海绵城市理念在市政道路工程设计中的应用

◎周广道 田帅帅

在市政道路的工程设计上依据海绵城市理念，从提升城市储水系统渗水率、增大蓄水量、提升水资源净化能力，加强排水等作为切入点进行针对性设计，对改善城市排水储水能力，更好的防止暴雨灾害，城市内涝，防止干旱，提升城市生态健康性都具有一定的积极作用。本文以下就结合市政道路工程设计的一些具体问题，就在市政道路设计中，以海绵城市理念改善城市储水排水能力的科学方案进行详细探讨和研究。

一、海绵城市建设概述

海绵城市指的是在城市建设上模仿海绵可以有效吸收存储水分，并在需要时排出水分的性质，而通过加强城市生态系统与排水系统的合理规划，让城市可以有效吸收大规模降水有可能对城市环境造成的内涝，洪水等灾害的损伤，通过加强城市防涝能力，提升城市在防范灾害方面的弹性能力。在城市规划上实施整体布局，以“海绵城市”的建设思想对城市中的排水系统、生态系统、储水设施等进行科学的设计，提升城市在暴雨情况下的储水排水能力，借鉴“海绵”的物理特性来合理利用降雨，一方面在暴雨等大规模降水情况下有效吸收存储水资源，同时在干旱情况下可以把存储的水资源加以利用，防止城市气候干燥导致的旱灾与生态系统受损。海绵城市的建设主要依据生态原则实施设计建设，通过把自然资源、环境资源跟人工措施进行系统规划与整合，使得城市在雨量较大时能够成功实现有效地排水防涝，同时实现对水资源的积蓄净化，从而在雨量匮乏的干旱季节进行水资源利用，这可以实现城市功能的优化与城市生态环境的改善。

二、“海绵城市”的优势

1.实现对地下水的补充。

通过建设海绵城市工程，能够对城市中的降雨进行有效收集，并存储在城市湿地，河流，水塘当中，使得城市的地下水获得地表降水下渗的补充，从而避免因为大量开采使用城市地下水导致的地下水系干枯，城市因地下水不足而发生地陷，地下空洞等现象。目前我国一些城市因为在供水系统建设上还沿用了以往的建设构架，因而一些城市中还不同程度的存在开采地下水用以城市供水的情况，而这会随着城市用水量的不断提升，而导致地下水供给不足而开采过量，从而使得地下水资源过度利用，导致一系列地质灾害。而通过设立海绵城市工程，让城市对日常降雨进行有效收集，并以湿地池塘生态林地等加以存储，可以使得城市环境中存储的水分有效补充地下水的不足，从而有利于维护城市地下水环境的系统平衡。

2.改善环境。

通过建立海绵城市，还可以利用降雨来维护城市的生态系统，补充湿地池塘的水资源保有量，通过把水资源有效存储起来，使得城市中的环境湿度获得改善和提高，防止过于干旱导致的雾霾、粉尘等对城市环境的污染。同时通过建立储水的湿地池塘生态林地等，也可以利用湿地吸收空气中漂浮的大量固态颗粒，提高城市空气纯净度，并通过植物的光合作用改善空气质量，起到加强城市环境生态性，健康性的积极作用。

3.降低排水系统压力。

海绵城市的设计因为主要通过建设大量可以富集水资源的湿地、池塘、生态林等加强城市生态系统的储水量，并通过把储水系统跟排水系统进行科学规划，让城市可以有效应对大规模降水导致的单位时间内城市水资源过剩的问题，从而可以降低排水系统压力，以提升储水能力代替排水，避免大规模降雨有可能为城市造成的内涝，洪水等灾害的损伤。跟加强排水相比，通过改善城市的储水能力，也能够减少排水系统大规模建设所需的城市建设成本与维护压力。

三、“海绵城市”理念在市政道路设计中的应用

1.道路总体设计。

以海绵城市设计理念进行市政道路的规划设计，要求设计人员充分考到城市目前的给排水系统建设的现实情况，就其存在的不足和可利用发扬的优势进行细致研究，并根据现有城市给排水系统，湿地、池塘、生态林等建设的具体情况，设计出市政道路规划方面支持海绵城市方案形成的科学设计，这要求设计单位在市政道路的整体规划上，一方面要充分考虑到交通出行的需要，同时也考虑到加强城市储水，排水能力的需要，通过综合考虑两方面要求，从而对市政道路进行科学的规划设计。

2.道路纵断面设计。

对于道路纵断面的规划设计，工作人员应充分考虑路基防水排水问题与道路坡度，地表径流走向等诸多要素，假如道路局部坡度较大，应设置拦截装置，在道路纵坡的低点，要设置降雨收水口，通过以海绵城市设计理念对地表降水实施有效的径流引导与收集，使得雨水被合理的收集利用，减少雨水对路面的侵蚀与路基的危害，同时利用储水利用而减少排水压力。

