基于海绵城市理念的市政道路设计方法探讨

2022-02-18刘杰

科技创新与应用 2022年24期

刘杰

（中煤科工重庆设计研究院（集团）有限公司，重庆 400020）

经济的发展提高了人民群众生活水平，同时人民不仅对环境保护、可持续发展提出了更多的要求，更对周边基础设施建设的标准提出了更高的要求，尤其是城市市政道路建设，要与现代化的城市发展建设相适应，更好地体现出个性化特点。为推动城市稳定、持续的进步，在建设市政基础设施时要认真地完善与优化功能需求，以便达到理想的建设效果。在现代城市建设中，海绵城市理念广泛应用，将海绵城市理念与市政道路设计相结合能够提高城市道路诸多方面的能力，并且让城市规划与道路设计间能够形成绿色生态的循环系统。

1 海绵城市建设理念概述

海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市能够如海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性，也可称之为“水弹性城市”。在进入到雨季后，出现大量降雨时，能够对雨水进行吸收储存。相比于传统的硬化路面，海绵设施的吸水能力更强，这一区域内的降水不会造成地面大面积的连续径流，城市不同区域的雨水也不会短时间内全部集中到某一区域，能够降低城市内涝发生的几率。此外，通过简单的净化处理能够将海绵吸收的雨水作为水源提供给城市，让城市供水获得新的来源，妥善处理城市供水的难题。科学的收集、净化以及循环利用雨水也让绿色城市建设发展成为可能。

建设海绵城市要符合城市发展规划整体提高的要求，在对海绵城市进行建设、安装时要与城市的开发建设同步进行。所以，结合海绵城市的理念对城市市政体系进行改善和优化，就需要提前对城市区域进行长期规划，加强相关部门间的协调联动，为海绵城市的建设推广提供便利。

2 海绵城市理念下市政道路设计优势

首先，让城市内涝得以有效缓解。如今，城市中道路硬化水平逐步提高，吸收和渗透雨水能力逐渐降低，到雨季后，降水量大幅度增多，若下渗不及时必然会给城市带来严重的内涝。将海绵城市理念应用到市政道路设计中，使用具备较强渗透能力的材料，使路面更好地吸收和渗透雨水，从源头上，能够一定程度地缓解城市内涝问题的发生。其次，实现水资源的高效循环利用。现如今，道路数量正逐渐增多，城市道路路基建设规模呈现扩大化趋势。城市路基会吸收大量的雨水，若科学有效地利用雨水，可以使水资源得到高效的循环利用，并帮助城市解决了一定的用水问题。与此同时，做好雨水的收集处理，可以对地下水源起到涵养的作用，对地下水进行补充，有助于平衡生态环境[1]。此外，在遇到城市干旱的情况时，可以利用这些收集的雨水养护城市道路，让雨水得到高效利用。所以海绵城市建设能够对水资源配置进行优化，让水资源得到高效循环利用。

再者，对给排水系统进行优化完善。市政道路设计中融入海绵城市理念，能够对城市给排水系统进行优化完善。目前，在城市道路系统中，给排水的结构、功能都呈现单一性[2]，不能有效地规划雨水控制问题，影响水资源的利用，还会出现浪费情况。基于海绵城市理念，在市政道路建设中可以设置地下蓄水池，补充给排水系统，有效管理进出水口的开关，始终保证地下蓄水池是饱和的、稳定的，让给排水系统的运行压力得以减小，对地表径流进行科学调节。

最后，有效保护生态环境。由于长期受到雨水冲刷，城市市政道路的表面会残留污染物，如垃圾等，会影响自然环境。基于海绵城市的市政道路设计建设可以妥善处理污染问题，道路可以直接渗透雨水，避免大量雨水冲刷路面，降低污染物的残留情况。同时，海绵城市建设中，每个环节相互配合，可以很好地拦截污染物，防止土壤以及地下水资源等受到污染物的侵害，有效地保护城市生态环境。

3 基于海绵城市理念的市政道路设计原则

随着海绵城市理念的提出与应用，其已广受关注，为提高水资源的利用，减少资源浪费，要将海绵城市理念与市政道路相结合，不仅能够提高道路设计水平，也能够高效利用水资源，让市政道路设计更加绿色环保，维护城市的生态平衡。在市政道路设计中，要遵循以下原则：

首先，经济性原则。由于基础设施建设的权属与出资来源问题，很多市政道路工程的出资者都是政府，在此情况下如果不能按照经济性原则开展工作就容易发生预算超额的问题，使政府面对更大的压力，也会影响市政道路建设的进度与质量效果，为此必须要遵循经济性原则，合理减少工程投资浪费问题的出现。

