“海綿城市”理念在市政道路給排水設計中的應用

蔣秀榮

（煙臺市規(guī)劃設計研究院有限公司，山東 煙臺264003）

1 引言

隨著我國城市化進程的快速發(fā)展，城市建設過程中內澇、水資源短缺、雨水徑流污染等問題日益嚴峻【1】。為了從根源上緩解這些問題，實現(xiàn)對水資源的合理利用，建設可持續(xù)發(fā)展的城市生態(tài)環(huán)境，建立新型雨水排放系統(tǒng)，提出了“海綿城市”的理念。該理念已經(jīng)逐步應用于城市發(fā)展的各個方面，在城市道路結構設計中應用“海綿城市”理念，可以讓城市的道路與周邊的環(huán)境更好地進行結合，在下雨時能夠表現(xiàn)出良好的吸水、蓄水、滲水、凈水功能，在面對自然災害和適應環(huán)境變化方面表現(xiàn)出良好的“彈性”，為現(xiàn)代化城市的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅實的基礎【2】。

2 海綿城市理念的基本內涵

海綿有2 個特征，分別為力學特征和水分特征。其力學特征是指海綿本身在受力過程中的回彈、壓縮、恢復等性質；水分特征是指海綿與水作用時的吸水、保水、釋水等性質。所謂“海綿城市”是借用“海綿”的特征來比喻城市吸附功能的一種形象表達。海綿城市在面對外界的不利環(huán)境影響時會表現(xiàn)出良好的彈性，在豐水期，海綿城市可以及時吸收多余的水分，并將其存儲；待枯水期，海綿城市則將之前存儲的水釋放實現(xiàn)再利用。從城市雨水管理角度來看，海綿城市與傳統(tǒng)的“以排為主”的理念不同，它是一種可持續(xù)的城市建設模式，通過滲、滯、蓄、凈、用、排等多種生態(tài)化手段，使整個城市更加容易適應新的環(huán)境。

3 海綿城市理念下的道路排水結構設計

在長期的建設發(fā)展過程中，城市的道路路面部分采用瀝青混凝土和水泥混凝土，這些材料的滲透性較差，導致無法使地面的積水及時下滲，這是造成城市出現(xiàn)洪澇災害的首要原因。因此，基于海綿城市的理念，在選擇道路路面材料時有著更高更為特殊的要求。關于機動車道需要依據(jù)車輛類型、數(shù)量以及水污染程度來確定透水材料，使地表與道路能夠有效連通在一起。對于人行橫道則可以不考慮水污染的因素，采用全透水鋪磚。行車道在設計時路面材料可以采用透水型瀝青，使得路面上的積水可以快速地滲入預留的排水管道中，再由排水管道將水匯入儲水設施中，進而實現(xiàn)水資源的循環(huán)再利用。應采用透水性好的材料作為路基壓實材料，避免面層水下滲后滯留于面層、基層之間，能夠快速滲透至下部自然土體內。

目前使用的主要透水性材料有：透水性水泥混凝土、透水性瀝青、透水磚等，如圖1 所示。

圖1 海綿城市路面排水常用鋪裝材料

4 海綿城市理念在市政道路排水設計中的應用

4.1 道路橫斷面設計

傳統(tǒng)的城市道路橫斷面設計方法是通過橫向坡度讓其向外傾斜，也即道路斷面的中間高兩側低，讓雨水匯集在道路兩側的雨水篦子處，之后再讓雨水流入雨水管道系統(tǒng)，該種形式的綠化帶往往高于行車道。與傳統(tǒng)的設計方式不同，當考慮海綿城市理念時，則會將道路路緣石放置于與行車道齊平的位置，將綠化帶做成低于路面形式。在這種情況下，路面上的積水會首先排入凹型的綠化帶中，待綠化帶中的土壤完全飽水之后，再將多余的積水通過篦子排入雨水管道系統(tǒng)之中。為了可以更加方便地集聚路面積水，雨水主管道可以設置為滲井形式，同時，收集到的雨水還可以通過滲井進入更深層來補給地下水。目前，國外的地下管網(wǎng)系統(tǒng)大多都可以同時處理污水和雨水，這樣，不僅可以節(jié)約一定的地下空間，而且也對地鐵的運行造成阻礙。因此，在國內對地下官網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化時可以借鑒國外的這種模式。對于處于郊區(qū)的管道系統(tǒng)，為了能夠更高效地處理積水，則可以采用分離式的方式。例如，國外的一些公園和四周的住宅聯(lián)系在一起，在公園的周圍建立了水域、濕地、透水溝道等，這樣操作不僅達到雨洪調蓄、凈化生態(tài)元素的目的，還從整體上提升防洪治澇能力。對于一些舊道路改造的項目，為了最大限度地減少對道路基本功能的影響，對道路橫斷面和雨水徑流流程可做如下優(yōu)化處理：