3.道路横断面设计。

横断面设计方面，要考虑到市政道路交通功能的设计要求，一方面更好地满足交通出行需要，同时也能够有效地引导径流，对降雨实施合理的引导、存储和利用。这要求设计人员应充分考虑道路低影响开发建设的需求。依据“海绵城市”的设计理念，合理规划含绿化带的道路横断面，从而使得道路具有优良的表面排水功能。对于道路横坡坡向、坡度等规划设计，工作人员应在保障路面坚实，路基安全稳定基础上，考虑引导径流与排水的需要，对路两侧绿化带形式，种植的绿植，使用的地砖等实施科学设计，并对路面雨水收水口的位置实施合理规划。在横断面的设计上要确保降雨情况下雨水不会在路面聚集，而通过径流引导到引水口中，依据重力自然实现降雨情况下的路面排水。通常而言，道路坡向要跟雨水收水设施的一侧保持协调，让降雨能顺利被引导到收水口并收集处理，横断面以中间高，两侧低的鼓型路面为宜，对凹坑要实施补充填平，以免路面积水对路基造成侵蚀，并引发交通事故。

4.道路排水设计。

（1）下凹式绿化带设计。

这一设计主要指的是对于道路绿化带的建设，将其设计为绿地高度略低于路面地表高度，从而使得绿化带呈现下凹式形态，这可以起到两方面的作用，一是通过下凹式的设计，使得绿化带自然形成引导地表径流的低地，从而在路面有径流时，自然流入绿化带，防止其在路面聚集。同时通过下凹式的设计，使得绿化带在大量降雨情况下，可以起到浅层蓄水池的作用，通过把雨水蓄积在绿化带，使得大规模降雨情况下城市排水的压力获得减轻，同时通过蓄水，使得其缓慢渗入地下土壤，从而补充地下水，并为绿植灌溉提供水资源的补充。

（2）生态排水沟设计。

生态排水沟在设计上主要把降雨形成的地表径流收集起来，引导到专门的排水沟中，将其通过专用的排水沟跟一般的城市污水排水系统区分开来，生态排水沟先把雨水排进城市湿地，生态林地，绿地，草坪等可以储水的生态资源当中，利用生态资源的储水与净化能力，实现对降雨的合理存储净化与利用。其可以通过把降雨通过绿植和路面透水砖进行存储，吸收进土壤中，为生态灌溉与补充地下水提供支持。同时通过专用排水管，也可以把富集较多的降水输送到城市湿地，湖泊中进行储存，如果湖泊湿地存水饱和，则再通过连接湖泊湿地的排水系统对外排出。这样通过进行生态排水沟设计，使得降雨可以先收集存储利用而减少排水压力，同时也能够实现储水并利用存储的水资源解决绿植灌溉对水的需求。

（3）渗透管渠设计。

这一设计通常使用在市场道路两侧的雨水输送管道中，一般以穿孔PVC 管当做渗透管，通过将其设置在连接混凝土路面与绿化带的区域，使得路面的积水可以通过渗透管而获得引流和对绿化带土壤的渗透。这一方面可以使得地表的雨水被收集起来用以绿化带植物的灌溉，同时也能在降雨时起到排水和储水再利用的效果。降低城市排水系统的压力。

5.透水铺装。

透水铺装属于采用可以透过水资源的地砖、碎石、透水沥青路面等进行地表铺装，通过设置透水铺装，使得降雨情况下，水资源通过路面而渗入地下土壤，实现以大面积地表土壤进行储水排水的作用。在市政道路的工程建设活动中，在坚固度要求不高的路面，可以使用透水沥青进行铺设，这可以让整个路面地下土壤带有储水排水效果，从而减少专用排水系统的压力。而对于步行街，花园中的小路，可以使用碎石铺装，一方面跟环境协调，同时可以提升道路路面渗水率，利用下方土壤储存水分为绿植提供灌溉。而对于主干道两侧的人行道，可以使用透水砖进行铺装，通过以透水砖铺设人行道，使得人行道整体的下方土壤可以带有储水排水效果，在保障坚固的同时提升路面降雨情况下储水排水能力。

四、实例分析

1.工程概况。

目标工程的道路整体长度可以达到1.6km，南北横跨五个街道，工程建设的道路断面标准是：两组人行道断面宽度应达到5m、两组非机动车道断面宽度应达到4.5m、两组非机动车隔离带断面宽度应达到1.5m、主车道断面宽度应达到16m，道路断面长度总计是：2×5+2×4.5+2×1.5+16=38m。

