关于市政道路海绵城市建设思路的探讨

2021-06-22李海民河北省秦皇岛北戴河新区发展有限责任公司河北秦皇岛066000

砖瓦 2021年6期

李海民（河北省秦皇岛北戴河新区发展有限责任公司,河北秦皇岛 066000）

近几年来，随着城镇化建设发展，灰色建筑与硬底化地面建筑不断增加，且频发极端暴雨天气，增加了城市地表径流，时常发生“看海”情况，严重威胁了民众生命财产安全，提出了海绵城市理念。海绵城市旨在使城市具备“海绵”特性，控制雨水源头，实现慢排缓释，为了将海绵城市作用发挥出来，则应当加强市政道路设计，从点面结合设计转变为“渗排”“蓄滞”结合，实现立体排水，缓减路面积水问题，保证城市道路正常运行。

1 海绵城市概述

1.1 概念

海绵作为人们生活常见物体，其排水性、储水性与吸水性较强，可用于城市建设中，解决储水与排水问题，以此提出海绵城市理念。在城市中安装收集雨水装置，集中净化雨水后可实现资源再利用[1]。如西北常年干旱，可收集雨水将其用于植物灌溉；南方多雨水，易造成洪涝灾害，可通过雨水收集装置减少内涝。在海绵城市建设中，要求管理人员采取大数据方式分析水资源构成，重视地表水、自然降水与地下水，加强水资源管理。

1.2 作用

在城市不断发展下，人们愈发注重基础建设。道路建设和人们出行安全、效率息息相关，应当提高道路建设质量，满足人们出行需求。但是，受到出行压力增加与雨水浸泡的影响，增加了地基损坏概率，通过应用海绵城市理念，集中雨水资源，采取资源转化方式，将雨水用于清洁城市和绿植灌溉，不仅能够减少水资源浪费，还能补充地下水，推动城市生态建设发展[2]。

2 工程概况

2.1 工程简介

以某市政道路为例说明海绵城市理念的应用，道路红线宽40m，长为4.7km，西侧规划水系20m宽，示范工程占地654m。海绵城市可称作水弹性城市，需完成渗水、吸水、净水、蓄水的任务，现建设一条海绵城市市政道路，两侧设置集水沟，连接集水井，下雨后雨水可顺着集水沟流入集水井，需要水时在井中取水应用。

2.2 建设思路

该地区处于长江中下游，湖河众多，气候温湿，雨量充沛，城市内年平均降水约为1000mm，且生态系统退化、环境严重污染。为此，该城市积极响应海绵城市政策，以建设自然净化、自然渗透、自然积存的城市为目标，突出建设生态文明地位，以此规划城市道路，采取排、用、蓄、滞、渗、用等工程措施，加强雨水径流控制，实现雨水再利用。

为了让市政道路能够应对强降雨，在不产生洪涝灾害的基础上还能实现资源合理化利用，维持水温生态平衡，将城市放在大自然，为居民留下绿水青山，则需要统筹布局城市道路，建设雨水管渠系统、雨水开发系统、雨水超标排放系统，以此互相依存，互相补充，发挥作用[3]。根据建设海绵城市标准，在市政道路上推进海绵城市建设，无论是施工管理，还是竣工验收，均突出建设要求，增强道路绿化消纳雨水功能，非机动车道、停车道及人行道扩大应用透水铺装，加强建设调蓄设施，提升水生态修复与环境保护能力。

3 海绵城市理念下市政道路建设措施

3.1 纵断面设计

市政道路纵断面需综合考虑排水规划需求及设施基本功能，在纵坡低点位置安装雨水排出口，以此收集海绵城市雨水，减少低洼路段积水现象出现概率。该工程中，根据道路纵坡与走向汇水区可分为3个，即冷饭河、湖潮河与车田河，划分各汇水区最低点。其中，冷饭河汇水区，雨水沿着道路纵坡从汇水区向最低点流去，纵坡最大为4%；湖潮河汇水区，雨水沿着纵坡从汇水区排向最低点位置，纵坡最大为2.95%；车田河汇水区，雨水沿着道路纵坡从汇水区排向最低点位置，纵坡最大为2.17%；

3.2 道路排水设计

3.2.1 下沉式绿地

该排水模式是指中心低、两边高的浅碟模式，且在侧石上预留开口，以此引导道路上的雨水回流到下沉式绿地内，实现雨水渗透、排放与存储。雨水超过绿地存储量，则多余雨水能够沿着绿地遗留设施进入市政排放雨水系统。本工程中，根据情况设计下沉式绿地2m，顶面标高相较于设计路面标高低25cm，调蓄有效深度20cm，雨水量在调蓄深度至上，则多余雨水通过收集雨水口或是直接溢流至雨水管道中，雨水在中分带深入土壤后，进入埋设盲管，排入雨水管道[4]。车行道与下沉式绿地间开口处理路缘石，距离设置为10m，且增设路缘石于道路低点，开口处设计沉砂池，以此拦渣和防冲刷。下沉式绿地中设置雨水井盖选用篦状，以检查井井口收集雨水。

