基于海綿城市理念的市政道路建設(shè)探究

斯琴高娃

摘? ? 要：隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市下墊面條件及地理水文特性發(fā)生變化，城市水文循環(huán)隨之改變。近年來(lái)受城市熱島效應(yīng)影響而發(fā)生的短歷時(shí)強(qiáng)降雨氣候較多見(jiàn)，地表徑流總量增加，不透水硬質(zhì)路面材質(zhì)的廣泛使用使得雨水無(wú)法自然下滲入土壤，又因初期雨水徑流污染嚴(yán)重、雨水管渠斷面不足、外河水位頂托等多種原因使得城市內(nèi)澇、河湖水環(huán)境污染等問(wèn)題日益凸顯。受國(guó)外先進(jìn)的低影響開(kāi)發(fā)雨洪管理理念的影響，“海綿城市”理念在我國(guó)應(yīng)運(yùn)而生。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)多地相繼進(jìn)行海綿城市技術(shù)試點(diǎn)，均取得了良好成效。本文對(duì)海綿城市理論基礎(chǔ)、傳統(tǒng)模式下市政道路排水設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題以及針對(duì)性采用海綿城市理念的應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行淺析。

關(guān)鍵詞：海綿城市;市政道路排水;雨水調(diào)蓄

1? 海綿城市理論概述

“海綿城市”，顧名思義是將城市比喻為海綿，可以吸收雨水、儲(chǔ)存雨水、釋放雨水，給雨水資源的儲(chǔ)備及利用賦予了彈性空間。隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市硬化路面的不斷增加以及因城市熱島效應(yīng)而產(chǎn)生的短歷時(shí)強(qiáng)降雨等極端氣候現(xiàn)象的加劇，城市洪澇災(zāi)害、河湖水環(huán)境污染等問(wèn)題日益凸顯，給人民生命安全及城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)了諸多不利影響。降雨發(fā)生時(shí)怎樣快速收納雨水、儲(chǔ)存雨水、并釋放雨水、利用雨水，成為城市建設(shè)不可回避的問(wèn)題，基于低影響開(kāi)發(fā)的海綿城市理念由此誕生。海綿城市理念的前提是在進(jìn)行城市開(kāi)發(fā)建設(shè)時(shí)時(shí)維持其原地理水文特性的穩(wěn)定性，通過(guò)源頭削減、中途轉(zhuǎn)輸、末端調(diào)蓄的技術(shù)手段和措施實(shí)現(xiàn)城市良好的水文循環(huán)。

2? 傳統(tǒng)模式道路排水存在的問(wèn)題

（1）傳統(tǒng)道路橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)道路橫坡大多坡向機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)車道，在車道邊線最低點(diǎn)設(shè)置雨水口，雨水通過(guò)地表徑流排入雨水口、再沿雨水管網(wǎng)排入水體。這種傳統(tǒng)道路排水設(shè)計(jì)理念重在“排”字，較少考慮下滲及滯留，旨在最大程度通過(guò)管網(wǎng)轉(zhuǎn)移表面徑流總量。隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，不透水硬化路面面積增加、城市下墊面糙率降低，導(dǎo)致地表徑流速度加快，洪水總量加大、總歷時(shí)縮短，峰現(xiàn)時(shí)間提前，洪峰流量增加。隨著極端強(qiáng)降雨的頻繁發(fā)生，受部分建設(shè)年代較早的雨水管渠過(guò)流斷面小、管道淤堵?lián)p壞、外河水位頂托等多種因素影響，雨水管渠無(wú)法順利排空，致使城市內(nèi)澇時(shí)常發(fā)生。

（2）傳統(tǒng)道路設(shè)計(jì)時(shí)為了防止雨水下滲對(duì)道路結(jié)構(gòu)層造成破壞，一般采用瀝青混凝土、水泥混凝土路面等隔水性較好的材料，人行道磚也多采用不透水磚。且道路側(cè)分帶及綠化帶高程高于設(shè)計(jì)路面高程，并且設(shè)置側(cè)石進(jìn)行隔離。降雨時(shí)地表徑流不流入綠地，而是通過(guò)排水設(shè)施排走，這樣不僅使得排水管網(wǎng)壓力增加，亦切斷了自然水循環(huán)中降雨對(duì)地下水的補(bǔ)給路徑，致使地下水位降低，長(zhǎng)期影響下可能會(huì)造成水資源不足、地面沉降、植被生長(zhǎng)受限等問(wèn)題。

（3）傳統(tǒng)道路設(shè)計(jì)一般將綠地及綠化帶高程設(shè)計(jì)得比道路高程高，降雨時(shí)超量雨水從綠化帶排入設(shè)計(jì)道路，通過(guò)排水設(shè)施排入雨水管網(wǎng);晴天時(shí)又利用大量城市自來(lái)水對(duì)綠地進(jìn)行澆灑灌溉。這種傳統(tǒng)模式缺點(diǎn)在于：一是無(wú)法充分利用綠地土壤對(duì)雨水的吸納、蓄留作用，二是消耗了大量珍貴的自來(lái)水資源用于澆灑灌溉，三是維護(hù)成本較高，增加財(cái)政壓力。

