浅析基于海绵城市理念的城市道路设计

黄永伟

（合肥市规划设计研究院，安徽 合肥 230000）

0 引言

城市道路是城市空间的重要组成部分，在城市建设中占有很重要的地位。目前在城市道路建设中，传统城市雨水排放以雨水尽快汇集至收集系统、经收集输送后快速排除为目标，忽略了对生态环境的影响[1]。随着城市化程度的提高，高强度人类活动改变城市地表环境的结构与功能，使得相当比例的软性透水性下垫面变为不透水表面所覆盖，削弱了雨水的渗透，雨季降水量大时容易形成洪峰，导致城市部分区域积水；同时，城市道路不透水面的大量存在，也助长了城市热岛效应[2]；此外，城市道路是径流雨水及其污染物产生的主要场所之一。因此，对城市道路径流雨水的控制尤为重要。

以合肥市某城市道路为研究对象，围绕城市道路海绵城市建设理念，明确城市道路海绵城市设计标准，重点解析海绵城市系统设计和具体工程措施设计。

1 工程概况

1.1 项目概况

该城市道路位于合肥市，总体呈东西走向，本次设计长度4.3 km，红线宽60 m，周边用地主要为商业、住宅、绿化用地。

本次雨水设计围绕海绵城市建设理念，改变传统的雨水收集排放系统，综合运用透水铺装、下凹式生物滞留设施、雨水调蓄利用系统等工程措施，将路面的雨水通过低影响开发设施，以控制雨水径流总量、削减地表径流污染和实现雨水资源化利用。

1.2 设计标准

（1）雨水年径流总量控制。通过海绵城市设计，使本条城市道路年径流总量控制率达到75%，对应设计降雨量为21.3 mm。

（2）雨水径流污染控制。综合考虑合肥市初期雨水污染实际和排水收纳水体环境容量，参考国内外城镇初期雨水截流量，雨水利用设施的径流污染控制以尽可能降低水环境污染为目标，同时考虑初期雨水处理设施规模。本次设计初期雨水截流标准为5 mm的降雨量。

2 海绵城市设计

2.1 总体设计

雨水管道均位于两侧非机动车道下，本次设计保留现状雨水主管及检查井，检查井盖标高同路面设计标高。道路红线宽度60 m=人行道4 m×2+非机动车道3.5 m×2+机非分隔带4.5 m×2+机动车道14.5 m×2+中央分隔带7 m，中央分隔带内布置高架桥墩。本次海绵城市工程技术措施主要有：人行道采用透水铺装，道路两侧机非分隔带采用下凹式生物滞留带，中央分隔带下设置雨水调蓄池，改造断面见图1。

图1 海绵城市改造断面（单位：m）

2.2 人行道透水铺装

为提高路面透水能力以及节能环保，本工程人行道采用透水结构，自上而下主要结构分别为：6 cm透水砖（透水率不小于2.5 mm/s）、3 cm粗砂干拌、20 cm C20无砂大孔混凝土、20 cm级配碎石垫层、一层防渗土工布、素土夯实，人行道结构见图2。

图2 人行道透水结构图

人行道透水铺装具有透水性，可以令雨雪后的路面不出现积水、打滑现象，增加了人们出行的安全保障。透水砖可利用空隙实现蓄养水源，温度升高时，砖下水分蒸发，吸收地表温度，起到了调节局部温湿、缓解热岛效应的作用。透水铺装地面削减污染物的去除效果明显，相关研究表明对COD、BOD5、NH3-N、TP、TN、SS 均有良好的去除效果，能达到地表水Ⅱ类水质标准。

2.3 下凹式生物滞留带

将两侧4.5 m机非分隔带改造为下凹式生物滞留带，道路侧石开口，汇集车行道路面雨水，通过植物、土壤和微生物系统净化径流雨水，以达到减少初期雨水污染，保护水体环境，涵养土壤水源的目的；另一方面，下凹式生物滞留带可起到调蓄、滞留雨水，减轻市政管网压力。

生物滞留带结构剖面自上而下分别为：20 cm蓄水层/雨水溢流井/挡水堰、35 cm种植土层、25 cm填料层、25 cm砾石层、软式透水管、防渗土工布、素土夯实，下凹式生物滞留带结构见图3。

图3 下凹式生物滞留带结构图

种植土层采用种植土与中粗砂拌和，以便于渗透雨水。砾石层由碎石或砾石组成，粒径10～30。填料层采用砂砾石，砂砾石应符合表1中的级配要求，液限应小于28%，塑性指数在9以下。

表1 填料层的砂砾石级配范围表

2.4 雨水调蓄池

构建桥面雨水收集——利用系统，利用高架桥下的9 m中央绿化带设置雨水调蓄池，桥面雨水由雨水口、雨落管收集后，经初雨弃流后排至蓄水池，水池蓄满后溢流排入市政雨水管。弃流的初期雨水排至市政污水管道，蓄水池中的雨水可用于道路、绿化浇洒。调蓄池的调蓄容积采用海绵城市低影响开发设施调蓄容积法计算。

式中：V为设计调蓄容积，m3；H为设计降雨量，mm；ψ为综合雨量径流系数；F为汇水面积，hm2。

高架桥下沿线共设置六座雨水调蓄池，调蓄池净尺寸为16 m×7 m×3 m。

2.5 附属设施设计

2.5.1 路侧石开口

机动车道路面雨水通过路侧石开口进入下凹式生物滞留带，根据雨水口的泄水能力，确定道路每隔17.5 m设置1.5 m的路侧石开口。设计路侧石为花岗岩，侧石规格尺寸为80 cm×40 cm×12 cm，开口尺寸为50 cm×20 cm，每处下凹式生物滞留带进水口采用3块开口路侧石组成，路侧石开口结构见图4。

图4 下凹式生物滞留带路侧石开口结构图（单位：cm）

2.5.2 沉淀设施

路侧石开口后侧设置沉淀设施，并设置格栅拦截异物，路面雨水经沉淀后进入下凹式生物滞留带，防止泥沙等杂物进入绿地。沉淀池尺寸为210 cm×20 cm×33 cm，沉淀池出水侧设置消能卵石层，减小出水对绿地的冲刷，沉淀设施结构见图5。

2.5.3 溢流型雨水口

下凹式生物滞留带内每隔35 m设置一处溢流型雨水口，雨水口做法参考平箅式雨水口设计，雨水口的箅面标高根据雨水蓄水设计要求确定，设计箅面比下凹绿地高15 cm，当雨水超过蓄水深度时，通过溢流雨水口排至市政管网。

图5 下凹式生物滞留带路侧石开口结构图（单位：cm）

2.5.4 挡水堰

挡水堰采用卵石堆砌，顶宽为20 cm，底宽40 cm，高度25 cm，基础50 cm细石混凝土垫层[3]。挡水堰设置于溢流雨水口下游，避免雨水全部汇集至道路低点，挡水堰设置间距同溢流雨水口设置间距，约35 m。

3 结语

结合城市高架桥道路工程特点，引入海绵城市设计理念，设置透水铺装、下凹式生物滞留带、调蓄池等低影响开发设施，将道路雨水进行渗透、蓄存、利用，实现雨水径流总量控制和径流污染控制，促进雨水资源化的利用，具有明显的社会效益和生态环境效益。