海绵城市在市政道路设计中运用研究

文/林震红

1 前言

本次研究项目位于厦门市翔安区，起于翔安大道，为西滨互通提升改造工程，终于肖厝南路，匝道累计全长约2.677km，C1 匝道采用一级公路（兼城市主干路）互通匝道标准，设计速度40km/h，C1 匝道红线宽10m，匝道桥637m/1 座，H、H1 为三级公路（兼城市次干路），H 匝道红线宽为17.5m，H1 匝道宽度8.5m。本次除了H 匝道有绿化带外，其余匝道无绿化带，本项目均无人行道及非机动车道。本次考虑绿化带范围采用海绵技术，设置下凹式绿地，其余路段采用植草沟等措施。2015年4月初，厦门成功入选全国首批海绵城市建设试点，厦门海绵城市试点区域主要为翔安新城及海沧北部地带。

2 海绵城市基本概述及设计原则

2.1 海绵城市

所谓的海绵城市，就是指在城市发展时期内将城市内的雨水径流、给排水能力等功能进行综合性考量从而生成的一种建设理念，将这种理念与实际的市政道路设计进行有效结合，能够极大地提高城市水资源利用率以及水资源保护能力，从而使现代化城市更好地适应不同的自然环境变化，最大程度降低自然灾害对于市政道路的损坏，在雨季来临时能够将雨水进行存储，从而达到防洪防涝、推动生态化城市建设的目的。而这首先需要市政部门加强与施工单位之间的协作，进而实现更加合理科学的市政道路设计，将海绵城市的理念真正融入市政道路建设工作当中。

2.2 设计原则

在本次厦门市的海绵城市项目设计当中，需要遵循以下几点原则：满足厦门市总体的排水泄洪规划需求，并提高现有管渠及其他基础设施的利用率；遵循海绵城市低影响开发雨水系统构建的基本原则，致力于建设一个自然积存、自然净化、自然渗透以及雨水资源高效利用的市政道路；充分考虑市政道路两侧的用地资源、地势条件以及规划情况，从而使汇水面积更加合理；充分结合现代化村庄以及城市在道路建设完成之后的排水因素，将村庄排水系统与城市排水系统之间做一个高密度的衔接；对海绵设施的安全问题、维护与管理问题以及建设成本进行综合考量，从而选择一个更加合理的海绵措施，提高海绵方案技术、经济合理性。

3 海绵城市在市政道路设计中运用的优势所在

3.1 改善自然生态环境

随着社会经济的不断发展，人们的生活水平得到了显著提高，在物质与精神生活上都有了不同程度的改善。但与此同时，经济的快速发展也带来了日益严重的生态环境污染，这在很大程度上影响了城市化的可持续推进，导致城市生态环境的变革受到了影响。而在市政道路设计过程中，如果能够完美地融入海绵城市这一理念，不仅能够有效改善城市内的自然生态环境，同时也能够满足相关法律法规的需求，对生态的协调进行维护，进而更好地满足市政道路的基本规划需求。在本项案例当中，市政道路设计过程中融入了海绵城市这一理念，就有效促进了树木生长，净化环境。

3.2 合理调控水资源

一般来说，在设计市政道路时，合理应用海绵城市理论能够有效地彰显出海绵城市效益的现实意义，促进城市内市政给排水系统的优化，同时也能够改善现有的城市内基础设施系统，因此可以极大地缓解城市水资源调控压力。除此之外，在利用海绵城市理念设计市政道路的过程中，能够有效提高水资源利用率，从而避免因为水资源过剩或紧缺导致的各种问题发生。在本项案例中，通过渗、滞、蓄、净、用、排等多种技术，实现城市良性水文循环，提高对径流雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力，减轻了市政排水系统的压力。

3.3 改良市政道路设计效果

在市政道路规划与设计时，进行海绵城市的市政给排水系统建设必须要充分结合整体海绵城市系统建设的需求，并科学调控所有施工环节。一般来说，在设计过程中应用海绵城市理念，需要针对市政道路的实际情况进行详细分析，在设计过程中体现科学设计的理念，从而有效地改良生态环境，降低施工过程中对其他已有基础设施的破坏。

因此，正确地应用海绵城市理念能够有效改良市政道路整体设计效果。在本项案例当中，统筹协调城市规划、排水、园林、道路交通、建筑、水文等行业，共同落实低影响开发控制目标，能够使市政道路发挥出极致的效果。