其次，生态性原则。海绵城市建设中重点要实现绿色、生态、环保，不仅要对市政道路的吸水性进行把握，还需要认真细致地规划设计道路绿化、铺装以及景观等因素，让市政道路更具环保性、生态性[3]。

再者，因地制宜原则。我国国土面积广阔，不同地区的地理地质环境、气候条件、绿化以及集群设计等都有很大的不同，作为设计人员要结合区域发展的实际对市政道路进行设计，不能直接照搬照抄其他城市的道路设计方案，市政道路设计要满足城市发展的实际与需要，保证城市水资源节约、经济实现良好发展。

最后，预见性原则。城市市政工程属基础性建设工程，建成后需在今后的几十年发挥相应的功能性作用，如果设计中缺乏前瞻性，海绵城市所提出的绿色、环保目标将无法得以长远实现。为此，设计人员要提前进行严谨细致的勘测分析，利用先进的技术手段预测出城市未来的发展规模、环境变化以及雨水量，并根据相关参数，进行科学设计，保证设计目标得以顺利达成。

4 基于海绵城市理念的市政道路设计方法

4.1 道路路面设计

为使市政道路设计中海绵城市理念得以充分体现，需要对每一设计环节进行把控，道路路面结构的设计要处理好以下几点。首先，优化路面建筑材料，尽可能使用透水性强的路面材料，可以利用排水沥青混凝土铺设车行道，利用透水砖铺设人行道，绿化带选择植草砖，全面保证和提高市政道路路面的渗透效果。其次，为让道路更好地渗透和吸收雨水，应结合道路建设需要开展最为合理与科学的排水设计。

4.1.1 车行道设计

一般而言，市政道路设计常使用非透水材料，容易因排水不畅造成路表积水增多，不利于车辆的安全舒适通行，地表水与地下水间无法形成循环关系，城市局部容易出现热岛效应，这对于城市的发展是不利的。海绵城市理念下，市政道路设计建设过程中需保证路面建筑材料具备较强的透水性，其中排水沥青混凝土就是性价较高的透水材料，能够加速地表水的渗透。雨水进入排水沥青路面功能层后，通过路拱横坡，沿防水黏结层横向进入路侧排水设施中，最终与地下水共同形成循环系统。既实现了路表透水功能，也有效防止了因雨水下渗至基层、路基造成的结构破坏。

4.1.2 人行道设计

在市政道路设计中，人行道设计也是十分重要的内容。人行道设计的效果将直接决定道路使用者对道路系统的体验感，所以也要将海绵城市理念应用到人行道的建设中。选择透水性较好的透水基层、透水步道砖进行人行道建设，即使是在暴雨季节也能够快速将人行道表面雨水渗透到地下，让地下水资源更加充足，与此同时，因透水步道砖有比较高的孔隙率，其较常规步道砖还具备城市降噪、防滑的能力。

4.2 生物滞留带设计

在市政道路设计中，生物滞留带设计也是重要内容。生物滞留带设计就是通过多样化的植被对雨水进行滞留、储存，同时通过物理化学相结合的综合原理达到净化雨水的目的。一般情况下，城市环境具有温和性，在雨水量比较充足的区域，就可以通过生物滞留带设计，凸显其优势，减少路面污染，避免水资源受到不利干扰。生物滞留带设计能够科学对雨水进行调蓄，让雨水可以大面积渗透，减少热岛效应的出现。除此之外，生物滞留带能够让城市生态环境呈现出多元化的特点，让城市道路的绿化带得以优化。海绵理念下的市政道路设计中，生物滞留带设计的应用价值极高，为此要科学设计，有效保护城市生态环境，为城市的可持续发展增添助力。

4.3 下凹式绿化带设计

绿化带也是市政道路设计中不可忽视的内容。绿化带设计中包含中央与2 侧分隔带、绿化设施与行道树设施带等。设计过程中要将绿化带科学地设置在道路断面中，使绿化带的渗水能力得以展现。下凹式绿化带设计之后，可以通过这一绿化带提前留出的下凹空间对自然降雨的雨水进行储存，不仅能够提高雨水的径流、渗透能力，也可以起到降低流量、径流过滤的功能，使雨水、地表与地下水得以有效转化，确保水循环系统始终保持平衡。还可以利用蛭石、砾石铺设下凹式绿化带[4]，从而过滤净化雨水，减少地表径流中的污染物数量，让城市的地下水、相临河流等免受污染。

