“海绵城市”理念在市政道路设计中的应用

2021-06-20杜晓菊

运输经理世界 2021年25期

关键词：机动车道绿化带内涝

杜晓菊

（湘潭市规划建筑设计院有限责任公司，湖南湘潭411100）

0 引言

随着城市空间结构日益复杂，很多城市都在雨季发生内涝，给居民正常生活及城市发展造成了很大的困扰。为了解决内涝问题，需要结合道路的实际情况，在市政道路设计中引入海绵城市理念，达到预期的优化效果。

1 海绵城市的理念

在过去的市政道路建设发展中，设计理念始终以促使雨水沿横、纵坡形成径流，之后通过雨水口进行收集，最后由雨水管集中排出为主。由于城市化进程日益推进，这种传统的理念已经无法满足实际要求，表现出下列问题：其一，排水压力日益增大。伴随城市占地不断扩展以及硬化路面实际占比持续提高，导致雨水很难渗入到地下，城市排水面临越来越大的压力，导致城市内涝。其二，径流造成的污染越来越严重。若径流携带的各类污染物进入城市水系统，将给城市范围内的水资源带来极大的污染。其三，城市的生态环境与水资源都遭到一定程度的破坏，产生热岛效应及植被破坏等现象[1]。

海绵城市的核心在于，从根本上解决城市在建设过程中产生的各类雨水问题，使城市像海绵一样吸收、蓄积并净化雨水，然后在需要时将这部分雨水充分释放，减少雨水造成的环境影响及破坏，同时缓解水资源压力。以海绵城市为基础的市政道路排水系统如图1所示，海绵城市建设前后雨水径流变化如图2所示，传统末端治理和海绵城市之间的对比如图3所示。除此之外，为了能从源头实现减排，还可采用如图4所示的做法。

图1 以海绵城市为基础的市政道路排水系统

图2 海绵城市建设前后雨水径流变化

图3 传统末端治理和海绵城市之间的对比

图4 源头减排做法

2 海绵城市的建设原则

在市政道路设计中引入海绵城市理念时，需遵从下列几项原则。

2.1 规划引领

海绵城市主要针对城市环境中的水问题，但并不意味着“就水论水”。为了达到预期的径流控制目标，需要从源头入手，科学的规划，并逐层落实到位。一方面要协调不同层级的规划，明确不同专业规划和海绵城市理念之间的关系；另一方面在控制性详细规划、修建性详细规划对海绵城市建设总体目标与各项指标进行分解，并落实到不同的专项规划及设计建设中。

2.2 生态优先

以修复城市水生态作为基础，合理划分蓝线与绿线，为水生态敏感区提供良好的保护。充分利用城市内的自然排水系统，并通过适当的规划、建设与管理，以及采用各类工程技术措施加强生态保护，增强水生态系统的自我修复能力。

2.3 安全为重

在确保城市得以安全运行的基础上，处理海绵城市、城市内排水及内涝控制之间的关系。引入海绵城市理念有利于防止城市内涝的发生，但这并不意味着可以完全取代排水防涝系统。引入海绵城市理念，可以对大概率发生的中小型降雨进行控制和充分利用，而对于小概率发生的短时间强降雨，还需要依赖排水系统。

2.4 因地制宜

我国不同地区的自然地理条件、水文地质、水资源情况、降雨特点、水环境保护及城市内涝防治的基本要求均不相同。针对这种情况，首先要明确海绵城市理念引入后的控制目标和指标，严格按照因地制宜的原则，选择影响程度较小的开发措施和系统组合。

2.5 统筹建设

充分考虑城市总体规划，在各类建设项目中，严格落实各层级相关规划中确定的海绵城市建设的控制目标、指标与技术要求。对除道路建设外的其他项目建设进行统筹，使低影响开发设施建设和主体工程实现同时规划、同时设计、同时施工与同时使用。

3 海绵城市理念的应用

3.1 工程概况

以某城市快速路为例进行分析，路幅宽度为60m，设计速度80km/h，设置2% 的道路横坡及2.5% 以内的纵坡。道路机动车道按双向六车道标准设计，设计横断面为：60m=3.5m 人行道+8m 非机动车道+4.5m两侧绿化分隔带+12m 机动车道+4m 中央绿化带+12m 机动车道+4.5m 两侧绿化分隔带+8m 非机动车道+3.5m 人行道。路面结构机动车道及非机动车道采用一般沥青混凝土路面。在道路原设计中，雨水仅通过雨水管实现排放，位于两侧绿化带内的雨水管对非机动车道与机动车道的雨水进行集中收集和排放。因此，需按照海绵城市理念对该道路实施必要的优化。

