海绵城市理念融入市政路桥设计的路径

邱学敏

（中誉设计有限公司，广东 清远 511500）

1 引言

在各类市政基础设施中，路桥占据了较大的比重，提高路桥建设质量有助于改善城市发展环境。在市政路桥的设计中，以海绵城市理念为指导是城市发展的重要策略，以此来提高市政路桥的服务水平，优化水资源配置现状，实现城市生态建设的目标。

2 海绵城市理念在市政路桥中的重要性

市政道路是城市发展中不可或缺的基础设施，同时市政道路建设品质将在一定程度上反映城市的精神面貌，足以见得市政道路的重要性。随着社会经济的发展，城市的建设规模持续扩大，市政道路的建设工作正如火如荼进行，此时建设高质量的市政道路是满足城市发展所需的必要前提。同时，各界对城市的生态发展水平提出更高的要求，在此背景下，向市政道路融入海绵城市理念具有必要性，即在城市道路建设的基础上开发高效、高稳定性的雨水排放系统，吸收城市道路的雨水，改善道路的通行条件，同时调节城市水文条件，实现社会经济和生态环境的同步发展。

3 海绵城市理念融入市政路桥设计的思路

社会经济日益发展，居民的生活水平不断提高，对市政道路及其他基础设施提出了更高的要求。在市政路桥设计中，除了考虑路桥的质量可靠性、耐久性等基本要求外，还需注重生态环境效益，海绵城市理念则恰好契合于各界对现代市政路桥的建设要求。在市政路桥设计中融入海绵城市理念后，升级设计方法，扩宽设计覆盖面，有利于市政路桥设施的高品质建设以及城市的良好发展。

市政路桥设计可以将海绵城市理念作为指导，遵循因地制宜的原则，从城市市政路桥建设现状和生态环境现状出发，充分提高现有资源的利用水平，发挥出资源的使用价值，避免资源浪费。根据城市的水文条件，优化城市的排水系统，借助此系统促进生态环境的可持续发展。从现状来看，部分市政路桥设计工作中易出现设计缺陷，建造的市政路桥难以满足生态环境保护要求，衍生出水环境遭污染及其他问题。因此，在海绵城市理念下的市政路桥设计中需兼顾绿化带、车行道的布局，经过优化设计后，充分发挥出道路附属物的功能，实现市政路桥工程和生态环境的协同发展。

4 某市政道路概况及问题分析

4.1 工程概况

某城市主干路，总长13.5 km，道路红线宽度100 m。在本城市主干路的设计中，融入海绵城市理念，以期提高市政道路的综合设计水平和建造水平。根据 《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》（建城函[2014]275号）和城市发展状况可知，本道路所在城市属于Ⅳ区，城市径流控制率和设计降雨量如表1 所示。

表1 年径流总量控制率与设计雨量

立足道路所在城市的降雨量，进行年度径流总量控制率的设计，即61.5%，按照此指标，确定对应的设计降雨量为19.4 mm。

4.2 问题分析

项目所在城市的市政道路分布密集，雨水的渗透性较弱，容易由于雨水渗透异常而引起水资源恶性循环现象，本应向地下渗入的雨水被阻隔至地面，若降雨持续进行或在短时间内出现强降雨天气，雨水无法正常向下渗透，路面积水量迅猛增加，引发城市内涝。路面具有一定的渗透能力，但雨水的径流量超出其极限时，雨水对市政道路交通的正常运行产生干扰，且水对城市基础设施的侵蚀作用加剧。因此，在市政道路设计中需高度重视雨水对城市的影响，采取优化措施，促进雨水的高效排放，同时有效涵养雨水，发挥出此部分水资源的利用价值，避免水资源浪费。

5 海绵城市理念融入市政路桥设计的路径

5.1 道路排水设计

1）绿化带转变为排水系统。为避免雨水在路面大量聚积，进行排水系统的优化设计。排水系统集中在道路两侧，水沟深度约为20～30 cm，排水截面的宽度为3.5 m。沿道路的纵向设计排水坡度，结合沿线道路的高程，设计出水口和入水口。根据生态建设的理念，为排水系统设计集透水土、碎石、水洗砂于一体的生态草沟，草沟内种植灌木、乔木，消除市政基础设施给人的生硬感，利用适度的绿化手段提升城市形象。在路牙部位设泄水孔，提供雨水向生态草沟的排放通道。此外，在沿线最低部位设集水井，在草沟的碎石层铺设渗水管，渗水管沿道路纵坡度方向接入集水井，下渗雨水在集水井汇合后经雨水支管排入市政道路雨水主管。

2）人行道施工材料的优化设计。为使路面的雨水正常渗透至地下，宜采用透水性混凝土浇筑人行道，同时匹配透水路面的施工技术，借助优质的材料和科学的施工技术提高路面的透水性能。在路面结构下侧铺设渗水管道，提高水的排放效率。按该思路进行设计后，能够保证雨水向地下的正常渗透，避免超量下渗雨水受地下水位顶托时无法继续下渗造成人行道雨水聚积现象，保障行人的出行安全。

