海绵城市理念在市政道路给排水设计中的应用分析

王思尧，蒋曼洁，张 凯

（1.中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430010；2.中冶华天南京工程技术有限公司，江苏 南京 210019）

0 引言

随着我国经济飞速发展，各城市规模不断扩大，市政道路给排水工程项目数量逐年增多。为了确保城市只有良好的排水能力，必须对市政道路给排水工程的设计加以重视。由于城市新旧城区的地下设施建设时期不同，所使用的管材、施工技术也有较大差距，因此加大了市政道路给排水工程的设计难度。如果不能掌握地下施工环境，了解原有给排水管网分布情况以及其他系统管网的分布，就会影响施工质量，甚至发生施工安全问题，最终建成的给排水管网也不能达到令人满意的排水效果。近年来，在创建生态城市的倡导下，市政道路给排水工程设计引入海绵城市这一理念，不仅可以提高市政道路给排水系统的排水性能，达到治理城市内涝问题的目的，而且通过新的给排水系统结构，能够提高对雨水的利用率，从而为市民营造更加舒适的城市环境。

1 海绵城市的概念与意义

海绵城市是生态城市发展模式下提出的一种全新的城市规划设计理念，通过一些特殊结构的路砖、具有吸纳性的施工材料以及具有蓄水能力的设施提升城市的排水能力，同时也能合理地将雨水利用起来。海绵城市的设计理念改变了传统市政道路的设计模式。传统的市政道路工程所使用的施工材料多为实体结构的路砖及路基，这些施工材料的渗透性能较差。在雨季降雨量较大时，大量水体会被阻隔在道路表面，此时就考验着市政给排水系统的排水能力。当给排水系统设计不合理、降雨量大于排水系统排水量时，城市排水系统就会发生瘫痪，导致城市中出现大量积水区，引发城市内涝灾害。出现积水区不仅影响市民出行，同时区域范围内的车辆、建筑也会受到影响，造成一定的经济损失，这对城市发展极为不利。将海绵城市设计理念应用于市政道路给排水工程，对传统的设计模式加以优化改进，减少硬化路面设计，采用更具吸纳性、弹性的施工材料，设计具有蓄水能力的绿地景观区域、湿地区域，不仅可以有效缓解城市排水系统的压力，也能有效地利用雨水，引进生态城市的建设。雨水的收集与利用，能丰富城市的水资源供应，在海绵城市理念下设计的具有蓄水功能的绿地景观区域、湿地区域也能发挥生态功能，成为城市中重要的景观区域，这种设计模式符合生态城市建设发展的要求。

以我国湖北省海绵城市建设为例。湖北省政府特别为市政基础设施建设工作制定了《湖北省海绵城市规划设计规程》，在该规程的指导下开展海绵城市建设工作，取得了较好的成果。目前，该省达到海绵城市要求的面积为100km2以上，完成规划任务已达30%左右，其中以武汉市、襄阳市、荆门市、孝感市为代表。在海绵城市规划设计中，要注重提升市政基础设施精细化管理水平，加强市政道路给排水设施建设，通过先进的监测设备，配合信息管理技术，获取地下管网信息，提高对环境的感知，对给排水管网运行状态进行远程监控，以此确保市政道路给排水系统的良好运行。

2 市政道路给排水设计中常见的问题

2.1 给排水系统难以满足城市发展需求

目前，在湖北省地区的市政道路给排水系统运行过程中，发现的主要问题为配水设施不能满足城市发展需求。由于城市规模不断扩大，建筑工程也在向高层、超高层建筑发展，这也对配水设施有了更高的要求。不能准确掌握城市发展需求，设计出的给排水系统运行时就可能出现问题，例如水压不足的配水问题。对排水管道没有做好精细化管理，就可能出现管道堵塞、管道泄漏等问题。

