基于海绵城市理念的市政道路设计研究

王文娟

（烟台市规划设计研究院有限公司，山东烟台 264003）

0 引言

近年来，随着城市化进程加快，城市面积不断扩大，城市排水系统能力的不足导致城市内涝、城市水环境污染等问题不断加剧。因此，如何有效地解决城市排水问题成为当下亟待解决的问题。海绵城市作为新兴的城市建设理念，将城市与自然融为一体，通过改变城市排水系统结构，以水为媒介，达到城市雨水管理、水资源保护、环境改善等目的，被广泛关注和应用。而市政道路作为城市的基础设施之一，其设计也应考虑海绵城市理念，实现城市的可持续发展。本文旨在探讨基于海绵城市理念的市政道路设计，从雨水管理、道路排水、景观绿化等方面出发，分析其优缺点，并提出改进建议，以期为城市规划和建设提供参考。

1 海绵城市概述

1.1 海绵城市理念的内涵

海绵城市理念作为一种新兴的城市建设理念，其核心思想是将城市排水系统的功能从“快速排水”转变为“滞蓄渗透”，即通过城市内各种“海绵”设施，如绿地、湿地、渗透地面、雨水花园、屋顶花园等，最大限度地减少雨水直接流入排水管网中的数量，促进自然界的水文循环，实现城市雨水管理、水资源保护、环境改善等目的[1]。

1.2 海绵城市建设优势

1.2.1 维护城市生态环境

在传统城市建设中，城市化进程带来的生态环境破坏问题已经逐渐凸显。例如，城市热岛效应、生物多样性下降、水资源污染等问题已经严重威胁人类的健康和生存环境。海绵城市建设可以通过增加城市绿地面积、构建雨水花园等措施，改善城市环境，提高生态系统的稳定性和自我修复能力。例如，深圳市宝安区在城市更新过程中采用了海绵城市建设理念，通过增加绿地面积、引入雨水花园等手段，改善区域内生态环境，提高了城市生态功能，得到广大居民的好评。

1.2.2 补充城市地下水

随着城市化进程加速，城市地表面积不断扩大，原本可以渗入土壤中的雨水被直接排放到排水管网中，造成城市地下水资源的储备大量减少，进而导致地下水位逐年下降，引发水资源短缺问题。通过实施海绵城市建设，利用透水铺装、绿色屋顶、雨水收集等技术手段，将雨水有效地收集和利用，从而补充城市地下水资源，缓解城市水资源短缺问题。例如，近年来深圳市通过开展海绵城市建设，采用大量的雨水收集、利用和地下水补给措施，使深圳市地下水补给量大幅度提升，城市水资源状况得到明显改善。

1.2.3 缓解排水系统压力

在传统的城市建设中，排水系统建设往往是为了满足城市化进程中污水的排放和处理需要，而忽视对雨水的收集和利用，导致排水系统的负荷过大，常常出现排水系统瘫痪和水浸事件。海绵城市建设可以通过引入雨水花园、雨水沟、生物滞留池等设施，将雨水收集起来，通过植被、土壤等自然的过滤作用，净化雨水后再进入城市排水系统，从而减轻城市排水系统的负荷，提高排水系统的容量和安全性[2]。例如，广州市在推进海绵城市建设中，通过建设生物滞留池、雨水花园等设施，增加城市绿地面积和雨水收集利用率，大大缓解排水系统的压力。

2 基于海绵城市理念的市政道路设计研究的必要性

城市内涝问题是城市可持续发展中亟须解决的重要问题之一[3]。近年来，随着城市化进程的加速和气候变化的影响，城市内涝现象频发，给城市交通、居民生活以及城市环境和公共安全带来很大威胁，甚至造成严重的人员伤亡和财产损失。以2019 年7 月至8 月间全国发生的暴雨天气为例，两个月时间内，至少26 个省出现内涝和洪涝灾害，受灾人数超过5000 万，直接经济损失超过150 亿元。据不完全统计，2019 年全国因城市内涝事故造成的经济损失超过400 亿元，严重影响城市的健康、稳定发展。因此，实施基于海绵城市理念的市政道路设计研究，具有重要的现实意义。某城市暴雨后内涝情况如图1 所示。

图1 某城市暴雨后内涝情况

3 基于海绵城市建设理念的市政道路设计

3.1 基于海绵城市建设理念的市政道路设计原则

3.1.1 生态优先原则

生态优先原则的核心在于通过保护、恢复和建设生态系统，优化城市自然环境，提高城市生态系统的功能和稳定性。在市政道路设计中，应注重利用自然地形、地貌和水文条件，构建自然的生态系统，提高自然地保水、保土、保持和净化能力，从而实现对降雨的调节和污染物的净化。例如，在道路设计中，应该考虑自然生态系统的完整性和连通性，增加绿地和植被覆盖率，促进生物多样性和生态系统的恢复，提高城市生态系统的韧性和适应能力。

3.1.2 综合利用原则

在市政道路设计中，应充分利用城市空间，实现道路、建筑、绿地等城市元素的多元化、协调化和集成化，使道路既具有通行功能，又具有多种社会功能。例如，在道路设计中，可以将人行道设计成集雨水、绿化、休憩等功能于一体的生态廊道，使其具有更高的综合效益。此外，综合利用原则还包括在设计中考虑道路与城市其他基础设施的协同发展，如公交、自行车、步行等交通方式的协调，不仅提高道路通行效率，还能促进低碳出行，降低城市交通拥堵和污染。