4 海绵城市在市政道路设计中的具体运用

4.1 应用于绿化带设计

在市政道路设计过程中，绿化带的合理设计能够有效分隔交通、美化城市环境[1]。如果从海绵城市的基础上出发进行绿化带设计，则需要着重针对绿化带的蓄水与排水能力进行考量。在本项案例当中，针对横一路与H 匝道拼接的设计，为强化绿化带的功能，采取了下沉式绿化带设计。绿化带和机动车道间的路缘石设计为开口路缘石，使机动车道的雨水进入下沉式绿化带。下沉式绿化带内溢流式雨水口高程比相邻的机动车道外侧标高低0.05m，并将溢流式雨水口与雨水检查井进行连接，使超出下沉式绿化带调蓄体积的雨水进入雨水系统；同时，还设置了侧分带，用以做海绵排水设计，本次设计目标年径流总量控制率71.8%，对应设计降雨量为28.3mm。

具体的径流量计算公式为：

式中，ψz 为综合径流系数，m3；F 为汇水面积，m2；Fi 为汇水面上各类下垫面面积，m2；ψi 为各类下垫面的径流系数。根据本项目的设计径流量计算表及公式可知，当雨量径流系数为0.9 时，下垫面面积为10088m2，则可知径流量为244m3；面积为1024m2，则径流量为25mm3；面积为1175m2，则径流量为28mm3；面积为13473m2，则径流量为325mm3；面积为348m2，则径流量为8mm3；面积为1059m2，则径流量为38mm3。通过计算可知，各数据基本能够满足海绵城市的年径流总量控制需求，极大地提高了市政道路绿化带蓄水与排水能力，真正体现出了海绵城市设计的意义。

4.2 应用于路线纵断面设计

在市政道路设计过程中，路线纵断面的设计将直接影响到项目沿线各节点与控制点的标高[2]。因此，在本次案例当中，针对路线纵断面设计进行了充分地考量。纵断面设计遵循规划的总体布局，在满足路基设计洪水频率的基础上，考虑与现状道路的平交方式，包括设置通道以及涵洞等；充分利用自然地形和合理改造自然地形，少填少挖；同时，在考虑了防洪要求和污水、雨水排放要求等基础上，尽量降低设计标高使道路标高和周边用地地坪标高相互协调，最终达到工程的技术合理、造价经济、景观视觉良好等目标。

4.3 应用于车行道设计

为了防止“热岛效应”的发生，在车行道设计过程中必须要充分考量透水性能，因此在设计过程中融合海绵城市理念是必不可少的[3]。首先，工作人员需要尽可能选择材质好的沥青原料，最大限度降低路面径流，加快雨水渗透速度；其次，着重使用透水能力强的施工方式，在施工开始之前做好组织规划工作，确保整体工程都能够按照预定的方向施工；最后，在车行道边缘部位设置排水道，并充分考虑排水沟的深度与宽度，将其合理地连接市政给排水系统。

在本次案例当中，开口路缘石根据机动车道宽度采用不同的设置间距，设置间距及路缘石尺寸，从而有效提高了车行道排水能力，改善了车行道的运行效率。

4.4 应用于绿化植物搭配设计

在市政道路设计中融合海绵城市理论时，绿化植物之间的搭配也是必不可少的一项重要工作[4]。在本次案例当中，将绿化设计主题设置为“花溢流香”。在横一路北侧绿化带保留现状海绵，植物选择以耐旱、耐涝的海绵植物为主，乔木种植盆架子中间层种植黄金榕球，可以有效防止眩光影响；另外，考虑海绵绿化带较窄，景观效果考虑满植枝叶茂盛的开花灌木翠芦莉、美人蕉等可以很好地掩藏排水口，于较宽处布设美人树、黄心梅、龙船花等搭配。通过这样的搭配设计，不仅满足了海绵城市设计理念，同时也美化了城市环境。

4.5 应用于附属设施设计

科学的设计附属设施也是市政道路设计的一部分。首先，工作人员需要设计合理的路缘石，可以在路缘石上面预留孔洞，促使地面径流更好地流入绿化带。在本次案例中，就将绿化带与机动车道之间的路缘石设计成了开口路缘石，以此使路面雨水能进入下沉式绿化带内[5]。另外，也可以应用植物进行草地沟的设计，从而使植物变成雨水过滤净化的重要工具。

5 结语

综上所述，海绵城市理念在市政道路设计过程中的应用，是改善城市生态环境、提高市政道路现实效果、合理调控城市水资源的重要举措，同时也是现代化城市可持续发展的重要保障。