3.2.2 透水铺装

市政道路中透水铺装属于常用海绵城市措施，应用较为广泛，按照面层材料可将其分为沥青混凝土铺装、碎石铺装、透水混凝土铺装等，后两个通常用于小车流量和人行道路上，具有良好效果，前者则用于铺装机动车道[5]。并且，透水混凝土具有良好渗透效果、质量轻的特点，成为普遍应用的铺装材料。在科技发展下，涌现出更多新型透水铺装材料，兼具环保型与透水性。本工程在人行道路上应用透水铺装，从上至下人行道结构分别为滤水砖8cm，找平层4cm，透水混凝土20cm和级配碎石20cm。路基土由于多是红黏土，为避免雨水无法下渗，导致人行道浸泡，在级配碎石中安装透水盲管，收集无法下渗雨水排入管道内。

3.3 透水性沥青路面

在路面设计中，常用透水性沥青混凝土，其作为虹吸率较大的断级配混凝土，具有粗集料紧密相连，细集料少的结构特点，混凝土孔隙率通常超过20%，见图1。

图1 透水性沥青路面

透水性路面选择管道排水+路床渗透的方式，以此处理路面雨水，雨水如若低落到路面上，可直接在路面空隙中向下渗透，经过垫层与基层后，雨水即可渗透至土中，汇集至地下水。遇到强降水天气，雨水能够通过基底层管网系统与沟槽流入河道沟渠与蓄水池，以此留用灌溉草木农田。透水路面和排水路面、不透水路面存在较大差异，排水路面仅面层可渗透雨水，通过不透水基层横坡汇集至排水管网，透水路面不仅能够将路表积水迅速排除，还能对雨水合理应用，节约水资源，所以，国家大力倡导建设海绵城市[6]。本工程中，通过分析路面结构进水方式，来降低整体路面结构承压力，所以选择在轻交通量与路面承压要求小的地方应用透水路面，如城市支路、小区道路等。而对于较大交通量的主城市道路，可在机动车道应用普通不透水路面，非机动车道应用透水路面，结合交通等级、地质、气温等决定其他路面铺装。

3.4 生态滞留带设计

生态滞留带主要是在低洼区通过卵石、灌木等设施，发挥填料吸附与过滤作用净化雨水，暂时储存雨水后，缓慢将其渗透至周围土壤，减缓地表洪峰流量。该滞留带通常下凹20cm左右，排水系统设在底部。

3.4.1 建设雨水花园

在工程中借助交叉道路口低点位置，建立雨水花园共3个，调蓄种植草沟所收集的雨水，将其外溢。雨水花场每个占地为10㎡，雨园施工类似于自然排水系统，表面却未终止其他植物，放置粗粒河卵石，目的在于阻隔沉淀草沟径流的悬浮垃圾与浑水，避免遗留雨水污染下游水系。在雨水花园中，需定期维护清理河卵石，充分发挥其效果。

3.4.2 水质比较

该工程中采取入渗式植草沟，在源头上就地处理径流传输，替代原本直接进行雨水收集的雨水口，可有效去除初期雨水重金属、TN、TP、SS等物质，保持湖泊河道水质满足《地表水环境质量》要求，可用于景观灌溉。

3.4.3 径流比较

应用SWMMS软件建立自然排水系统模型，分别用五年一遇、两年一遇、一年一遇的2h雨型和五十年一遇、二十年一遇、十年一遇的24h雨型模拟，分析无LID设施排水系统情况。LID设施与传统管道对比通过结果可知，五年一遇为291.30/427.35；两年一遇为132.71/296.84；一年一遇为49.13/220.19；五十年一遇为513.71/665.05；二十年一遇为476.76/563.40；十年一遇为397.04/484.08。表明自然排水系统全流量减少量由于传统设计，峰值最大减少54%。

3.5 排水管材选择

在设计排水管道中，需根据使用需求选择管材，本工程综合考虑以下方面：一是管道应用环境，道路管道无论使用还是运输，不可避免会遭受积压和碰撞。所以，为提高管道质量及运行效率，需选择抗压性强的管材，多数应用钢筋混凝土管；二是不同排水要求，排水管道污水排放存在腐蚀性，则选用抗腐蚀性强的管材，如耐酸碱塑料或不锈钢型排水管道；污水排放量较大，且排水管道设置较长，则选用管材强度高，内壁光滑的材料，如UPVC管和PVC管；三是管材运行工况，我国城市化进程加快，每天输送污水量逐渐增大，易造成运行排水管道中产生压力流或满流情况，所以，在设计排水管道中，要求其具备良好承压力。