基于海绵城市理念下城市道路排水系统的创新设计分析

孙双艳

上海市建工设计研究总院有限公司

1 引言

海绵城市理念是新时代提出的一项内容，对城市道路排水建设可以提供依据，道路铺装、排水不通畅等严重威胁城市道路质量的不利因素，会对道路造成极大损坏，以下通过对城市道路排水系统设计内容的不断创新，确保道路排水系统设计与道路排水要求保持一致，并满足可持续发展战略实施的要求，为城市生态环境改善作出卓越贡献。

2 城市道路排水系统在国内外的发展

关于城市排水系统方面研究国内以及国外具有相关研究，在国外，排水系统发展进程主要有早期、点源治理以及暴雨管理阶段，排水系统在设计期间更加看重城市道路排水系统全局思考以及设计，具有前瞻性，比如德国开发洼地-渗渠，这种城市暴雨管理新系统在欧洲国家应用较多。本城市排水系统有渗渠、就地设置洼地，这两者与已经带有空洞排水管道连接，进而就可以形成分散雨水处理体系。可以将设在水径流源头，常见的就是停车场或是靠近屋面，将雨水可以在低洼草地上储存一段时间，也可在渗渠中长期储存，使得水分可以充分下渗。美国雨水排放系统主要作用是增加雨水天然入渗能力，例如美国“Leaky Areas”地下回灌系统[1]。

而我国的城市道路排水系统的研究与国外比较晚很多，目前采用大多是传统排水设备系统，技术要求以及规范均比较低。而随着近几年来，城市雨水处理利用技术推广以及城市污染控制，使得雨水净化处理技术研究已经得到广泛关注，例如北京仅仅只有天安门等一些重点区域的排水系统对雨水排水设计更加关注，而一些其他区域的排水系统排水能力还处于一般水平，无法满足雨水排放需求，造成一些区域在近些年来产生的道路积水便会难以得到有效排放，不利于道路正常运作。在很多年前，有的国人对雨水排水系统的地下水体系进行一定完善，使得青岛地区内涝产生的概率较少。而赣州，宋代修建排水系统福寿沟依旧发挥着排水效果，可是青岛以及赣州发展，人们距离老城区更远，一些老城区还可以得到排水,新区对排水系统建设却很少，一旦城市道路发生暴雨，很容易产生内涝[2]。

3 海绵城市的内涵

3.1 海绵城市理念提出

海绵城市这一理念是在仇保兴[1]发表的《海绵城市（LID）的内涵、途径与展望》、《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》提出来的，文件对海绵城市定义明确，所谓海绵城市就是保障城市可以如海绵一样，随自然灾害以及环境变化有较好弹性，下雨天可以蓄水、渗水、吸水、净水，若是需要用水就可以将已经长期储存水量释放，并使其得到恰当且充分地应用[3]。

3.2 海绵城市建设理念的作用以及价值

建设海绵城市，基本原则就是需要创建科学雨水系统，将雨水进行短时间储存，并将其汇集或是缓慢下渗到生态水系的系统中，这种方式可以将城市排水负担缓解，将原有的市政排水设施抵抗能力极大提高，同时也可以起到复活泉水、涵养水源、补充地下水的作用，能保障城市地表地下水系环境得到快速恢复。现阶段，海绵城市理念已成为目前我国城市建设的趋势，我国大量城市已经着手探索海绵城市建设过程，进而有效实现环境保护以及城市发展之间平衡，在不影响环境保护前提下，促进城市发展速度提高。通过海绵城市建设，可以将城市可能产生的洪涝问题解决。由于我国传统对土地开发或是大面积城市道路出现硬化问题不够重视，地下面滞留水分以及透水功能下降。

夏季城市洪涝频繁出生，对人们生命健康以及生命安全产生极大威胁，海绵城市理念应用可以将城市道路管道功能调节，缓解内涝。另外，作为政府以及国家支持的城市建设基础设施，海绵城市理念与我国生态发展战略以及思想吻合，可以对我国经济起到积极推进作用，保障经济持续增长，实现我国生态发展，同时海绵城市建设理念也可以改善人们生活条件，将城市建设的绿色面积扩大，为我国自然生态环境建设贡献自己一份力量，可见海绵城市建设理念对我国经济发展以及环境生态保护有一定的价值以及意义。