3）开口性的路牙设计[1-2]。为使路面径流可顺畅排向排水系统，不再采用传统性的路牙，取而代之的是开口性的路牙。路牙宜沿着行车道按25 m 的间隔依次设置，单个开口性的路牙过水能力不小于20 L/s，且在道路较低处、纵坡较大处设置为双联、多联形式，一方面避免地表的水土流失，另一方面提高对雨水的收集能力。

5.2 生态滞留带工程设计

1）雨水花园的设计。雨水花园的主要功能在于收集草沟的雨水，布设位置在沿线交叉部位的低点，数量共计3 个，单个雨水花园的占地面积为10 m2。雨水花园的施工方法与排水系统大体一致，有所区别的是表面仅铺设卵石即可，无须采取绿化措施。经过表层铺设后，利用铺设材料阻隔草沟中的浑水和垃圾，拦截污染物，以防地下水遭到污染。在日常使用中，定期进行雨水花园中碎石的清理，保证碎石始终具有良好的过滤效果。在雨水花园边缘设置溢流集水井，将超量雨水就近排至市政雨水管道[3]。

2）水质分析。草沟收集的雨水流至传输渠道，就地处理即可，此雨水处理方法的流程简单，效果良好、效率较高，较之于传统性的雨水收集口有更加突出的应用优势，例如，分离初期雨水的金属元素，改善雨水的水质。依照GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的相关条款可知，流向附近流域的雨水水质达到Ⅳ级以上，水质得到保障。

5.3 道路结构设计

5.3.1 路面雨水排放形式的设计

在海绵城市理念下，市政道路路面雨水排放方法主要有如下3 种：（1）经由路面的缝隙渗透至地下，排放路径简单；（2）经由路面进入基层，再由排水装置外排；（3）雨水疏散至土层内，再排放。

在前述提及的3 种方法中，方法一、方法二可满足排水标准的管理要求和路面径流的需求，但缺乏净化功能，难以保证水质，可能对附近水域产生污染。在海绵城市理念下，要求市政道路的渗透系数不低于7.0×10-5m/s，为满足此要求，宜采用透水性材料，实现雨水排放效率高和雨水水质可靠两项目标，起到防护生态环境的作用。

5.3.2 透水铺装的设计

市政道路以机动车道、非机动车道、人行道为主，道路断面被设计为6 个块板形式。其中，车行道透水层的应用效果良好，但随着使用时间的延长，透水性能日益降低，而车行道主要是为了满足公共交通的需求，车流量较大，若无法保证车行道的透水效果，将引起愈发严重的积水现象，不利于车辆的安全通行。为此，宜采用透水铺装的方法。以人行道为例，透水铺装方式如图1 所示。

图1 人行道透水砖铺装结构示意图

若人行道的下层结构不透水，即便人行道步砖具有较强的透水性，也依然会阻断透水路径，水在渗透过程中遭到阻碍，出现透水效果差的问题。因此，道路的下层结构也根据透水性的要求进行设计，由此建立高效畅通的透水路径。

5.3.3 下凹式绿地排水系统的设计

机动车道两侧的绿化带和侧分带的标高较之于路面更低，即采取的是下凹式绿化结构，此设计的目的在于使路面积水快速流动至绿化带，提高排水效率。同时，在绿化带中设计雨水口，在此设施的辅助下，若流入绿化带的雨水较多且已经出现积水现象，将经由雨水口汇入主管网，此设计方式可有效节约绿化灌溉用水的规模，并具备净化地下水的能力。

道路横断面的雨水流动按照特定的流程有序进行，即机动车道→3.5 m 下凹式绿化带→辅助机动车道→人行道→3 m下凹式绿化带。积水汇入绿化带后，此部位的水量开始增加，达到一定量后经由雨水口汇入雨水主管网，进而排向周边的流域，全过程中雨水排放效率高，无异常积水现象。结合海绵城市理念，根据低于机动车道路面约15 cm 的要求设计下凹式绿地，要求此设施的凹进部分深度达到15 cm。

此外，在路缘石侧向设计进水口、挡水沿、溢流井等附属设施，在多类设施的协同下，使下凹式绿地的需水量达到海绵城市的要求。为避免因绿化带的雨水渗出而导致道路基层受到影响，宜在绿化带两侧铺设防渗土工布，拦截雨水的异常渗出。

5.3.4 生态植草沟的设计

根据深度为20～30 cm 的要求设计生态植草沟，位置规划在道路两侧的绿化带中，草沟的蓄水深度约为20 cm。经过渗透、沉淀多道流程的处理后，将草沟内的积水排放至附近的流域，此时的积水排放效率较高，且积水的水质得到保障，避免附近流域水资源遭到污染。

6 结语

综上所述，海绵城市理念融入市政路桥设计是大势所趋，以海绵城市理念为指导的设计工作除了考虑到市政路桥的建设质量外，还兼顾雨水排放、水资源净化等要求，生态效益良好，综合应用效果值得肯定。经过本文有关于市政道路工程实例的分析后，提出海绵城市理念下的城市路桥设计策略。同时，海绵城市理念融入市政路桥设计是一项持续性的工作，且有较大的发展空间。