新建及改造道路海绵城市设计探讨

韩素华，曹倩男，陆敏博

[悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司，江苏 苏州 215123]

0 引言

“海绵城市”是我国提出的新一代雨洪管理模式，是一种新型的城市发展方式，对于环境、社会、经济均有明显效益[1]，故近年来海绵城市理念被广泛应用于城市规划和设计中。

城市道路作为城市空间的重要组成部分，是海绵城市建设的主要载体之一，具有径流污染严重的特点，因此有针对性地对城市道路进行海绵化设计，对于海绵城市建设来说至关重要。基于苏州的新建和改造项目探讨城市道路的海绵化设计，可为相关城市道路海绵化建设提供参考和借鉴。

1 道路海绵化设计总体思路

道路海绵化设计首要考虑满足道路的基本功能（如通行能力和管线敷设空间）和交通安全。故利用道路内部或周边空间设置海绵设施，首先不能压缩道路通行空间，其次应统筹考虑与地下管线的空间协调，同时需采取必要的侧向防渗措施防止雨水下渗对路基强度和稳定性造成破坏。

道路海绵化设计需以目标和问题同步为导向，一方面结合项目所在地的上位规划目标确定指标要求，如年径流总量控制率、年SS 总量去除率等；另一方面结合项目实际分析本底情况，包括现状条件、周边环境、场地下垫面、场地竖向与排水情况等，从水安全、水环境、水资源、水生态等方面指出存在问题及需求，从而提出有针对性、符合上位规划的目标指标。

对于城市道路而言，相较其他类型项目，其径流污染严重，尤其是初期径流污染严重程度甚至超过了生活污水[2]。因此城市道路的海绵化设计需要以径流污染控制为主要目标，通过选用具有净化作用的海绵设施，实现径流量控制的同时净化道路径流雨水的效果。

2 新建道路设计探讨——以合兴路为例

2.1 项目概况

合兴路位于苏州市姑苏区平江新城，西接永方路，东接广济路，道路全长约800 m，规划红线宽30～33.5 m，双向4 车道断面形式。合兴路按照功能划分有沥青路面、绿化和透水铺装，其中绿化主要为4 m 宽的中央分隔带，此外道路北侧临河，有一定的绿化空间。

根据上位规划及道路的实际需求，确定合兴路海绵设计总目标为恢复生态本底、控制道路径流雨水污染，相应的设计指标为年径流总量控制率达到60%，年SS 总量去除率达到50%。

2.2 竖向设计

第一稿道路横断面坡向设计完全打破传统方式，考虑双向反坡，即道路两侧的雨水均汇入中央分隔带内的生物滞留设施。但该方案有两个方面的问题，一是道路交叉口中心点成为最低点易积水，二是对机动车道的防渗设计要求较高。在多次沟通讨论后，最终确定道路横断面采用单向坡的形式，坡向道路北侧城市河道的绿化空间（见图1 和图2）。中央分隔带设置生物滞留设施消纳道路一侧的径流雨水，道路另一侧的径流雨水利用道路外侧绿化空间设置生物滞留设施和雨水花园进行消纳。

图1 路拱大样图（单位：cm）

图2 合兴路标准横断面图（单位：cm）

因道路南侧地块的雨水需通过道路雨水管进行转输排放，故本项目仍设计雨水管。鉴于径流雨水由中央分隔带和外侧绿化消纳，故雨水管并未采用常规的双侧布置思路，仅在道路北侧设置一根雨水管，转输地块雨水的同时，承担中央分隔带海绵设施内超标雨水排放。

2.3 平面设计

根据上述分析，该项目雨水径流组织路线见图3。

图3 合兴路雨水径流组织路线图

根据图3，道路两侧人行道设置透水铺装，增加渗透性能的同时加强了人行道的行走舒适度；道路中央分隔带和道路外侧绿化空间内设置生物滞留设施，消纳径流雨水；生物滞留设施内设置溢流井，超标雨水通过溢流井进入雨水管网系统保证排水安全。此外道路外侧绿化空间还设置了雨水花园，河道驳岸采用了生态驳岸，进一步削减径流雨水污染。具体的雨水径流组织路线如图4 所示。

图4 合兴路雨水径流组织路线示意图

2.4 目标评估

通过合理的分区设计，设置透水铺装、生物滞留设施、雨水花园、生态驳岸等设施，合兴路最终的年径流总量控制率为69.58%，年SS 总量去除率为52.19%，达到初始制定的目标要求。

该项目在断面设计、平面布置等各环节通过多专业的沟通融合，在满足道路主体交通功能同时，以最经济、简单的方式结合道路景观实现了海绵功能，达到了海绵设施景观与周边河道、绿带协调一致的效果，充分体现了海绵城市建设的“生态优先、安全为重、因地制宜、统筹建设”的原则，最终实现了项目主体功能、海绵功能和景观效果共赢的局面。