2.2 缺乏对雨水资源的妥善利用

目前，城市内因降雨产生的积水有20%会渗入地下，剩余80%会随雨水流失。引起这一问题的主要原因是城市硬化路面的面积过大，导致雨水流失过于严重，难以达到补充城市地下水的目的。因此，必须在市政道路给排水设计中重点关注城市硬化路面面积过大这一问题，引入新的路面铺设材料与设施结构，提高雨水的渗透率，为给排水系统分担排水压力。

3 海绵城市理念下的市政道路给排水设计

3.1 对路基部分的排水设计

城市道路是重要的交通基础设施，而在设计市政道路部分时，必须重视对道路路基部分的合理设计。结合不同区域路段对交通条件的实际需求，对施工方案加以优化调整。为了解决路面硬化、路基透水性不强的问题，可对路基部分的区域进行换填，通过换填的方式提升路基部分的渗透性能。但是在设计中，不能仅考虑提升路基的排水能力，而忽视路基的稳定性。所以在完成路基换填处理后，还要通过夯实、碾压层施工工艺强化路基。在设计中，应该保证路基土壤渗透系数与饱和重度达到海绵城市施工标准，具体指标如表1所示。

表1 路基土壤渗透系数、饱和重度的建议指标

3.2 人行步道与机动车道设计

在设计人行步道时，要在保证路面平整的基础上，提高人行步道区域的透水性。提高人行步道的透水性，不仅可以避免雨天道路过于湿滑，也能让更多的雨水渗入地下，从而提高雨水利用率。因此，在海绵城市的设计理念下，应用一些新型结构的路砖，或通过改变路砖铺设、拼接形式，增加天然土壤与地面区域的接触；或采用透水性强的新型路面施工材料，提高人行步道的透水性，达到海绵城市规划设计标准。在设计机动车道时，路面部位应选择使用具有较好透水性的材料铺设，而下层部位可采用抗渗透能力较强的材料，这样不仅可以减少路面积水，也能阻止雨水对路基的渗透，进而提高路基的使用寿命。在机动车道两侧设置排水用的斜坡，能有效地将雨水引流至绿化带或排水井中。

3.3 绿化带的设计

为了提高对雨水的收集能力，在设计绿化带时，可以选择透水性较好的路面材料铺设道路，保证雨水可以渗透地表层，进入下层为其预留的绿化带雨水收集口内。为了满足这一功能要求，必须注意控制绿化带高度，绿化带设计过高，不利于对雨水进行导流收集。因此，在设计绿化带时，绿化带高度应低于道路的表层高度，控制在路面下方15～20cm范围内，而绿化带外沿高度不能低于绿化带中的土壤高度。让雨水进入地下土壤之中，可以通过土壤对雨水加以过滤，这样能显著提升地下水的清洁度，防止地下水受到有害物质污染；同时，大量雨水渗入地下，也能补充地下水资源，再通过地下水系供应至更多的区域。在设计时，为了增强雨水的过滤效果，可以在绿化带内先铺设1层种植土，在种植土层上铺设1层砂石层，之后埋设渗透管，通过这种设计增加对雨水的过滤能力。另外，还要注意加入对雨水的导流设计，通过设置滞蓄缓排结构，提高雨水导流能力，进而保证更多的雨水能够渗入地下，提高回收效率。例如在绿化带区域设计明沟，通过明沟来沉淀雨水，实现对雨水的初步过滤，之后再通过明沟将雨水导流至两端的出水沟渠。

4 结语

为提高城市给排水系统的排水防涝能力，同时更好地利用雨水资源，当今的市政道路给排水工程设计中融入了海绵城市设计理念。根据市政道路给排水工程所在区域的具体要求，对道路、路基及绿化带进行合理设计，提升道路、路基的透水性，通过导流结构的设计将雨水有效导入两侧绿化带或地下，可有效缓解排水管网的排水压力，防止城市内涝的发生，同时能提升当地水资源储备量，这种设计方式更符合生态城市建设的要求。