3.2 路面结构优化

3.2.1 非机动车道与机动车道

因该地区的降雨量相对较大，所以非机动车道与机动车道均采用透水铺装层。其中，机动车道上面层采用厚度为4cm 的透水沥青路面（OGFC），并设置乳化沥青封层，用于避免路面渗水现象的发生。非机动车道采用5cm 厚透水水泥混凝土面层。在实际的路面结构设计过程中，必须严格执行相关技术规程提出的各项强制性条文[2]。

3.2.2 人行道

人行道路面采用透水铺装，结构层次从下到上分别为透水基层、找平层和面层。根据道路所在地区的气候条件与交通量，人行道结构采用15cm 级配碎石垫层+20cmC20 透水混凝土基层+3cm 中粗砂找平层+6cm 透水砖面层。在此基础上，于基层内埋设软管用于加强排水，软管进入两侧绿化带。

3.3 下沉式绿化带

下沉式绿化带是海绵城市理念中下沉绿地的一部分，可以实现就地消纳雨水径流，减少雨水的外排量，实现雨水的资源化利用，同时也可以改善生态环境。同时，下沉式绿化带的设计需要给排水、风景园林、市政工程等多个部门的相互协调、配合。为消纳机动车道及非机动车道等硬化路面产生的雨水径流，确保下沉式绿化带可以有效收集雨水，并保证行车和行人的安全，必须处理好下沉式绿化带与周边硬化路面及雨水口的竖向衔接方式，以及下沉式绿化带的下沉深度与雨水口的设计高度，确保不危害绿化带内植物的生长。该道路将两侧绿化分隔带优化设计为下沉式绿化带，在绿化分隔带的两侧分别设置豁口状的路缘石，同时选择适宜的位置设置雨水口。

3.4 植草沟

植草沟除了能对路面上的雨水径流进行收集与排放，还能起到显著的净化作用，和道路排水管网实现有机协调。因该道路路基为整体式路基，故边沟可直接采用植草沟的形式。植草沟断面采用梯形，深度按50cm 控制，上、下边分别按照175cm、50cm 控制。植草沟开挖完成后，种植有良好抗淹性的草种[3]。

3.5 过程控制

最大限度地发挥各绿色设施的滞峰、错峰和消峰等作用，防止雨水共排，确保从不同区域进入市政排水管网中的雨水不会发生集中泄流，减小排水系统的压力，提高排水系统的实际利用率。通过对绿色设施设计及其运行管控的优化，有效控制和调节雨水径流与汇集方式，降低径流峰值。另外，借助大数据和云计算等技术，使系统运行效能达到最大化[4]。

3.6 系统治理

水具有较强的外部性，几乎无所不及。水又是极其重要的载体，如前所述，采用海绵城市的理念进行治水时，切不可就水论水[5]。第一，从保证生态系统的完整性入手，防止生态系统被碎片化。坚决树立山水林田湖草生命共同体思想，最大限度发挥自然下垫面具有的蓄水、渗透和净化功能。第二，建立并完善城市水系统。水环境问题的主要表象为水，但根源却不在“水”，而是在“岸上”。对此，要充分考虑岸上治理，实现联动效应。第三，将改善水环境作为导向，不断完善污染治理系统，建立从源头与污染物到管网，再从管网到收纳水体的整体系统[6]。当前的市政排水建设及管理因受到体制等方面因素的限制，大多为碎片化运作，在管理机制层面缺乏系统性，导致无论是建设还是运行维护都极度缺乏系统性。第四，建立良好的治理体系，严格控制源头污染，加强内源治理，采取有效的生态修复措施。治理在某种程度上比建设更有意义，因此必须建立一套良好的运维管理制度，包括定期清理管网及河道中的淤泥、水草、漂浮垃圾。此外，还应在新科技的支持下实现智慧管控[7]。

3.7 应用效果与评价

为确定并评价海绵城市的实际应用效果，借助SWMM 模型对研究路段进行划分，然后根据计算径流和对径流过程进行模拟，综合评价海绵城市理念及措施的应用效果。经模拟，按照海绵城市理念进行道路优化后，起到延缓流量峰值产生和减少径流总量的作用。无论是对缓解市政管网压力，还是避免内涝的发生，都有重要的作用与意义。海绵城市在提高市政道路排水成效上发挥了重要的作用，以上设计及优化方式合理可行。