海绵城市理论在杭州城市道路设计中的应用研究

王颖，周利财

(1.杭州市勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 310000； 2.中设工程咨询(重庆)股份有限公司，重庆 400000)

1 引 言

改革开放以来，我国城市化发展的面貌日新月异，然而过快的粗放型发展模式也带来了一系列的水危机：一是河流湖泊调蓄能力降低，城市内涝灾害频发；二是水污染导致水生态恶化；三是水资源短缺问题加剧[1～2]；四是城市地表不透水面积比例增大，造成市政排水系统负荷加重[3]。

杭州市位于长三角南翼，钱塘江下游，是一座因水而灵的江南水乡城市。随着建设步伐加快，城市整体硬化严重，以雨水管渠为主的快排模式导致城市内涝、路面积水等问题日益突出。杭城每年有两个雨季和一个多雨时段[4]，逢雨就涝，严重影响了居民生活，也制约了可持续发展进程，亟须系统化的解决方案。因此杭州市从2016年开始推进海绵城市建设，即综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施，发挥城市生态系统对雨水的调蓄作用，有效控制雨水径流并加以利用，力求人与水生态和谐发展的健康发展模式。近年来杭州在海绵城市建设领域进行了积极探索，理论和相关法规日趋完善，技术也日渐成熟。

城市建设中量大面广的市政道路是海绵城市建设中的重要部分。按照原有标准设计的雨水管网已经不能适应“短历时、强降雨”情况下的城市排水防涝要求，而传统设计在引入海绵城市理论方面则显得相对滞后，海绵城市道路与道路设计规范如何衔接还缺乏相应的指导，因此需要积极推进相应设计理念变革。

2 明确设计控制指标

海绵城市道路(新建或改建道路)设计应以城市规划为指导，贯彻将绿色设施和灰色设施结合并优先采用绿色设施的生态优先原则，综合考虑项目所在区域的自然条件、水文情况、原有排水设施能力等因素，通过采用LID技术设施，在保证道路通行能力的前提下解决道路排水问题，同时防止雨水对路面路基结构产生不利影响[5]。

近年来，杭州市在低影响开发雨水系统技术方面，从规划、设计、建设、维护阶段提出了一系列的指导准则。根据《杭州市建设项目海绵城市设计文件编制导则》规定，设计人员应首先明确海绵城市建设需落实的市政道路类设计控制指标，如表1所示。

海绵城市建设中道路类设计指标值 表1

3 市政道路中海绵城市理念的应用

传统的市政道路排水主要依靠雨污水渠道等末端集中的措施达到快速排除目的，而海绵城市设计理念则要从源头开始分散，慢排缓释，解决逢雨必涝的困境，同时净化雨水并回收再利用。首先，城市道路要结合实际情况合理进行绿化设计，通过下沉式绿地、生物滞留带、雨水花园、生态树池等手段，增加雨水调蓄、净化功能，有效削减地表径流峰值和流量；其次，转变道路建设理念，统筹规划设计符合低影响开发技术要求的道路高程、道路横断面、绿化带及排水系统，变快速汇水为分散就地吸水，提高道路对雨水的渗滞能力。适合城市道路的LID设施，需从源头到末端、地上与地下综合考虑，源头设施有透水铺装、下沉式绿地、生物滞留带；中途设施有植草沟、渗管/渠；末端设施有雨水湿地、雨水塘等。

3.1 下沉式绿地

在道路的中央分隔带设置下沉式绿地，可增加渗透面积，削减峰流量，截留污染物，有效减少洪涝灾害。杭州市主城区大面土壤类型以黏性土为主，渗透系数在 0.005 m/d～0.1 m/d，可在绿地种植土中掺入炉渣等大颗粒媒介来提高渗透性。为避免积水对植物生长不利[6]，设计时应注意将绿地下沉深度控制在 50 mm～100 mm，且不大于 200 mm。道路绿化带宜低于路面，道路雨水通过绿地综合处置后方可溢流至雨水管道。

