市熱島效應(yīng)發(fā)生的概率。另一方面，透水涂層還可以利用其較高的孔隙率對(duì)城市噪聲進(jìn)行吸收，在一定程度上緩解城市噪聲污染問(wèn)題。合理應(yīng)用透水涂料頂層、基層以及緩沖層，依據(jù)實(shí)際需求選擇透水混凝土層或者透水磚層路面設(shè)計(jì)，可以獲得不同的人行道排水效果。一般情況下，路面孔隙率與減少?gòu)搅鞯男Ч拭黠@的正相關(guān)關(guān)系。為了更加有效地收集雨水，對(duì)徑流進(jìn)行控制，合理應(yīng)用凹形綠地、人工濕地、雨水蓄水池等技術(shù)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面調(diào)查的基礎(chǔ)上，對(duì)人行道路面坡度進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，最大限度提升人行道的排水效率。為了實(shí)現(xiàn)資源的二次利用，可以將雨水收集以及凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)在人行道下部，同時(shí)將礫石層設(shè)計(jì)在人行道兩邊，配合下部雨水收集系統(tǒng)再次利用雨水。

以長(zhǎng)沙市中心城區(qū)東部的西龍路“海綿城市”設(shè)計(jì)為例，主要對(duì)人行道以及非機(jī)動(dòng)車道進(jìn)行透水鋪裝，配套生態(tài)樹(shù)池和下凹式生物滯留帶。考慮到該城市雨季長(zhǎng)、雨量大的特點(diǎn)以及城市雨水匯流的形成主要集中于城市各類建筑、設(shè)施、道路等硬質(zhì)墊面下的情況，對(duì)其進(jìn)行海綿化改造，確保部分雨水可以通過(guò)人行道的透水鋪裝下滲，對(duì)雨水年徑流總量、懸浮物總量進(jìn)行源頭處的削減，分別對(duì)人行道和非機(jī)動(dòng)車道進(jìn)行透水鋪裝，可以將人行道透水鋪裝分為6 cm 厚的透水磚面層、3 cm 厚的中粗砂找平層，在兩者之間設(shè)計(jì)透水土工布作為墊層。在最底部的人行道基層中結(jié)合排水管道和排水井設(shè)計(jì)滲透盲管，保證透水鋪裝的有效滲透和排水[5]。

4.4 雨水口的運(yùn)用

雨水口能對(duì)路面雨水進(jìn)行收集，一般將其設(shè)計(jì)在機(jī)動(dòng)車道以及非機(jī)動(dòng)道的邊緣部位。在應(yīng)用“海綿城市”理念進(jìn)行雨水口設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)在傳統(tǒng)雨水口設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上增設(shè)截污裝置，以降低和防止污染物對(duì)水體產(chǎn)生影響。另外，在設(shè)計(jì)過(guò)程還應(yīng)利用路緣石有效連接雨水口?？梢栽O(shè)計(jì)與市政道路高度相同的路緣石，面對(duì)大量降雨時(shí)可以順利向周邊綠化帶排放雨水，為后續(xù)雨水收集創(chuàng)造有利條件。也可以設(shè)計(jì)高于路面設(shè)計(jì)標(biāo)高大約15 cm 的路緣石，確保雨水可以順著排放位置輸送至雨水口內(nèi)，對(duì)雨水堆積問(wèn)題進(jìn)行有效緩解。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以根據(jù)具體排水要求，合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案，對(duì)雨水徑流效果進(jìn)行充分考慮。

常見(jiàn)雨水口選型經(jīng)常出現(xiàn)一些錯(cuò)誤，孔徑又小又少，雖然截污能力較強(qiáng)，但極易堵塞，從而導(dǎo)致內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。所以，雨水口要結(jié)合項(xiàng)目和雨水流量合理選型。