4.4 路肩边沟设计

对采用边沟排水的道路，以前通常采用硬质材料修建路肩边沟，这就不可避免会出现堵塞现象，美观性不强，也无法有效净化雨水。随着海绵城市理念的应用，逐渐开始推广采用植草沟进行设计。植草沟就是通过进行植被种植形成的地表沟渠，具有一定的观赏性，在收集雨水的同时，也具有输送、净化和排放雨水的功能。植草沟通常设置在路肩外侧，市政道路设计时要结合两边地块的具体情况科学分析，如果道路2 侧为规划公共绿地，在设计植草沟时需要充分考虑道路功能与景观环境需求相结合，在道路建成运营后还需加强对植草沟的日常维护。

4.5 边坡防护设计

通常，位于山地城市中的市政道路，因地形起伏较大常会形成永久性边坡。在具备放坡条件时，特别是针对挖方岩质边坡的防护设计，常采用锚喷混凝土、框格梁等硬质坡面防护形式，其景观效果欠佳，且不利于生态循环。故在边坡防护设计中，可引入海绵城市理念，综合工程力学、土壤学、生态学和植物学等学科，通过植物根系的锚固作用对边坡表层进行防护，使边坡防护设计与生态环境相协调，尽量减小对环境的影响。可采用格构植草绿化、TBS 喷播植草、格构植生袋等植物生态防护形式进行设计，除能够降低坡体孔隙水压力、截留降雨、减少坡面雨水径流量、削弱溅蚀、控制土粒流失、减缓雨水对坡面的冲刷以外，还能够修复因道路开挖建设破坏的生态环境，降低噪音，促进有机污染物的降解，净化空气，调节小气候。采用此类防护形式的设计意味着在尊重物种多样性的同时，还减少了对资源的剥夺，保障了动植物生长栖息的延续性，保持了生态与景观之间的平衡协调，也有助于达到改善人居环境及生态系统健康运行的总体目标。

4.6 雨水口设计

基于海绵城市的理念，要优化设计市政道路的雨水口，不仅使其引流、排水效果得到保障，还要科学地改造雨水口，进而初步拦截污染物，使雨水收集系统的净化、排污压力得到缓解。改造原有的雨水口，科学设置过滤网、防臭管以及出水支管，通过钢筋混凝土对排水检查井进行加固，并在检查井的底部进行第一步沉淀，最后通过过滤网进入到排水管道中。为避免雨水口出现堵塞的情况，过滤网可以设置大颗粒过滤装置，有效拦截大粒径污染物的进入。

5 基于海绵城市理念的市政道路设计建议

5.1 完善法律法规与制度

海绵城市的建设是一项长期工程，短时间无法完成，要达到一定的效果必须要经过多年的建设发展。为此作为政府部门应对海绵城市理念下的市政道路设计的相关法律法规作进一步优化完善，建立专门的职能部门开展监督管理工作，确保市政道路的设计建设能够顺利、高效的开展，保证市政道路建设的整体质量水平站上一个新的台阶，更好地为城市发展服务。

5.2 做好公共管理工作

政府出资进行市政道路建设就是为了推动城市获得更好地发展，对城市交通进行优化，为群众提供便利的出行条件。在市政道路设计时，要站在全体人民的角度，科学地调查分析城市资源，高效、合理运用短缺资源，并保证道路设计方案与城市发展相适应。在市政道路设计中，要积极发挥公众的参与作用，让公众拥有发言权，能够对市政道路设计发表自己的看法。如果只是政府部门主导规划设计，就容易在道路设计中产生实用性不强的问题。若市政道路设计不够全面，资源容易分配不均，使得政府与公众之间产生不必要的矛盾。所以，在市政道路设计建设中要积极发挥社会公众的积极性与参与性。

5.3 运用信息技术手段加强监控

现如今，物联网、5G 技术日渐成熟、应用广泛，可以建立海绵城市理念下的市政道路设计建设运营在线数据监控平台，对城市道路设计建设运营等各个过程涉及到的地理地质情况、环境条件、水资源运用等进行实时跟踪，有效接受数据信息，并在物联网的作用下使所有设施形成一个整体，实现统一的调配与管理。基于收集到的数据信息为决策者建立具有直观性、交互性、可视化的平台。持续监测市政道路设计情况，依据实际情况对设计方案进行优化调整，对建设与运营工作进行统筹安排。将多样化的传感器安装到城市的排水管、河道以及蓄水池中[5]，准确地采集相关数据信息，决策者可以及时有效地把握城市的水循环情况，并及时预防和评估可能发生的灾害，为市政道路的设计建设提供依据。对动态化数据信息进行收集与分析，了解市政道路设计中海绵理念的应用情况，并对道路设计进行智能化控制。