“海绵城市”理念在市政道路给排水设计中的应用

蒋秀荣

（烟台市规划设计研究院有限公司，山东 烟台264003）

1 引言

随着我国城市化进程的快速发展，城市建设过程中内涝、水资源短缺、雨水径流污染等问题日益严峻【1】。为了从根源上缓解这些问题，实现对水资源的合理利用，建设可持续发展的城市生态环境，建立新型雨水排放系统，提出了“海绵城市”的理念。该理念已经逐步应用于城市发展的各个方面，在城市道路结构设计中应用“海绵城市”理念，可以让城市的道路与周边的环境更好地进行结合，在下雨时能够表现出良好的吸水、蓄水、渗水、净水功能，在面对自然灾害和适应环境变化方面表现出良好的“弹性”，为现代化城市的可持续发展奠定了坚实的基础【2】。

2 海绵城市理念的基本内涵

海绵有2 个特征，分别为力学特征和水分特征。其力学特征是指海绵本身在受力过程中的回弹、压缩、恢复等性质；水分特征是指海绵与水作用时的吸水、保水、释水等性质。所谓“海绵城市”是借用“海绵”的特征来比喻城市吸附功能的一种形象表达。海绵城市在面对外界的不利环境影响时会表现出良好的弹性，在丰水期，海绵城市可以及时吸收多余的水分，并将其存储；待枯水期，海绵城市则将之前存储的水释放实现再利用。从城市雨水管理角度来看，海绵城市与传统的“以排为主”的理念不同，它是一种可持续的城市建设模式，通过渗、滞、蓄、净、用、排等多种生态化手段，使整个城市更加容易适应新的环境。

3 海绵城市理念下的道路排水结构设计

在长期的建设发展过程中，城市的道路路面部分采用沥青混凝土和水泥混凝土，这些材料的渗透性较差，导致无法使地面的积水及时下渗，这是造成城市出现洪涝灾害的首要原因。因此，基于海绵城市的理念，在选择道路路面材料时有着更高更为特殊的要求。关于机动车道需要依据车辆类型、数量以及水污染程度来确定透水材料，使地表与道路能够有效连通在一起。对于人行横道则可以不考虑水污染的因素，采用全透水铺砖。行车道在设计时路面材料可以采用透水型沥青，使得路面上的积水可以快速地渗入预留的排水管道中，再由排水管道将水汇入储水设施中，进而实现水资源的循环再利用。应采用透水性好的材料作为路基压实材料，避免面层水下渗后滞留于面层、基层之间，能够快速渗透至下部自然土体内。

目前使用的主要透水性材料有：透水性水泥混凝土、透水性沥青、透水砖等，如图1 所示。

图1 海绵城市路面排水常用铺装材料

4 海绵城市理念在市政道路排水设计中的应用

4.1 道路横断面设计

传统的城市道路横断面设计方法是通过横向坡度让其向外倾斜，也即道路断面的中间高两侧低，让雨水汇集在道路两侧的雨水篦子处，之后再让雨水流入雨水管道系统，该种形式的绿化带往往高于行车道。与传统的设计方式不同，当考虑海绵城市理念时，则会将道路路缘石放置于与行车道齐平的位置，将绿化带做成低于路面形式。在这种情况下，路面上的积水会首先排入凹型的绿化带中，待绿化带中的土壤完全饱水之后，再将多余的积水通过篦子排入雨水管道系统之中。为了可以更加方便地集聚路面积水，雨水主管道可以设置为渗井形式，同时，收集到的雨水还可以通过渗井进入更深层来补给地下水。目前，国外的地下管网系统大多都可以同时处理污水和雨水，这样，不仅可以节约一定的地下空间，而且也对地铁的运行造成阻碍。因此，在国内对地下官网系统优化时可以借鉴国外的这种模式。对于处于郊区的管道系统，为了能够更高效地处理积水，则可以采用分离式的方式。例如，国外的一些公园和四周的住宅联系在一起，在公园的周围建立了水域、湿地、透水沟道等，这样操作不仅达到雨洪调蓄、净化生态元素的目的，还从整体上提升防洪治涝能力。对于一些旧道路改造的项目，为了最大限度地减少对道路基本功能的影响，对道路横断面和雨水径流流程可做如下优化处理：

1）全面考虑道路路面与周边绿化带在高程起伏上的关系，对道路的横坡坡向、坡度进行优化处理，使得路面的积水更加便于汇集于绿化带之中；

2）将侧绿化带的高程下移与路面平齐或略低于路面，并在绿化带周围布置垃圾滞留设施，防止垃圾污染绿化带；

3）中央绿化带雨水必须经过污染物净化系统净化之后方可汇集进入市政雨水管道。

4.2 道路景观的设计

道路的绿化带在城市中起到了很大作用，不仅可以缓解行车中的视觉疲劳，还能起到净化汽车尾气的功能。绿化带与道路所在区域的气候条件有较大的关系，因此需要遵循因地制宜的原则，紧密结合当地的气候条件等情况合理地选择植物。应当着重区分新型绿化带和传统道路绿化带参数，设置参数时要结合当地的气候条件，全面考虑当地的土壤和洪水标准的差异性，为了更好地到达排水与储水的目的，新型道路参数往往要高于传统的道路。根据海绵城市理念，可以将道路设计成中央绿化带模式，将雨水合理排放到绿化带中。另外，还可以将碎石沟设置在绿化带的下方，更加有效且高效地收集多余的积水。在贮存雨水方面，道路可以采用分隔绿化带，并对绿化带进行特殊设计，充分利用绿化带的植物，优化设计水流的流向和方式，雨水部分流入绿化带内，节省人工对绿植的浇灌。

4.3 路面停车场的设计

与人行道类似，城市停车场的路面也可以采用透水性比较好的透水砖，在雨量较大的天气，雨水可以通过透水砖直接渗入路面以下。除此之外，透水砖表面较为粗糙，能够增大轮胎与地面之间的摩擦力，减少汽车打滑，进而在一定程度上减少了交通事故的发生。对于室外停车场，也可以采用嵌草透水砖，通过植物和土壤的吸水性间接地提高了停车场地面的透水性。

4.4 其他

在雨水工程的构筑物中，雨水井的设计要有足够大的承载能力和过水能力，必须选择合适的雨水井的大小尺寸。在管材选用中，选择环保型管材，同时，要有足够厚度的砂石基础进行保护【3】。

基于海绵城市理念的道路雨水排放流程如图2 所示。

图2 基于海绵城市理念的道路雨水排放流程图

5 结语

本文主要研究了海绵城市理念的重要性及其在道路设计优化中的应用，主要得到以下几个方面的结论：

1）海绵城市是一个系统的理论，不单单是对水的储存，还有包括对水的处理和净化；

2）目前，海绵城市理念在道路设计优化中的应用主要有道路路面材料选择、道路横断面设计、道路景观设计以及路面停车场设计等方面；

3）海绵城市理念应用于道路设计优化中能够大大减少路面的径流污染，并且可以实现水资源的循环利用；

4）海绵城市的理念在道路设计中的应用不是短时间内就能完成的，需要逐步完善实现。