2.海绵城市思想设计规划。

目标地区总计有五条道路，道路西面主要为城市居民区，东面建设有一个城市公园。道路间设置有一定宽度的非机动车道，而在隔离区域，种植有罗汉松，在人行道绿化上采用香樟作为绿化植物。在公园附近，采用珊瑚绿篱进行了公园升天环境与外部空间的分隔。因此以海绵城市设计理念，应采取开放式空间的设计形式，利用海滨公园的湿地环境，提升区域内的储水能力，在莲洋大观、外滩家园附近，设置通道和停车位。并多装饰储水性能好的绿植，加强生态建设。在道路工程交通性能方面，需要解决的问题集中在雨污水管线合流、人行道老化、主车道部分破损、绿化带后退、绿植单一，生态储水效果不理想的问题。为此有必要针对上述问题采取针对性设计，通过一方面对道路交通设施进行更新翻修，改善其交通出行状况，同时在人行道更换透水砖，让降水可以透过地面进入地表土壤，补充湿地环境与生态绿植用水，另外通过更换根系发达，储水量优良的绿植，提升道路两旁绿植的储水能力。

3.海绵城市建设思想改善工程的具体措施。

（1）下沉式绿地设计。

图1 中本文就下沉式绿地设计进行了实景图的呈现，其主要采用低于附近道路交通平面的绿地设计，让降水情况下水流能够直接流入位于较低位置的绿植区域，从而借助绿地吸收地面积水，并引流到土壤中储存水分。防止降雨情况下路面积水损伤路基，影响出行，同时也可以更好地实现就近排水、储水。还可以对绿植进行灌溉。

图1 工程下沉式绿化建设实景图

绿地主要以种植黑松为主、矮牵牛、薰衣草、金雀花为主，其根系发达，可以利用复杂的根系让土壤存储大量水分，同时发达根系也有稳固土壤，提升抗旱能力的作用，这可以起到旱季时提升绿植生存能力，减少灌溉压力的作用。

（2）雨水花园。

雨水花园主要借助植物、土壤等进行储水与过滤，起到大规模降水时缓解排水压力，利用雨水净化后补充地下水资源的作用。雨水花园把雨水径流引入到花园中，通过利用植物、土壤实施多层过滤，再从雨水管引流到蓄水区，从而在蓄水区进行储水，如果水满，则把多余的水分输出到市政管网，利用排水系统进行排出。这样可以构建降水收集-净化-蓄水-再利用的格局。

4.整体规划。

在工程设计规划上，计划把目标区域中道路交通部位与两侧的降水引入到滨海公园，通过以下凹式绿地、雨水花园来进行储水，实现对降水的有效存储，并通过利用生态绿植对水资源实施净化，使得其可以补充湿地水分，进入地下水补充地下水资源的不足。通过借助道路两侧的绿化带，设置开放环境来收集降雨，减少大规模降雨情况下对地面的冲击与路基的不利影响，并防止地面积水，减轻排水系统的压力，改善区域的交通状况与储水、排水能力。

5.透水砖铺装。

在道路两侧的人行道生使用透水砖进行铺装，选择以无纺布铺设形式提升透水砖渗水能力，并减缓雨水径流对路面冲击。在接口部位，使用重叠10cm 的方案实施处理，从而提升接口部位的透水性能。在透水砖铺设上，要注意做好各个部位铺装的紧密性，避免空隙过大而影响路面坚固度。

6.雨水、污水管道设计。

目标区域在道路两旁非机动车道建设的合流管，尚未实施雨污水分流，这就为降水的净化的再利用造成了困难，为了更好地实现降水的存储与再利用，需要在原有的排水系统基础上，在道路两侧增加雨污水分流设施，通过把降雨排水装置设计在上层管道，使得降雨后路面径流被有效收集而实现对绿地和湿地的输水。在雨水管下方，设置污水管线，主要对日常生活污水进行专门输送，污水管保持跟雨水管的隔离，避免污水管造成对雨水管线中水资源的污染。通过分别设置雨水管和污水管，使得城市污水处理的管线跟降雨水资源存储利用的管线分开，各自保持较为合理的位置，从而使得降雨情况下雨水先进行收集存储，纳入地表土壤和湿地进行储水，而实现水资源的有效回收利用。而在降雨较多，湿地和土壤储水量饱和状态下，再利用湿地的排涝系统将多余的水分排放到污水系统中，进行排涝，这样通过把雨水，污水管道实施分开设计，可以更好地利用降雨补充城市水资源，并减少污水排放与净化的压力。

五、结语

采用“海绵城市”设计理念进行市政道路工程的设计，是以现代科学城市设计思想对城市储水能力，排水能力实施优化改良的全新设计理念，将其用在市政道路的设计建设上，可以有效提升道路区域的排水，储水能力，并加强城市的抗涝，抗干旱能力，同时通过加强储水，也能改善生态环境健康性，更好地解决绿植灌溉问题，可以说具有多方的积极意义。受笔者水平所限，本文对海绵城市道路设计问题的研究是概括性的，还存在很多不足，不过希望能抛砖引玉，通过对其中以下要点问题的解析，为海绵城市设计理念更好地城市建设工作中得到合理应用而做出积极的贡献。