4 基于海绵城市理念下城市道路排水系统的创新设计分析

在建滔滨江裕花园工程中，本人以海绵城城市建设理念为依据，通过对水系统以及水系附近绿化景观结构改造，构建良好生态环境，进而满足海绵城市建设理念要求。通过了解到传统设计方案存在问题以及面临的挑战，例如绿化带、排水沟等，对城市道路排水系统进行创新设计，实现景观周围道路水系统良好运作，为景观结构改造提供极大便利。海绵城市建设创新设计主要是为了将城市空间规划建设面积扩大，改善排水系统水城海绵形状，通过城市建设中规划管理，将绿植、道路以及建筑等自然系统，使其可以吸收雨水，储藏雨水以及雨水缓释功能极大发挥出来，进而实现道路雨水有效处理，使得雨水可得到自然渗透、自然升华以及寄存，减少洪灾产生。

4.1 排水沟设计

城市道路排水系统的创新设计可以先行排水沟设计，设计人员首先应对城市道路地形地貌、土壤质量以及环境特征等熟悉，并设计排水沟，使得积水得到及时排放，实地调查期间，设计人员应对城市道路水利情况实地考察，这为排水涵管数量确定提供很大帮助，减少其对城市道路路基造成损害。由于雨水会对城市道路路基产生深远的影响，因此排水沟设计，需将水对道路路基伤害慎重考量，将水分阻挡在路基外。

4.2 生态边沟设计

生态边沟主要是将集水井以及绿化带互相集合的雨水收集模式，沟面是草坪，并在下面铺设滤料，一般会将生态边沟在路边设置，在城市道路车行道边侧右边尽量不设计雨水口，让雨水直接流入沟内门之后，在滤料基础上下渗到地下。如果雨水量超过标准，就会进入集水井，若是部分雨水在集水井的两侧雨水还未及时下渗，可通过沟面径流方式进入平入式雨水口，最后流入雨水管内。设置生态边沟形式应保障集水井收集能力足够，将径流量减少，将路面污染物进行有效且全面过滤，减少路面技术以及水口堵塞问题产生，对城市生态景观效果的提升有积极意义。

4.3 绿化带设计

绿化带设计是海绵城市理念下城市道路排水系统的创新设计的关键部分，通过对绿化带精准设计，可以将雨水净流量进行科学控制，可将城市雨水导致洪灾概率极大降低，同时也可以将雨水给城市道路路基造成的损害减少，绿化带设计可以将城市道路中硬化区域作为汇水区，松软的绿地可以作为水分储存以及滞留场所。另外，设计人员在进行绿化带设计期间，还应留出排水通道，因此，设计人员在进行绿水带方案设计期间，应做好关于水文方面计算，将雨水年净流总量进行椎确控制，避免城市出现洪涝问题的同时，为城市景观效果增强提供便利。

4.4 雨水智能板设计

4.4.1 雨水智能板应用

海绵城市理念下城市道路排水系统的创新设计，设计人员可以采用雨水智能板。雨水智能板设计期间，雨水智能板一般会被技术人员在道路上面层以及中间面层中间，可以产生雨水感应，如果下雨，可以透过上面层的材料将雨水吸收。晴天，可以在阳关感应下，在智能管理以及车辆荷载共同的作用下，将存在在雨水智能板浓缩水PVC 管道进行改进设计，例如可以安装光感应设备，进而使其可以汇入道路路基雨水蓄水模块箱系统。

道路路基有上面层、中面层以及下面层、基层，雨水智能板在道路上面层以及中面层之间。由于雨水是对道路稳定性。强度以及刚度会产生影响，而雨水智能板吸水性，可以将雨水进入基层的情况阻止，使得道路稳定性得到良好保障。另外，雨水智能板本身也存在较强抗压性，可以满足城市道路排水系统创新设计需求，保障道路路基可靠性。为了保障路基强度，技术人员可以对将路基的上面层以及中面层厚度适当增加1cm～3cm，并在城市路面上铺设磨耗层。

4.4.2 雨水智能板优势

雨水智能板基础特征高强吸水性、抗压性以及耐久性，高强吸水性，就仿佛高强海绵可以将水分吸收，将其变为浓缩水，满足本次城市道路排水系统创新设计中以海绵理论为主的创新需求。而抗压性体现为雨水智能板可抵抗地面车荷载，避免道路被破坏，耐久性寿命周期是50年。环保型体现本雨水智能板所用到材料是对环境无污染且可以进行回收材料。在排水系统创新设计中，利用雨水智能板创新点在于传统的排水模式多是做坡度排入边沟以及下水道管，可能会造成排水不够均匀，不充分，会出现积水，排水随效率较低，而雨水智能板在透水性的上面层透过的一部分水纵向排水以及材料高吸水性，将雨水实施科学收集，之后通过净水装置将收集到与水资源转变为可以重复利用的水，保障雨水循环利用。

