海绵城市建设下的城市道路排水优化设计研究

唐方园 方毅

宁波市镇海规划勘测设计研究院 浙江 宁波 315202

近年来，随着城市化进程的加快，城市雨水内涝时有发生，内涝频率呈明显上升趋势，且积水、内涝点（区）技术改造难度大，积水、内涝复现频率高。导致内涝灾害频发的原因众多，如地势低洼、极端暴雨、规划开发导致雨水径流总量骤增、排水设施布局不合理等[1]。为了应对城市化进程带来的积水内涝灾害频发、水环境污染等一系列问题，发达国家首先提出了一系列雨洪管理的理论及技术措施，如低影响开发、可持续城市排水系统等。2014年住建部发布了《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建（试行）》，提出建设海绵城市是今后我国城市建设的重大任务，要求推广和应用低影响开发建设模式，加大城市径流雨水源头减排的刚性约束。海绵措施可有效增大城市地表入渗量，削减地表径流量，一定程度上缓解城市道路积水、区域内涝[2]，本文主要分析了海绵城市建设对城市道路排水的意义，并从海绵城市建设角度出发提出城市道路排水系统的优化设计建议。

图1 城市积水内涝

1 海绵城市建设对道路排水的意义

“海绵城市”不仅是城市雨洪管理的概念，更是一种新的城市发展理念，在该理念下，城市的开发建设模式由传统粗放的建设模式转变为文明、生态的建设模式。随着海绵建设理念的推广，海绵城市理念已融入城市建设的各个方面，对城市道路的规划设计具有重要意义，海绵相关设施的布置能有效减少雨水污染、减少道路积水、城市内涝灾害、有效补充地下水资源[3]。具体而言：（1）在道路排水设计中融入“生态、环保、可持续”等海绵城市理念，增加了排水系统的“弹性”，使城市变得像海绵一样，能更好满足城市发展、城市管理和居民生活的多元化需求，能更好的适应环境变化、应对雨水等自然灾害[4]。（2）在综合考虑城市规划的基础上，坚持海绵城市建设理念对城市道路排水工程进行优化，使城市道路排水工程具备雨水收集、处理、存储、渗透、净化、循环利用等多重功能，增强城市的排水、防洪、防涝能力，解决城市道路积水、城市内涝、雨水径流污染等问题，减少其对城市交通和出行造成的不良影响，减少水污染问题[5]。（3）海绵城市建设下的城市道路排水优化设计，减少了道路积水、雨水下渗等对道路结构安全稳定性、承载力等造成的影响，减少沥青路面松散、剥落，路肩和边坡遭受雨水的冲刷和破坏等问题的出现，延长道路的使用寿命[6]。（4）在海绵城市理念建设下，利用雨水回收等装置，实现雨水的简单过滤、净化和存储，为城市水资源利用提供补给，提高水资源利用效率[7]。

2 城市道路排水工程规划设计的现状和问题

传统的道路雨水收集模式为“地表径流→雨水口→市政管网→河道”，该模式存在以下问题：（1）内涝风险：暴雨时，道路上快速形成大流量径流，峰值叠加导致市政雨水管网负担加重，存在积水、内涝风险；（2）河道污染问题：道路雨水径流中夹杂垃圾、灰尘等污染物，污染物随市政雨水管网直接入河，易造成河道污染，影响水环境；（3）水生态问题：随着城市发展，地面硬化面积快速增加，雨水下渗量减少，且在传统道路雨水排放模式中，雨水快速排河，影响地下水资源的综合供给，对水生态环境、水资源利用均有不利影响[8]。

