海绵城市理念在市政道路设计中的应用

代景旺，王绍华

(天津市政工程设计研究院，天津 300453)

2016年4月，天津市被列为海绵城市试点城市。为减少城镇开发建设行为对自然水文环境和水生态环境的破坏，将天津市建设成“自然积存、自然渗透、自然净化”的海绵城市，缓解城市化过程中带来的水生态破坏、水环境污染、水资源短缺、水安全风险、水文化消失等问题，因地制宜地选用海绵城市的技术措施。

海绵城市理念下的城市道路结构设计需要遵循“渗、滞、蓄、净、用、排”的发展原则，实现对道路作用的充分挖掘，加强道路交通和城市发展建设的有效融合，实现对自然资源的合理高效利用。市政道路工程中应用的海绵城市技术措施主要包括：透水路面、生态树池、雨水花园、环保型雨水沟、植草沟等。市政道路建设由于其涉及专业多、综合性较强的特点，在规划设计中主要可以通过优化横断面布置、与周边地块及绿地设计协调、选择具有渗水性能的路面结构等方式实现海绵城市的功能。城镇道路海绵城市控制目标应以削减地表径流与控制面源污染为主、雨水收集利用为辅。机动车道雨水应以调蓄排放为主，人行道雨水应以入渗为主。

塘沽湾新城占据天津市滨海新区地理中心区位，海河湾区，紧邻塘沽老城区、自贸区和经济技术开发区。充分利用便捷的交通条件，塘沽湾以休闲与居住功能为主，并与滨海新区商务金融区专业服务经济差异互补。利用海河沿岸的天然优势，构建复合型、立体化、多功能的绿色生态体系，通过退堤、盐碱化治理等手段将沿岸生态景观体系融为一体，通过注入多样性的功能活动，设计低干扰的自然环境以及低能源消耗的基础设施。

在塘沽湾新城的开发建设过程中，积极融入海绵城市的理念，从区域总体布局的角度统筹公园建设、路侧绿化与市政道路设计的协调，形成比较完善的雨水收集、利用、调蓄排放的系统。设计主要选择与海河平行布置的滨河景观路——海河南路，以及规划有路侧绿化带的国兴路，将市政道路设计与公园绿地相结合，优化设计方案，实现海绵城市的功能。

1 总体方案

海河南路为沿海河布置的城市次干路，道路红线宽度为30 m，海河南路与海河之间为滨河公园绿地，道路设计与滨河公园设计结合，公园绿地内设置生态集水沟用于拦截、渗滤路面雨水。国兴路为城市主干路，道路红线宽度为50 m，道路两侧红线以外各有5～15 m的路侧绿化带，绿化带内布置生态边沟，用于收集非机动车道及人行道雨水。

2 海绵城市设计

2.1 平面及横断面方案

海河南路线位与海河平行，曲线段均面对海河方向。横断面设计采用三幅路形式，机动车道、非机动车道及人行道均为面向海河的单向坡，侧分带侧石外露高度15 cm，每隔15 m设置一处1 m宽开口，非机动车道、人行道与机动车道统一高程。道路范围内不设雨水收水井，雨水除通过透水路面就地渗透以外，经地表径流通过侧分带开口汇入海河一侧的生态集水沟内，雨水经生态集水沟净化后收集。如雨量过大，过量雨水进入沿海河绿地，由公园绿地设计统一考虑该部分雨水的利用。

图1 海河南路平面设计

图2 海河南路横断面设计

国兴路采用四幅路断面形式，侧分带内侧侧石外露高度15 cm，侧分带外侧与非机动车道、人行道为统一高程并设置坡向路外的横坡，人行道外侧路侧绿带内设置生态边沟。中央分隔带内雨水就地渗透利用，机动车道雨水经过收水井直接调蓄排放，非机动车道及人行道范围内雨水通过透水路面渗透后，经地表径流汇入路侧生态边沟内，生态边沟内设置溢流井，过量雨水仍排入市政排水管道。

图3 国兴路平面设计

图4 国兴路横断面设计

2.2 路面结构方案

考虑国兴路为城市主干路，繁重的交通需求对路面结构质量要求较高，且车辆尾气对路面污染较严重，机动车道采用常规的不透水路面结构。海河南路考虑为滨河景观路，以小汽车交通为主，机动车道采用排水路面。国兴路、海河南路的非机动车道和人行道均采用全透结构，其中非机动车道路面结构为：4 cm彩色透水混凝土+20 cm普通透水混凝土+25 cm级配碎石，总厚度为49 cm，人行道路面结构为6 cm彩色透水花砖+3 cm粗砂垫层+15 cm透水混凝土+25 cm级配碎石，总厚度49 cm。考虑冬季积水的冻胀作用对结构的破坏作用，在透水结构底部设置20×20 cm的碎石盲沟，外覆土工布作为反滤层，碎石中间布置PVC集水管，将过量的雨水就近导入路侧生态集水沟或生态边沟。

2.3 水量计算

海河南路与公园绿化统筹考虑，雨水资源全部利用，不进行水量核算。国兴路路侧生态边沟水量计算考虑截留降雨深度30.4 mm，径流系数0.3。根据极限强度法，可算出降雨深度大于30.4 mm时的降雨强度为291.5 L/(s*hm2)。根据表1中水量计算结果确定生态边沟顶宽2.5 m，深0.3 m，有效水深0.2 m。

表1 生态边沟水量计算

图5 降雨历时(纵坐标为暴雨强度，横坐标为降雨历时)

2.4 海绵城市相关指标分析

选取综合径流系数、年径流总量控制率、年径流污染控制率三个指标，进行设计方案海绵城市理念的应用效果。不透水沥青路面径流系数取0.9，表层透水沥青路面径流系数取0.5，非机动车道及人行道透水铺装径流系数取0.3，绿地径流系数取0.15。根据不同类型铺装面积比例，计算综合径流系数：海河南路为0.33，国兴路为0.6。对应于降雨深度30.4 mm的年径流量控制率为79%。年径流污染控制率大于40%。

3 结 论

(1)塘沽湾新城海河南路和国兴路的建设融入海绵城市理念，综合利用了优化道路横断面布置、透水路面、生态集水沟、生态边沟等技术手法，实现了海河南路道路范围内雨水资源的全部利用，国兴路慢行系统及绿化带内雨水资源的充分利用。海河南路综合径流系数小于0.33，国兴路综合径流系数小于0.6；对应于降雨深度30.4 mm的年径流量控制率为79%；年径流污染控制率大于40%。

(2)市政道路中应用海绵城市理念应结合周边地块规划、道路线型、横断面分幅等因素，因地制宜地选择海绵城市技术措施，在保证道路使用功能和结构强度要求的前提下优化断面布置，突破道路红线的限制系统布置海绵城市系统。

(3)对于冰冻地区透水路面结构的应用，不仅需要考虑透水结构对雨水渗、滞的功能，同时需要考虑冬季积水冻胀作用的影响，可通过在透水结构底部设置碎石盲沟，及时排除冬季融雪水，避免出现积水。