4.5 雨水过滤净化回收装置的设计

在城市道路中，可以应用海绵理论建设理念设计雨水过滤净化装置，其主要负责道路与水再利用，可以将城市水资源浪费问题有效处理，这种净化装置设计，将蓄水箱内部水资源以用水区域不同降水提提出要求，之后分别处理，对已经经过净化后的水分质充分利用，其可以以不同渠道进入雨水蓄水模块装置，分别是道路横坡度以及接通过透水沥青混合料的上面层进入雨水智能板。在通过道路横坡度后，雨水会流入盲沟以及凹式绿化带下生态边沟，之后雨水会进入绿地调蓄池，雨水中有一部分会下渗，另外一部分会在主雨水管中直接进入到雨水蓄水模块箱。透水沥青混合料上面层进入雨水智能板，这在已经经过改进的PVC管有着特殊作用，雨水重新进入模块箱。通过如此设计，可以将城市道路与水排水系统分为竖向以及横向排水，将城市道路排水速度提高，避免出现城市内涝。另外，蓄水模块中的水资源经过提升泵的抽取，会在PVC管作用下进入过滤净化装置，将雨水转变为可以循环利用水源。

针对地块较大面积的绿地内设置雨水花园，通过局部下凹的微地形收集周边路面或绿地的雨水。雨水花园底部比周边低0.4m，内设置雨水溢流井，溢流井标高高于底部0.3m，溢流井设置间距为20m，溢流至雨水管网。

4.6 绿地调蓄池的设计

城市道路排水系统应重视对绿地水资源排放，设置绿地调蓄池，通过道路横坡度，将雨水排放到绿带生态边沟，汇集的雨水会逐渐被释放，有的进入喝水水体，也有的水资源会直接下渗，还有部分雨水在横支管作用下进入雨水蓄水模块箱，将夏季洪水高峰流量减少，使得土壤水体平衡得以有效调节。绿地雨水蓄水模块箱优势有净化雨水，减少于水流失，在过滤以及沉淀作用下，将雨水中泥沙滞留，通过一系列措施将雨水进行调蓄，保障洪峰雨水流量不至于过大。调蓄设施以绿地等的形式布置，使得绿地维持原有绿化功能。

下沉式绿地具有侠义和广义之分，侠义的下沉式绿地指地狱周边铺砌地面或道路在200mm 以内的绿地，广义的下沉式绿地泛指具有一定的调蓄容积，在以径流总量控制为目标分解或设计计算时，不包括调节容积且可用于调蓄和净化径流雨水的绿地，包括生物滞留设施，渗透塘，湿塘，雨水湿地，调节塘等，侠义的下沉式绿地应满足以下要求。

（1）下沉式绿地的下凹深度应根据植物耐淹性和土壤渗透来确定，一般为100mm～200mm。

（2）下沉式绿地内一般应设置溢流口（如雨水口），保证暴雨时径流的溢流排放，溢流口顶部标高应高于绿地50mm～100mm。

下沉绿地率＝广义下沉绿地面积/绿地总面积

4.7 雨水过滤净化装置设计

城市道路排水系统创新设计应在海绵城市理论基础上，对收集到的水资源进行处理，这就需加强对净水装置设计，可以将雨水过滤设备在地底深处位置埋置，将其与蓄水模块通过PVC管连接。道路上雨水中杂质多是悬浮颗粒物，应对其实施物理处理，例如可以利用筛网过滤，之后使用旋流分离器，将雨水以及悬浮颗粒物分离，达到对雨水净化效果，通过净化之后的雨水可以用来灌溉。如果将这类水资源经过自来水厂处理，就可以成为人们生活用水。

5 结束语

海绵城市理念已经获得国家相关文件认可，并应用于一些行业中。在城市发展中，道路在雨水不断作用下产生不同程度破坏，需以海绵城市理念为依据，对城市道路排水系统进行创新设计，保障道路雨水得到有效处理，在创新设计中，可以对雨水过滤净化装置设计、重视雨水智能板应用、设计雨水过滤净化回收装置、排水沟设计、绿化带设计等，减少城市内涝产生。