根据不同道路的排水需求，需对人行道、车行道、绿化带、道路附属设施等进行规划设计，以满足实际需求。但是，在实际部分城市道路排水系统设计中也存在多种问题，进而导致城市道路排水能力不足、水资源利用率低，不符合海绵城市建设的目标要求等，如：（1）缺乏对城市规划情况的综合考虑，对城市道路分布、地形地势和环境条件、雨水和污水排放需求、排水峰值大小、水资源循环利用等的考虑不充分，影响了排水系统设计的科学合理性，进而影响城市道路排水系统功能作用的发挥；（2）城市道路排水管网包括污水管道系统、雨水管道系统、合流制管渠系统等，由于前期的调查勘察不细致、资料分析不全面，对排水管网规划图、布置图、排水量、排水点、地面排水坡度、管沟挖设深度等缺乏准确的把握，管道长度和位置、管道敷设、管材等级等不符合实际要求，影响城市道路排水功能，导致排水能力不足、效率不高的情况出现，这是城市内涝和道路积水的主要诱因之一；（3）部分城市道路排水往往只考虑如何提高排水能力的问题，缺乏对海绵城市建设和水资源循环利用的综合考虑，导致设计的道路排水系统水资源储备和应用水平不高[9]。

城市化进程的加快导致地面雨水径流增加、雨水峰值时间集中，进而使得城市排水系统压力日渐增大，城市道路排水系统作为城市排水系统的一个重要组成部分，其面临的压力也日渐增大。城市道路排水系统是一项重要且复杂的基础设施工程，针对此系统的优化已做了大量研究并提出了一系列的优化措施，但面对不同区域环境的多样性，不同建设理念下的城市道路排水系统仍有优化的需要[3]。

3 海绵城市建设下的城市道路排水优化设计对策和建议

3.1 优化设计理念

海绵城市建设下的城市道路排水优化设计，既要考虑解决城市道路积水、城市内涝、雨水径流污染等问题，也需要对海绵城市建设和水资源循环利用进行综合考虑，将水资源循环利用和海绵城市理念融入排水设计全过程，以促进城市道路排水功能的持续优化。

第一，在规划设计中，充分认识到海绵城市建设的重要性，并做好相关的宣传工作，同时向规划设计部门展示海绵城市建设的成果、分享海绵城市建设的经验，以确保规划设计部门对此有更深入的认识，确保在城市道路排水优化设计工作中能够科学的融入海绵城市相关理念、技术、方法、政策和法规等，使城市道路排水设计符合海绵城市的多元化要求[10]。

第二，城市道路排水设计需要考虑和分析的因素众多，为确保设计的科学合理性，需促进各种现代化技术和工具的应用，如促进BIM技术和计算机技术、大数据库等的利用，构建立体化的工程模型，将城市道路排水设计以更直观的方式展现出来，方便找准设计中的不足，对设计持续优化，当需要对设计进行调整的时，只需在模型中修改相应参数即可，同时，城市道路排水的优化设计也需实现对相关数据信息的高效化整合和利用，实现市政、承建、交通等单位和部门数据信息的有效整合，为城市道路排水设计提供更全面的数据信息参考，建立完善信息数据库，实现对城市交通布局、区域降水、排水系统和管线设计情况、排水系统效果等相关数据信息的有效收集、存储和分析利用，为城市道路排水设计提供更全面的数据信息参考。

第三，海绵城市建设下的城市道路排水优化设计，需要持续完善的设计体系，对城市道路分布、地形地势和环境条件、雨水和污水排放需求、排水峰值大小、水资源循环利用等充分考虑，对城市道路排水施工条件、降水特征、雨洪管理需求、设计环境和常见影响因素等准确把握，在基础方案上不断细化设计方案，体现“海绵城市”理论，保证雨水排放、净化系统设计合理，减少对原有的河流、湿地、渠等“海绵体”的影响，保证水循环系统设计合理，并与排水系统、溢流排放系统等科学连接等[11]。

3.2 优化排水管线设计

城市道路排水设计需结合城市规划与建设情况进行。

第一，设计前要对城市档案进行深入分析，并对现状做好勘察勘探工作，综合考虑和分析城市道路分布、地形地势和环境条件、雨水和污水排放需求、排水峰值大小、水资源循环利用等，确保对此有准确把握，在此基础上对城市道路排水系统及管线持续优化设计，以确保满足实际需求。例如，城市道路排水管线设计时，要确保其具备一定的“弹性”，同时需对城市强降水、长时间降雨的排水需求、排水峰值大小等充分考虑，确保管网的尺寸、材料、主干管道数量等符合排水需求，拥有良好排水效率。