3.2 生物滞蓄

生态滞蓄设施是在地势低洼区域(深约 3 cm～4 cm)种植当地植物，通过植物截流、土壤过滤处理小汇流面积雨水，并对处理后雨水加以收集利用的措施，适用于周边硬化率较高的城市道路绿化带中。雨水生物滞留设施的蓄水层有效容积可参照下式[7]计算：

V=Afhm(1-fv)

其中：V—蓄水量，m3；

Af—绿化区域表面积，m2；

hm—最大蓄水高度，m；杭州亚黏性土区域可取 0.06 m；

fv—植物面积占有率，一般取0.3。

3.3 植草沟

植被浅沟应用广泛，如在城市快速路中，将道路景观绿化带设计为植被浅沟，费用低且简单高效。植草沟深度一般 50 mm～250 mm，长度宜大于 30 m，侧面坡度不超过1∶3。新建道路工程要优先考虑道路两侧植被浅沟设计，从而有效缓解路面径流。

3.4 植被选择

在景观设计中植被一般采用乔-灌-草的结合形式，既能发挥良好的导入缓冲作用，也可以充分保障水资源的有效存储[8]。杭州市雨量丰沛，重现期为一年的24小时最大降雨量在 53 mm～60 mm，因此适宜种植的植物的耐淹时间宜为 1 d～3 d。植草沟、植被缓冲带地被植物，宜选取根系发达、叶茎短小、适宜密植的多种宿根草本植物组合。杭州城区道路适宜选用的木本植物有垂柳、枫杨、水杉、棕榈、夹竹桃等，可应用于生物滞留设施、植被缓冲带；草本植物有书带草、结缕草、狗牙根等，可应用在植草沟、生物滞留设施中。

3.5 透水铺装

透水性铺装采用透水性地坪、透水路面、透水陶瓷路面砖、透水混凝土等，主要适用于广场、停车场、非机动车道、人行道、车流量较少的道路及其他非重型车辆通过的路段。在场地条件允许的情况下，非机动车道、地面停车场和消防通道应采用透水铺装增加雨水自然渗透空间，可渗透地面面积比率不应低于40%。

透水砖路面一般用于居住区、公园的道路步行道，透水混凝土路面用于小区道路、非机动车道等，透水沥青路面可应用于杭州快速路或高速公路，嵌草砖一般适用于低流量交通区域，如宅区间小路、建筑与小区人行道等。透水性路面下是经特殊处理的沙石层，多空隙的结构使路面的水能迅速下渗入地下泥土。透水铺装可以起到保留水分，缓解城市扬尘、降低地面平均温度，减轻城市热岛效应等作用。

另外，透水铺装可结合预制装配式排水路缘石，作为车行道和人行道透水路面的边缘排水，透水路面中的雨水可沿着路面横坡通过横向雨水孔汇入侧石中的纵向排水槽，最后集中排入雨水井。路缘石也可以设置豁口，开口宽度应满足进水能力要求，一般不小于 45 cm，宽度过窄容易被树叶、垃圾堵塞。路缘石豁口可以垂直，也可以呈45°，并在进水口处堆放卵石以防止土壤冲蚀。

3.6 排水设计

城市道路雨水通常汇流时间短，径流量大，同时雨水中悬浮颗粒及油污、重金属等污染物含量高。通过对杭州市天然降雨水质实测，某些道路径流污染物浓度较高，管网内部污染非常严重，各项指标均严重超标，而且降雨期间水质要劣于非降雨期间，说明降雨对管网水质有一定的影响。对于径流污染问题比较严重的地区，可以优先选用雨水花园、湿式植草沟和植被缓冲带等LID设施将雨水截污净化后，排入城市绿地内；对于绿化率低的高密道路，可设置截污式雨水口截留较大颗粒，减少管道沉积污染。