4.5 生物滯留帶的運(yùn)用

生物滯留帶的設(shè)計(jì)是滿足“海綿城市”思想的關(guān)鍵方法，可借助優(yōu)化設(shè)計(jì)植被的方式，將雨水進(jìn)行高效滯留與儲(chǔ)存，利用生物原理對(duì)雨水加以凈化。針對(duì)城市環(huán)境較為溫和的特征，在平均降水量較多的地區(qū)可加強(qiáng)對(duì)生物滯留帶的設(shè)計(jì)，提升水處理能力，達(dá)到雨水蓄調(diào)的目的，增加雨水在市政道路中的滲透面積，保障城市生態(tài)環(huán)境的多樣性。綠化帶屬于生物滯留帶中的重要組成部分，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)考慮到城市水循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行，按照城市每年的降水特點(diǎn)全面開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，如降水季節(jié)、降水量、蒸發(fā)量等有關(guān)參數(shù)，設(shè)計(jì)出滲透功能更強(qiáng)的綠化帶。在降水之時(shí)，雨水通常會(huì)經(jīng)由道路表面、路緣石等進(jìn)入綠化帶中，對(duì)景觀植物完成灌溉，其他雨水則會(huì)經(jīng)由溢流管直接流往地下排水系統(tǒng)中，形成立體式排水機(jī)制。機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)車道間要設(shè)計(jì)好滯留帶，便于將路面的積水經(jīng)由綠化帶加以引流處理，進(jìn)入到排水溝、下沉式綠地區(qū)域中實(shí)現(xiàn)路面積水迅速排出的目標(biāo)。道路兩側(cè)可考慮種植耐寒類植物，如旱柳、水杉等，可起到強(qiáng)化道路排水性能、提升城市美觀度、營(yíng)造和諧生態(tài)環(huán)境的作用[6]。

除此之外，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該關(guān)注凈化裝置的使用，對(duì)水資源進(jìn)行凈化，采用物理、化學(xué)、生物方法綜合運(yùn)用的理念，降低各類污染物的產(chǎn)生，按照道路的定位、排水性能、景觀建設(shè)的實(shí)際情況加以設(shè)計(jì)，能夠在雨水下滲中對(duì)水資源進(jìn)行凈化處理，優(yōu)化水質(zhì)，而對(duì)于超過(guò)道路滲透能力部分的水資源可匯集在蓄水設(shè)備中，再經(jīng)由雨水管道系統(tǒng)進(jìn)行處理即可。

4.6 邊坡防護(hù)的運(yùn)用

以往城市道路設(shè)計(jì)主要應(yīng)用的護(hù)坡技術(shù)包括景觀美化、植草、灰漿等，為了進(jìn)一步增強(qiáng)護(hù)坡效果，通常還會(huì)結(jié)合應(yīng)用擋土墻、護(hù)面墻以及預(yù)制板等。應(yīng)用“海綿城市”理念進(jìn)行邊坡護(hù)坡設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)以土壤類型為依據(jù)，對(duì)施工方法及工藝進(jìn)行合理選擇，采用的環(huán)保措施包括人造草坪、草皮平鋪、草坪噴霧器以及土工網(wǎng)植草等。另外，還可增加邊坡植被密度，對(duì)雨水積聚、水土流失、滑坡以及斜坡失穩(wěn)等問(wèn)題進(jìn)行有效防范。生態(tài)護(hù)坡技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)增強(qiáng)人工與自然植被的融合性，在生態(tài)護(hù)坡中協(xié)調(diào)布置喬木、灌木以及草類植物等，確保生態(tài)護(hù)坡上的植被可以保持平衡狀態(tài)。開(kāi)挖石質(zhì)邊坡會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，并且難以在短時(shí)間內(nèi)修復(fù)，因此應(yīng)充分考慮巖層性質(zhì)，以層狀脈為依據(jù)對(duì)坡速進(jìn)行適當(dāng)降低，同時(shí)還可以將植草帶鋪設(shè)在坡腳處，也可以在植草帶底部設(shè)計(jì)盲溝，為過(guò)濾和排出雨水創(chuàng)造有利條件。

邊坡設(shè)計(jì)不宜采用垂直邊坡，需經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)校核，與景觀、結(jié)構(gòu)專業(yè)配合，起到邊防防護(hù)的同時(shí)，滿足安全需求和景觀視覺(jué)的享受。

海綿城市能否起到有效作用，最關(guān)鍵的是找到整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，根據(jù)道路低點(diǎn)，劃分具體的匯水分區(qū)。根據(jù)片區(qū)雨洪模擬計(jì)算，在下游雨水暢通的情況下，50/100年一遇暴雨時(shí)，道路存在幾個(gè)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。根據(jù)內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的具體位置選擇合適的海綿設(shè)施，設(shè)計(jì)滿足所需的調(diào)蓄容積，從而達(dá)到“真”海綿的作用。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，市政道路設(shè)計(jì)應(yīng)遵循滿足總體規(guī)劃要求、可持續(xù)發(fā)展要求、城市交通功能要求、節(jié)約資源要求以及城市環(huán)境面貌要求的設(shè)計(jì)原則。面對(duì)城市市政道路所存在的一系列問(wèn)題以及嚴(yán)重的城市內(nèi)澇問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)注重“海綿城市”理念的應(yīng)用，在綠化帶、車行道、人行道、雨水口、生物滯留帶以及邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)都應(yīng)合理運(yùn)用“海綿城市”理念，提升城市蓄水以及凈水能力。