海绵城市理念在市政道路工程设计中的应用

■ 萍乡市规划勘察设计院 刘剑峰

海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是推动绿色建筑建设、低碳城市发展、智慧城市形成的创新表现，是新时代特色背景下现代绿色新技术与社会、环境、人文等多种因素的有机结合。本文以海绵城市理念为研究对象，阐述其定义及特质，分析其对于城市项目建设的重要性，并结合工程实例，对该理念下市政道路工程的设计展开探讨，涉及道路、绿化带、附属设施及排水系统等方面内容，以期提升设计人员对海绵城市理念的重视程度，从而更好地改善城市的自然环境、生态环境和水资源状况，提高新型城镇化质量，促进人与自然和谐发展。

海绵城市的内在含义

海绵城市的理念

随着我国城镇化程度的不断提高，由于前期排水等规划设计不尽合理，自然灾害尤其是洪涝灾害对高度现代化的城市影响越来越大。许多城市一经暴雨便会形成“街中河”“城中湖”等现象。为了解决城市内涝严重的问题，相关设计专家提出了海绵城市的设计理念。海绵城市是指将城市变得像“海绵”一样，能极好地应对气候变化，尤其是应对雨水带来的灾害，降雨时能吸水蓄水，而城市干旱严重时就能将所储存的水及时释放[1]，在一定程度上减少自然灾害造成的损失，提升城市整体的生态调节能力。

海绵城市的特质

海绵城市在其建设过程中应当遵循因地制宜、生态优先等原则，以削减城市径流污染负荷、内涝防治为目标，将人工措施与自然途径合理地结合起来，统筹各方面的知识与力量，在保证城市建设安全和保留城市原有自然资源的前提下，最大程度地发挥海绵城市系统的优势[2]。同时，建设海绵城市并不意味着对传统排水系统的否定和取代，而是在传统排水系统的基础上进行适当地改进和优化，用生态城市理念指导现代城市建设，使其具有自然积存、自然渗透、自然净化的特质。

相较于传统城市建设“粗略”的排水系统构建，在海绵城市的建设理念下，城市排水系统更加规范化、合理化；居民与自然环境之间的相处更加和谐；路面径流减少，实现城市水循环的良性发展，城市环境也将因此得到一定程度地改善。

海绵城市项目的重要性

改善城市生态环境

在传统城市排水系统的建设中，往往会因为过于追求排水效率，而或多或少造成对生态恢复或生态保护工作的忽视，引起路面径流增多，增加城市内涝危机，导致城市的发展受到一定的限制。相反，海绵城市的建设侧重于生态保护基础设施建设，营造“海绵体”，减少城市内涝危机。

由此可见，传统城市建设带来的后果一般是路面硬化严重、生态环境脆弱、洪涝灾害频发等，而海绵城市带来的是可渗透路面，有净化和渗透作用的雨水花园、绿色屋顶以及海绵停车场等，在保护城市生态环境的同时，有效消解城市的热岛效应。在城市环境问题日益严峻的今天，传统城市建设已难以满足可持续发展的要求，建设以海绵城市为代表的新型城市，已经成为大势所趋。目前，已有130多个城市在城市设计理念中加入了海绵城市的设计方式[3]，海绵城市设计理念旨在修复城市水生态，为居民提供一个良好的城市居住环境。

科学管理水资源

当前，全球厄尔尼诺现象日益严重，洪涝灾害和旱灾层出不穷，而且城市水资源状况也不容乐观。海绵城市理念在市政道路工程中的科学应用，能极大地改善现有市政工程的排水系统，使城市整体蓄水、净水能力得到提升，在出现干旱情况用水短缺时能更好地供水。海绵城市的应用能够合理控制水资源的使用，科学管理水资源，在提升城市排涝能力的同时改善城市的抗旱能力。

提高排水设计质量

在进行城市市政道路项目建设时，排水设计是勘察设计环节中的重要一环。而在进行市政道路设计与规划时，合理运用海绵城市相关理念，不仅能够改善城市的自然环境、降低工程建设过程对城市环境造成的污染和破坏，提升建设单位的经济效益，还能以点到面，借助整个海绵城市系统性的建设，缓解目前城市内涝严重且水资源短缺的问题。

项目概述和设计要点

项目概况

某市政道路项目位于萍乡市西部湘东区，项目按照城市主干道标准进行设计，设计行车速度为40km/h。项目所在地土质主要有杂填土、耕表土、粉质黏土、圆砾土和砾砂等。经勘察可得，设计路段的沥青路面汇水面积为26200m2、设计绿化带面积为3000m2、透水人行道面积为5780m2。根据《海绵城市建设技术指南》[4]《萍乡市海绵城市建设试点城市实施方案》，计算得出该项目路段总体调蓄量为449.8m3，下沉绿地所需平均下沉深度为0.15m，控制年径流总量75%以上。

设计思路

现阶段，海绵城市设计思路主要以因地制宜为主，在已有的城市相关建造基础和设施上施以改造，从而达到减轻污染、改善生态、防治内涝灾害的目标[5]。在整个设计过程中，设计团队按照“点—线—面”三个维度，分别对项目进行控制。其中，“点”意味着控制源头，即以各单独建筑物为基点，采取屋顶绿化和雨水收集等方式将雨水通过管道送入储水池；“线”意味着减少流量，一般采用软化排水沟、路面设置可透水铺装层以及设置生物隔离带等方式加大市政道路路面的渗透效率，控制路面净流量，从而缓解城市的泄洪压力；“面”意味着流域管理，一般通过建设城市雨水花园等生态景观，日常可作为市民观光休闲公园，遭遇暴雨时则能起到储水、吸水、净水的作用，既能改善城市生态环境，又能提升城市的排洪能力。