新建道路可采用环保型雨水口，设置在绿化带内，且雨水口高程宜高于绿地而低于路面；有条件场所道路排水可优先采用植草沟排放；道路沿线可因地制宜建设集中式雨水调蓄设施、雨水生态塘或人工湿地，道路雨水可引入其中处理、储存。对于城区内已建道路低洼积水点应进行改造，充分利用周边现有绿化空间，分散建设LID设施，减少汇入低洼区域的“客水”，立交桥桥面雨水落水管尽量接入绿地，管口应铺设卵石层消能、散水；在周边绿化空间较大的情况下，应结合周边集中绿地、水体、砂石坑、公园、广场等空间建设雨水调蓄、蓄渗设施。

4 杭州城区道路海绵建设实例

在杭州的一些市政建设工程中，关于“海绵城市”理论的应用，已经逐渐显现，一个个“海绵样本”正在走进市民的生活。

滨江区“最美跑道”闻涛路，是目前滨江区已竣工的系统的道路海绵工程。闻涛路位于智慧新天地附近约 3 km路段引入海绵设计理论，对道路和周边地块的降雨径流全面进行海绵改造。通过在道路外侧绿化带采用雨水花园、植草沟、透水铺装的设计方案，让雨水顺着流向下沉绿化带，成功蓄水，做到了“大雨不湿鞋”，完美解决“水老鼠”隐患。

下沙沿江景观东区公园海绵小道上已建设了约 150 m2的透水路面和一整套雨水收集利用系统。透水路面采用了新型的结构型透水砖做人行道铺设，透水效果好，还不易堵塞，后期清理维护简单方便。绿地下埋设 200 m3的PP模块拼装式蓄水池、20 m3PP模块拼装式清水池、埋地式雨水处理一体机和自动化控制喷灌系统。PP模块拼装的蓄水池施工简洁、承压能力强，蓄水效果良好，后期有需要时还可回收利用。埋地式雨水处理一体机不需要专门的机房，与蓄水池、清水池配套使用，净化处理水质效果显著，出水水质经检测达到国家《城市杂用水水质标准》的要求。自动喷灌系统使用已净化的雨水，用于周边约 2 500 m2范围内绿地的自动浇灌。该项目自竣工以来已经受住了汛期的多次强降雨考验。

拱墅区密渡桥路位于杭州市中心繁华地段，人车流量较大，采用硅砂滤水石材铺设人行道路面，路面下安装蜂窝式多重结构滤水的储水结构，并在底部铺设透气防渗砂。雨水经过硅砂滤水石材表面下渗，经过过滤后储存在储水结构中，必要时可以用于道路冲洗、绿化灌溉、洗车、消防备用水源等。通过采用LID设施改造，有效节约了城市排水管道的铺设，减少了市政排水管网的压力及内涝的风险。不仅如此，夏季硅砂滤水石材可使地面降温10°左右，冬季升温6°左右，小范围地缓解了城市热岛效应。

5 结 语

在市政道路设计中，透水铺装路面作为汇水区域，景观绿地作为滞留载体，给排水管网则是主要排水通道。基于海绵城市理念的市政道路设计应与园林、道路交通、给排水、建筑等专业相协调，是一个综合性较强的课题。在今后的市政设计领域，市政单位需要在海绵城市理论指导下，加强对设计工作的深入研究，因地制宜，从而保证设计成果更加规范、合理。

在城市道路景观绿化设计中，一般在道路机非分隔带设置下沉式绿地、植草沟等，在绿化分隔带设置生物树池、生物滞留带等。同时，道路绿化带内LID设施应采取必要的防渗措施，防止径流雨水下渗对道路路面及路基的强度和稳定性造成破坏。新建道路应结合红线内外绿地空间、道路纵坡及横断面设计、市政雨水排放系统布局等，优先采用生态排水。已建道路可通过路缘石改造、增加植草沟、溢流口等方式将道路雨水径流引到绿地空间，实现雨水渗、滞、蓄、净后再排放。

另外，杭州的海绵城市建设应避免大拆大建，尽量减少养护难度大或养护费用高的海绵设施的使用，走精工出细活的路线，做“锦上添花”的事儿。在生态承受允许的情况下承担海绵功能，达到景观与功能的统一。