3 改造道路设计探讨——以平海路为例

3.1 项目概况

平海路为苏州市姑苏区平江新城的东西向主干路，西连虎殿路，东接江宙路，道路全长约2 890 m。现状道路红线宽度为40 m，双向6 车道4 幅路断面形式（见图5）。主要为沥青路面、人行道铺装和部分绿化带，整体不透水面积大，现状综合径流系数为0.71。路辐内的绿化带主要为2 m 宽中央分隔带和1.5 m 宽侧分带。道路北侧为平江新城生态廊道及新莲河，绿化景观效果较好；南侧多为居住小区及商业区，围墙线紧贴道路红线。

图5 平海路现状横断面图（单位：cm）

道路竖向整体呈东高西低，最大纵坡2.09% 在道路最东端约65 m 范围，大部分段落比较平缓为0.3% 左右。道路断面均采用直线型路拱，车行道横坡为2%，坡向道路两侧；人行道横坡1.50%，坡向道路内侧。道路按传统形式设置雨水收集排放系统，不利于周边绿化消纳径流雨水。根据上位规划及道路的实际需求，平海路的海绵化设计总目标为与周边海绵改造项目形成连片效应。相应的设计指标为年径流总量控制率达60% 以上，年SS 总量去除率不低于50%。

3.2 竖向设计

由于现场地下管线较多、条件复杂，改造时需充分结合现状情况，在保证道路的基本功能前提下实施海绵化改造。

该项目的绿化空间集中在中央分隔带和侧分带，对道路实施反坡改造使径流雨水汇入中央分隔带显然不现实。第一稿方案考虑在侧分带设置生物滞留设施消纳机动车道的雨水，但在后续的深化设计中发现侧分带扣除两边侧石后，绿化空间仅剩1.25 m，作为生物滞留设施一方面调蓄空间无法满足设计指标，另一方面窄而深的绿化带景观效果较差，且大大增加了施工难度。

突破道路红线和常规做法提出了第二稿方案：道路北侧利用绿廊空间设置生物滞留设施消纳道路北侧径流雨水；道路南侧人行道虽紧贴地块围墙，但人行道较宽为3.5 m，其中有1.5 m 宽的树池，故考虑连通现状树池，设置人行道树池和植草沟的海绵设施链消纳道路南侧的径流雨水。

第二稿方案在深化设计中又遇问题，现状道路采用的是人非不共板的形式，即人行道高于非机动车道，而海绵设施又设于非机动车道外侧，如何将车道的径流雨水引入海绵设施成为新的问题。本着采用简单低成本的方式实施雨水导流的思路，提出了结合透水铺装的改造，降低人行道标高，使道路径流雨水顺着道路横坡汇入海绵设施的方案。但这个方案在后期的施工中发现存在诸多问题：如现状道路上的路灯、电线杆、公共自行车桩等众多附属设施均设于人行道，其基础高度与人行道齐平，一旦人行道降低，必然出现附属设施基础外漏的现象，安全和美观度都较差，全部重新迁移成本又太高；人行道下现状管线众多，特别是采用细石混凝土包固的信息通道埋深很浅，人行道下降后通道外露，迁移的成本也大。鉴于上述诸多不利因素，最后采用的方案是：海绵设施位置不变，人行道标高维持现状，现状雨水篦子封堵，增设T 字形排水沟，将道路的径流雨水通过排水沟引入海绵设施，排水沟从人行道铺装下方信息通道上方穿越。海绵化改造后的道路横断面见图6。

图6 平海路海绵化改造道路横断面图（单位：cm）

3.3 平面设计

根据上述分析，该项目雨水径流组织路线如图7所示。

图7 平海路雨水径流组织路线图

根据图7，该项目于道路北侧绿廊设置生物滞留设施和雨水花园，消纳北侧车道雨水，北侧局部靠近广场及商业地段，通过排水沟将雨水汇入旁边的海绵设施，超标雨水通过海绵设施内的溢流井溢流进入现状雨水管。

道路南侧人行道树池连通，打造海绵设施链消纳南侧车道径流雨水；在道路交叉口有绿化空间的，与相交道路海绵设施相衔接，通过连片效应，将雨水坡向外侧海绵设施进行消纳；部分路段无树池及绿化，设置弃流装置，将初雨弃流进入污水管网。此外，考虑到行人安全，南侧人行道植草沟与铺装之间设隔离栏。具体的雨水径流组织路线如图8 所示。

图8 平海路雨水径流组织路线示意图

3.4 目标评估

通过合理的分区设计，设置透水铺装、生物滞留设施、植草沟、雨水花园、弃流设施等海绵设施，平海路最终的年径流总量控制率为63.26%，年SS 总量去除率为50.60%，达到初始制定的目标要求。

本项目改造前、后实景图对比见图9 和图10。

图9 生物滞留设施改造前后对比图

图10 南侧人行道植草沟改造前后对比图

4 结语

海绵城市道路设计应尽量结合新建道路同步实施，实现海绵设施与主体工程同时设计、同时施工、同时竣工验收，可实现效益最大化。无论是新建项目还是改造项目，对于海绵化道路项目应把握“道路主体功能、海绵设施功能、景观效果三协调三统一”的基本原则，杜绝假海绵的同时避免过渡海绵，因地制宜地把海绵城市理念融入到项目中去，系统化推进海绵城市建设。