“海绵城市”在市政道路设计中的应用价值研究

徐蕾蕾

（中国城市建设研究院有限公司浙江分院，杭州310004）

1 引言

海绵城市是一种新兴雨洪管理理念，是指城市道路能够像海绵一样，适应环境和雨水的变化，可有效将积水排出，避免城市路面大量积水，影响市政交通体系的运行。在市政道路设计中，融入海绵城市技术，有效辅助市政管理，践行可持续发展理念，提高城市管理资源利用率，让城市能够妥善应对恶劣天气，保证稳定的交通体系。

2 海绵城市在市政道路设计中的应用原则

市政道路设计中，排水设计是设计的核心，应用海绵城市理念可有效提高城市建设水平，改善路面积水问题，保证城市交通的稳定运行。在海绵城市理念的指导下，市政道路设计应当最大化保护湿地、河流等自然生态，在市政道路设计中，结合生物、物理以及生态等技术手段恢复生态环境。如很多城市中，公园水系统受到环境污染，雨水被直接排放至河道，严重影响城市水质。市政道路在设计上，需要对地下污水系统进行改造，修补堵塞损坏管道，将市政道路排出的污水进行无害化处理，集中排放，避免污染城市河道。建设海绵城市，在市政道路设计中应用海绵城市技术，建设市政道路的排水系统，将积水有效排出，提高城市市政道路适应环境变化的能力【1】。目前，我国在市政道路设计中应用海绵城市的理念，受到了极大重视，在城市规划设计中不断应用海绵城市设计理念，优化市政道路设计。从设计意识上不断提高，最大程度上提高市政道路使用寿命，保证城市交通体系的稳定性。各个城市需要积极分享借鉴，推动城市市政道路海绵城市设计技术灵活使用，提高市政道路排水能力，最终形成海绵城市设计体系，向全国范围内推广使用。

3 市政道路设计中“海绵城市”的应用

3.1 项目概述

本文以某区市政道路工程为例，该工程共109 条市政道路，全长131.32km，占地面积2 412.8km2。道路横断面主要使用一块板形式，机动车道主要使用沥青混凝土路面，主干道和部分支路使用水泥混凝土路面，人行道使用普通混凝土砖，本工程使用海绵技术进行改造，改造道路63 条。

3.2 现状分析

该区域道路基本满足交通功能需要，但在道路设计和生态保护上存在严重问题。城市道路主要使用沥青混凝土以及普通混凝土的路面构成，混凝土并无渗透性能，遇到雨水天气，大面积雨水在路面聚集，只能通过排水井将雨水排出。一旦遇到强降雨天气，市政道路上将出现大面积积水，产生内涝，车子被淹严重，威胁公共安全。该区域属于老城区，市政道路铺装使用的材料基本统一，均无雨水渗透性能，市政道路整体设计简单，未将机动车道和绿化道绿化设计连接在一起，缺少生态理念的融入，在设计上对道路横向和纵向坡度的控制不严格，无法通过坡度将积水排出。

3.3 方案设计

根据海绵城市施工理念，遵守将改造工程影响降到最低的原则，在施工设计上严格把控纵坡和横坡，对市政道路进行改造升级，可有效提高道路渗透能力，消除路面积水的问题。在设计上，需要让人行道、机动车道、非机动车道、绿化带，在纵向和横向上形成一个完整的积水处理系统。根据表1 所示，在人行横道上，采用透水性铺装，机动车道和非机动车道则采用透水性水泥混凝土以及透水性沥青混凝土路面。绿化带设计于道路中央，可有效减少雨水流量。在机动车和非机动车道之间，设计滞留带，路面积水可通过绿化带进入下沉式绿地或排水沟，将路面积水有效排出。同时设计溢流系统，将系统和市政雨水系统连接。路面积水属于超标的雨水净流，和城市内涝系统建立连接，可持续性排出路面积水。

3.3.1 机动车道设计

保持原机动车道不变，增加人行道宽度，在机动车道两侧设置绿化带。分析土壤入渗情况，基于Horton 模型，通过收集人工降雨资料，分析入渗率变化，总结出以下公式：

表1 透水性材料性能表

式中，f为土壤入渗能力；f0为起始阶段土壤入渗率；fc为稳定阶段土壤入渗率；k为入渗衰减参数；t为时间。

一般情况下，渗入速率为10.2～76.2，衰减常数为4.14，排干时间为3d。

结合入渗分析，计算地面径流，在道路设置合理的道路缘石开口，道路缘石开口利用立式雨水篦子，初期雨水进入路面，经过雨水口处理后，排放至排水系统中，路面积水均通过缘石缺口位置进入绿化带。土层含水饱和后，水位达到雨水口顶面，雨水溢流，将进入雨水管道排出路面。机动车道使用3层设计，中下层使用非透水层，上层使用透水性沥青，雨水经过上层，沿着中下层进入盲沟，最后在路边分隔带积累。

3.3.2 人行道设计

根据海绵城市的设计理念，大面积全部铺设透水性材质，地下安装排水管，雨水可有效下漏，对路面湿度、积水量进行调节。人行道改用透水性铺装，将绿化带排水系统和市政排水系统相连接。在人行道结构上，采取透明透水性铺装，根据人行横道的宽度，在人行横道下安装储水模块。如图1 所示。

图1 人行道效果图

3.3.3 绿化带设计

由于在路面采用透水性路面，地表积水可有效排出，积水能够通过雨水口进入绿化带。绿化带设计上铺设种植土，配合透水管和立石层，可起到对雨水过滤的作用，让雨水清洁度提升。根据实际情况，设计导流系统，在路面大量积水时能够让雨水得到蓄积，雨水口采取明沟设计有助于雨水的积累，方便于路面积水的正常排出【2】。绿化带景观设计要兼顾水循环系统，根据当地降雨量、降雨季、蒸发量等参数，设定对应的渗透性绿化带宽度。表层使用透水砖新材料，能够达到良好的渗水蓄水的效果。道路两侧种植水杉、垂柳、旱柳等耐压耐旱的植物，可美化城市景观的同时有效辅助排水。降雨能够通过路表面以及路缘石流入绿化带，对植物进行灌溉，部分雨水通过溢流管流入城市排水系统，从而形成良好的排水体系。如图2 所示。

图2 生物滞留设计

3.3.4 路缘石设计

根据道路面积，选择和地面保持水平或略高于地面的缘石，通过钻孔、打孔等方式，避免水流慢流的问题，在雨水口上，安装截污篦子，将雨水中污染物拦截，避免堵塞排水口，保证路面积水可以通畅流动。

3.3.5 边沟设计

使用植草沟，不仅保证了市政工程的美观性，更能对雨水起到净化作用。边沟的宽度和长度，还需根据地势条件，地势洼区域可增加边高宽度。

4 结语

综上所述，海绵城市设计是一种全新的设计理念，通过提高市政道路排水能力，有效辅助城市应对恶劣天气和环境变化，能够将积水排出，保证城市交通体系的稳定性。市政道路设计中通过更换透水性材料，设置绿化带，将道路排水系统和市政排水系统相连接，有效规避路面积水问题，显著提高城市排水能力，交通体系稳定运行。