第二，排水设计需要准确把握排水管网规划图、布置图、排水量、排水点、地面排水坡度、管沟挖设深度等，以确保管敷设和施工规范。

第三，海绵城市建设理念下，利用下凹绿地、生物滞留沟等海绵设施对雨水进行收集、过滤、净化，可用于绿化浇灌、补充地下水等，进而实现雨水的循环利用。需要注意的是，城市道路排水管网设计最重要的一个目标是满足排水需求，有效解决城市道路积水、城市内涝问题。因此，雨水利用管线设计应以良好排水为前提，在此基础上考虑雨水回收利用[12]。

3.3 优化道路绿化排水设计

道路绿化景观是城市道路的一个重要组成部分，需要对道路绿化景观进行科学设计，使其具备多重功能，在分隔城市交通、缓解驾驶疲劳、美化城市环境、净化空气等多方面发挥好作用，使其价值得以最大化的体现。在道路绿化景观规划设计时，要对道路的实际情况和功能、基本要求等有全面的认识，因地制宜，确保道路绿化带、植被选择、绿化布局等更合理和科学。

第一，海绵城市建设下的城市道路排水优化设计，对道路绿化设计提出了更高要求，在满足道路绿化基本功能需求的同时，也需拥有一定的排水、储水等效果，实现对城市排水过滤系统的持续优化。例如，对城市道路分布、地形地势和环境条件、降水情况和峰值大小等充分考虑，并考虑在强降水、长时间降雨时，如何快速排水，减少其对绿化植被造成的不良影响。

第二，通过在绿化中设置雨水花园、下凹绿地等海绵设施，实现对径流雨水的过滤净化，以免造成管道堵塞，影响排水能力，同时过滤掉杂物后的雨水回收起来，用作城市绿化灌溉等；在地面铺设时，多采用一些透水性能好的材料，并规范的在道路绿化带下设置碎石沟，以有效提升道路的下渗能力，实现多余积水的收集。第三，需要结合绿化带设计情况，以及周围的地形、地势、走向等，对绿化带周围的排水管道优化设计，确保拥有良好的排水能力，降低绿化带储水负担，减少雨水淹没绿化带之类情况的发生[13]。

3.4 优化车行道排水设计

优化车行道排水设计，确保其能快速排水，避免出现道路积水等问题，以免影响城市道路的使用寿命。例如，在道路施工的时候，路面施工采用透水沥青混凝土，使城市道路拥有良好的渗水性、透水性，减少地表径流、地面积水对路面造成的影响和破坏，一定程度上有助于降低沥青路面松散、剥落等病害问题的该发生几率。在车行道排水规划的时候，需要综合考虑道路的走向和坡度等，既不能影响行车的安全舒适性，也要提高道路的排水能力，同时避免道路结构出现严重渗漏问题[14]。

3.5 优化人行道排水设计

对人行道排水设计的优化有助于提高海绵城市建设的整体效果。人行道的排水优化设计需在保障行人出行的便利性和安全性的基础上进行。人行道要选择透水性好的材料，如透水性地砖，使其拥有良好的雨水下渗能力，以免在阴雨天的时候，出现道路积水、打滑的情况，保证行人安全。

3.6 优化附属设施设计

海绵城市建设，要求城市具备良好的雨洪管理能力，有效解决城市道路积水、城市内涝、雨水径流污染等多方面的问题，这一过程也需要对城市道路附属设施的排水进行优化设计。如，对城市道路侧石开孔，以便车行道雨水排入下凹绿地。此外，在附属设施规划设计时，要做好绿化、车行道等的标高衔接，以便雨水排放。

4 结束语

加强海绵城市建设是新时期城市规划和设计的一个重要方向，符合绿色发展和可持续发展的要求，有助于优化城市功能，满足城市多元化需求。城市道路排水作为城市排水工程的一个重要组成部分，在规划设计时，需将“海绵城市”理念融入每一环节，坚持对城市道路管线、道路绿化排水、车行道和人行道排水、附属设施排水等进行优化设计，确保排水工程建设符合海绵城市建设的要求，既满足雨水排放需求，也能实现雨水资源循环利用。