3.1.3 低影响开发原则

在设计中，应避免或最小化对生态系统、水资源、大气环境和人类健康等方面的不利影响，尽可能地减少土地使用和生态破坏，减少能源和资源的消耗。在选择低影响设施方面，应结合当地实际情况，确保经济有效、方便易操作。如，在道路红线内采用下沉式绿地，而非机动车道采用植草砖、透水铺装材料等低影响设计；在道路红线以外，则采用下沉式绿化带与生物滞留带相结合等措施，以提高地表的渗透性和自然净化能力，减少道路排水量和污染物的排放。低影响开发雨水系统典型流程如图2 所示。

图2 低影响开发雨水系统典型流程图

3.1.4 分区分级原则

在设计中，应按照城市不同功能区域的特点，分区分级设置市政道路的设计要求和措施，提高设计的针对性和适用性。例如，在城市中心区域，应该注重道路通行效率和交通组织的优化，同时考虑到环境保护和人行道的设施建设。在城市郊区和城乡接合部，应该注重道路的绿化和景观效果，同时考虑到自然水体的保护和利用。

3.2 基于海绵城市建设理念的市政道路的设计要点

3.2.1 绿化带

市政道路两侧通常均会设置绿化带，发挥净化空气、美化环境的作用。在基于海绵城市建设理念的市政道路绿化带设计时，应注意如下几点：一是选择具有较强透水性的植被，如草坪、地被植物等，避免选择生长缓慢的树木，同时在植被上层，应注意土壤含量不宜过多，以便水分快速渗透。二是在绿化带中层，增加小石块等材料，增强植被的稳定性，防止植被生长过程中的松散和倒塌，同时帮助水分渗透土壤深处，增加土壤水储量。三是在绿化带下层部分，设置水管管道，便于雨水的收集和储存，在减少城市排水系统负担的同时，还可利用雨水资源，为城市节约水资源，达到节约能源、环保的目的。当前，海绵城市理念下道路设计中，宜采用凹形绿化带形式，如图3 所示。

图3 凹形绿化带断面设计图

3.2.2 雨水花园

在处理雨水径流中，常采用种植洼地的方式，利用植物生长达到有机过滤污染物的目的，从而有效减少降雨峰值和雨水污染，但该方法不具备储水能力。为兼具过滤和储水的功能，在道路两侧设置雨水花园。雨水花园的主要原料为透水性良好的水土工质材料，并由雨水排水管和砾石排水泵组成，以便排出路面上的雨水[4]。雨水花园设计过程中，设计者应尽量对其进行分散设计，其规模宜控制在30～40m2，汇水面积与总体面积二者的比例控制在1∶20～1∶25，并将其整体结构深度控制在300mm 内。同时，雨水花园的防渗膜应确保包裹严密，并应设置溢流井，以便管制之外的雨水能顺利排入市政雨水系统。

3.2.3 透水铺装

透水铺装作为海绵城市建设的典型结构，其主要材料为具有高孔隙率的粗骨料，当前广泛应用于各类道路工程，可有效去除部分沉积物和污染物，控制雨水集中排放，实现雨水的有益渗透和补给。在设计阶段，应注意如下几点：一是对垫层材料进行抛光处理，提高透水性和透气性，保证市政道路的使用要求得到满足。二是根据不同的承载能力和透水性能要求，合理设计透水铺装的表层、基层和底层。三是与传统市政道路排水系统相结合，设计并优化雨水收集、排放和再利用的设施。四是根据地形、土壤类型和渗透能力等因素，调整透水铺装的设计方案，以提高雨水管理效果。同时，根据所在地区的气候特点和降雨强度，调整透水铺装的设计参数和材料选择。五是在透水铺装周边设计植被带或雨水花园，以进一步提高雨水的渗透和滞留能力。

3.2.4 下沉式绿地设计

在下沉式绿地设计时，应充分利用周边建筑及植被的雨水收集能力。例如，把附近区域的雨水引导至绿色设施中，创建自然储水池。下沉式绿地主要位于室外停车场或广场等区域，离城市道路红线较远。当道路出现积水时，下沉式绿地可将雨水迅速吸收并储存，直至达到饱和状态，再通过市政排水管道将收集的雨水排放。

3.2.5 植草沟设计

植草沟主要用于储存与处理积水，通常与雨水花园等相关设施共同使用[5]。在设计时，应注意如下几个方面：一是根据周边环境、道路等级和土壤特性，选择合适的植草沟类型和尺寸。二是选用适宜的植被，包括耐水、耐旱、耐盐等适应性强的草本植物和地被植物。三是植草沟的形状和尺寸需根据道路设计和雨水收集需求进行合理设计。沟道的纵坡和横坡要适中，以保证雨水能顺利流入植草沟，并能在沟道内留有足够的时间，以利于雨水的渗透和植被的生长。

4 结语

综上所述，市政道路作为城市基础设施建设的重要组成部分，在城市的生态环境治理中起着至关重要的作用。市政道路建设要充分紧跟时代发展潮流，贯彻落实“创新、协调、绿色、开发、共享”新发展理念，把海绵城市理念贯穿到城市道路建设中长期规划当中，贯彻到各个具体建设项目中，纳入建设项目监督检查工作中，为城市健康发展提供必要条件。