尽管海绵城市的建设模式已经初步形成建设体系，但近年来国内几个试点城市仍出现了不同程度的内涝灾害，主要原因是由于各设施间缺少连通性，一旦某一环节出现问题，极易导致城市的“雨水收集器”变成了“脏水沟”。设计团队在应用海绵城市设计理念时，利用数据可视化完善城市水循环的数据监控，实时监控接收雨水处、排洪处和水资源循环利用处等环节，发现问题要及时调整、及时处理。

道路设计

市政工程道路设计分为车行道和人行道设计。其中，人行道为人们出行时的主要经过路段，科学应用海绵城市理念可以进一步改善人行道的气候微环境，提升居民经过时的舒适度，还能提高雨水资源、积水资源的利用率。进行人行道设计时，设计团队尽可能选用可透水材料作为人行道的上层材料，在路面的中间层和下层选用透水率较低的材料，以提高路面的储水效率；采用海绵城市理念，以改善人行道上的污水、积水现象，对道路的温湿度等气候环境进行微调，进一步提升城市建设质量和舒适度[6]。

传统市政工程道路中的车行道一般选用非透水性沥青或混凝土进行铺装，这类施工工艺容易导致城市在遭遇暴雨时，水流渗透率差，多数水流沿路面汇聚至城市低洼路段，从而产生严重的内涝现象。为此，设计团队结合海绵城市设计理念，在进行车行道设计时，选用透水沥青混凝土进行上层铺设，中下层采用非透水性材料，以便水流汇聚至储存处。在道路路基处，选用透水性较差的材料进行施工，避免流水对道路路基的冲刷作用，从而影响路基稳定性。为合理对降水、积水进行引流，设计人员在进行道路整体勘察设计时，将道路横坡控制在1%～1.5%范围内。

道路绿化带设计

道路的绿化带设计是采用海绵城市设计理念的道路工程设计中的重要一步，同时也是改善城市生态环境的重要措施之一。在进行道路绿化带设计时，设计团队十分注重雨水的收集、雨水的净化过滤和雨水的存储及排出。

在道路绿化带设计中，首先考虑的是如何进行雨水的收集。设计团队采取在绿化带周围构建雨水渠和下凹绿地等方式，使雨水能在此类地势相对低洼处汇集。此外，由于人行道和车行道上层均采用透水材料，透水路面上的雨水可径流聚集在绿化带侧面的排水口，在进行绿化带设计布局时，设计团队充分考虑所种植植被的习性及土壤渗透能力，绿化带的标高采用比路面标高低20cm的方案进行设计布局。

对自然降下的雨水进行净化和过滤是实现水资源循环利用的基础。一般雨水的过滤从雨水的渗入过程就已开始，对雨水的净化过滤过程越早越好。在雨水的净化和过滤方面，项目在绿化带地面最底层需铺设渗透管，并自下而上分别铺设砾石、透水土工布、种植土和鹅卵石。此类型的铺设顺序和铺设材料能实现对雨水的多重净化过滤，极大地改善雨水的清洁程度。

传统市政工程道路设计一般采取将人行道和车行道的雨水全部通过雨水口排入道路排水系统的排水方式，这种排水方式很容易造成城市部分道路内排水系统率先达到额定容纳量，从而导致内涝灾害。在雨水的滞蓄缓排方面，设计团队应用海绵城市理念，采取在机动车道两侧开口路缘石附近将雨水汇流至下沉式绿地的方式，使得绿地内的溢流式雨水口能起到缓解雨水流量大小的作用。当绿地内土层的含水率饱和后，水位才会开始升高，水位高于雨水口后才会汇流至排水系统中。此类型设计既能调蓄雨水，也能对雨水进行错峰排放。

附属设施设计

道路的附属设施主要有路缘石和雨水口。对路缘石来说，平缘石一般设置为与路面平齐即可，能有效减小路面积水的面积，立缘石则应比平缘石高出少许，从而提升雨水流入绿化带的效率。对于雨水口来说，该项目采用环保型雨水口，雨水口沿道路纵向每隔30m设置一处，且在入口处增设透水溢流堰和截污框，显著改善了下渗水流的污染程度。

排水系统设计

应用海绵城市理念对市政工程道路进行设计的主要目的是为了防止内涝灾害的产生，因此良好的排水系统是整个设计环节里极为重要的一环。为使城市排水系统运转更为高效，具备更高的排水量，在进行排水系统设计时，项目将海绵城市排水系统与常规雨水排出系统进行联系，通过各子系统的有效连接实现排水系统的一体化。此外，该项目还建立健全了监测系统，对整个系统的储水量实时监测，发现问题及时处理，动态调整各子系统的蓄水量，避免因某一子系统出现故障而影响排水系统整体功能。

综上所述，海绵城市设计理念，在当前市政道路工程中得到广泛应用，对防治城市内涝灾害起到了十分重要的作用。若要更好地改善城市生态环境、改善水资源条件和防治内涝灾害，在应用海绵城市理念时，还需要因地制宜，把握好理念特性，选用合适材料、植被与布局方案，综合城市的自然环境来进行设计。