1）全面考慮道路路面與周邊綠化帶在高程起伏上的關系，對道路的橫坡坡向、坡度進行優(yōu)化處理，使得路面的積水更加便于匯集于綠化帶之中；

2）將側綠化帶的高程下移與路面平齊或略低于路面，并在綠化帶周圍布置垃圾滯留設施，防止垃圾污染綠化帶；

3）中央綠化帶雨水必須經(jīng)過污染物凈化系統(tǒng)凈化之后方可匯集進入市政雨水管道。

4.2 道路景觀的設計

道路的綠化帶在城市中起到了很大作用，不僅可以緩解行車中的視覺疲勞，還能起到凈化汽車尾氣的功能。綠化帶與道路所在區(qū)域的氣候條件有較大的關系，因此需要遵循因地制宜的原則，緊密結合當?shù)氐臍夂驐l件等情況合理地選擇植物。應當著重區(qū)分新型綠化帶和傳統(tǒng)道路綠化帶參數(shù)，設置參數(shù)時要結合當?shù)氐臍夂驐l件，全面考慮當?shù)氐耐寥篮秃樗畼藴实牟町愋裕瑸榱烁玫氐竭_排水與儲水的目的，新型道路參數(shù)往往要高于傳統(tǒng)的道路。根據(jù)海綿城市理念，可以將道路設計成中央綠化帶模式，將雨水合理排放到綠化帶中。另外，還可以將碎石溝設置在綠化帶的下方，更加有效且高效地收集多余的積水。在貯存雨水方面，道路可以采用分隔綠化帶，并對綠化帶進行特殊設計，充分利用綠化帶的植物，優(yōu)化設計水流的流向和方式，雨水部分流入綠化帶內，節(jié)省人工對綠植的澆灌。

4.3 路面停車場的設計

與人行道類似，城市停車場的路面也可以采用透水性比較好的透水磚，在雨量較大的天氣，雨水可以通過透水磚直接滲入路面以下。除此之外，透水磚表面較為粗糙，能夠增大輪胎與地面之間的摩擦力，減少汽車打滑，進而在一定程度上減少了交通事故的發(fā)生。對于室外停車場，也可以采用嵌草透水磚，通過植物和土壤的吸水性間接地提高了停車場地面的透水性。

4.4 其他

在雨水工程的構筑物中，雨水井的設計要有足夠大的承載能力和過水能力，必須選擇合適的雨水井的大小尺寸。在管材選用中，選擇環(huán)保型管材，同時，要有足夠厚度的砂石基礎進行保護【3】。

基于海綿城市理念的道路雨水排放流程如圖2 所示。

圖2 基于海綿城市理念的道路雨水排放流程圖

5 結語

本文主要研究了海綿城市理念的重要性及其在道路設計優(yōu)化中的應用，主要得到以下幾個方面的結論：

1）海綿城市是一個系統(tǒng)的理論，不單單是對水的儲存，還有包括對水的處理和凈化；

2）目前，海綿城市理念在道路設計優(yōu)化中的應用主要有道路路面材料選擇、道路橫斷面設計、道路景觀設計以及路面停車場設計等方面；

3）海綿城市理念應用于道路設計優(yōu)化中能夠大大減少路面的徑流污染，并且可以實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用；

4）海綿城市的理念在道路設計中的應用不是短時間內就能完成的，需要逐步完善實現(xiàn)。