3? 海綿城市理念在道路排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（1）城市道路橫斷面布置時(shí)首先應(yīng)考慮將道路橫坡坡向中央綠化帶、側(cè)分帶和紅線外綠地，使得路面產(chǎn)生的雨水徑流能自然流入綠化帶和綠地，并通過(guò)設(shè)置在綠地內(nèi)的低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)雨水的滲透、儲(chǔ)存及調(diào)節(jié)。低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施主要功能為納水、滲水、儲(chǔ)水、凈水，當(dāng)達(dá)到調(diào)蓄量上限時(shí)可通過(guò)溢流排放系統(tǒng)與城市雨水管渠系統(tǒng)相連，保證應(yīng)收盡收、余水外排，儲(chǔ)排結(jié)合。

（2）傳統(tǒng)道路排水設(shè)計(jì)以“排”為主，路面多采用不透水材料，側(cè)分帶綠化帶與機(jī)動(dòng)車道間用側(cè)石分離，保證道路結(jié)構(gòu)層不受下滲雨水的破壞。但海綿城市道路排水設(shè)計(jì)理念與此相反，一般采用透水或半透水混凝土、瀝青、人行道鋪裝、路緣石等增加雨水的滲透率，透水或半透水型路面的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厮?、地質(zhì)、氣候環(huán)境特點(diǎn)、匯水范圍徑流總量、地下水位高度以及道路設(shè)計(jì)荷載、路基結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度及穩(wěn)定性等因素綜合確定。

采用透水路面材料的道路，下滲的雨水通過(guò)道路下的帶孔滲透式雨水管、滲透式雨水檢查井等設(shè)施排入低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施進(jìn)行調(diào)節(jié)。路面產(chǎn)生的雨水徑流一部分流入綠化帶，進(jìn)行自然滲透吸收，一部分通過(guò)與市政雨水管網(wǎng)相連的溢流式雨水口等設(shè)施進(jìn)行調(diào)節(jié)。人行道除采用透水鋪裝外，還可采用下沉式生態(tài)樹(shù)池，使得雨水可以得到一定程度的收集和初步過(guò)濾，樹(shù)池土壤的下端、土工布之上埋設(shè)溢流管，與市政雨水管渠相通，實(shí)現(xiàn)滲排平衡。道路中心隔離帶及側(cè)分帶較寬的道路，可以設(shè)置線性生物滯留池等簡(jiǎn)易生物滯留設(shè)施，池內(nèi)種植豐富多樣及耐水的景觀植物，起到美化環(huán)境及滲水儲(chǔ)水濾水的作用，池底埋設(shè)溢流管，與市政雨水管渠相通，保證超量雨水可順利排至市政管網(wǎng)。通過(guò)了解國(guó)內(nèi)外眾多成功案例可知，上述均為運(yùn)用廣泛且成效顯著的技術(shù)措施，可以使得城市道路排水功能優(yōu)化、積澇現(xiàn)象改善、排水管渠斷面減小，同時(shí)使生態(tài)效益、景觀效益更加顯著。

（3）對(duì)于紅線外具有一定寬度綠地的市政道路，可以更加充分地發(fā)揮海綿城市理念的優(yōu)勢(shì)。常規(guī)道路排水設(shè)計(jì)往往沒(méi)有對(duì)綠地的雨水自然滲透功能引起足夠的重視，在進(jìn)行雨水管網(wǎng)水力計(jì)算時(shí)一般按照綠地外側(cè)地塊的用地性質(zhì)選取較高的徑流系數(shù)，使得雨水管渠計(jì)算斷面較大。綠地常常做成中心較高、四周坡向道路的“龜背式”。尤其是挖方較大的道路，綠地高程比道路高程高，常規(guī)設(shè)計(jì)為了防止降雨時(shí)綠地雨水徑流入市政道路，一般在紅線外設(shè)置硬化雨水邊溝用于截水，并將邊溝與雨水管網(wǎng)相通。在海綿城市理念指導(dǎo)下，可將綠地由傳統(tǒng)的“龜背式”轉(zhuǎn)而設(shè)計(jì)為下沉式，綠地內(nèi)種植耐旱、耐澇植物，并在下沉最低點(diǎn)設(shè)置雨水口，使得超量雨水排入雨水管網(wǎng)。人行道可坡向綠地，使雨水分散進(jìn)入下沉綠地。面積較大的綠地可設(shè)置滲透塘，滲透塘主要由前置塘及蓄滲區(qū)組成，前置塘主要用于沉積泥沙，雨水通過(guò)碎石塘邊流入前置塘，當(dāng)水位增長(zhǎng)到塘頂高程時(shí)，上層較清澈的雨水溢流入蓄滲區(qū)進(jìn)行調(diào)蓄及滲透，蓄滲區(qū)水位上升至設(shè)計(jì)調(diào)蓄最高水位時(shí)通過(guò)格柵溢流入放空管，最終排入雨水管網(wǎng)或者排入積蓄設(shè)施以備后續(xù)利用。靠近人行道一側(cè)的綠地邊緣還可設(shè)置成品滲透式排水溝，一般有樹(shù)脂材質(zhì)及PE材質(zhì)，溝底采用碎石和粗砂墊層，可將入溝雨水滲入地下，補(bǔ)充土壤水分。

4? 結(jié)論

通過(guò)海綿城市理念基礎(chǔ)之上的多種技術(shù)措施，可以使得城市水文特性更加穩(wěn)定，雨水通過(guò)自然水循環(huán)的模式進(jìn)行土壤下滲，起到雨水調(diào)蓄、補(bǔ)充涵養(yǎng)地下水，凈化雨水水質(zhì)等多種作用。通過(guò)對(duì)雨水資源的有效管理及利用，能夠很好地緩解城市內(nèi)澇及水環(huán)境污染等問(wèn)題，從而取得明顯的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳敏欣，高旭山.淺談基于海綿城市理念的市政道路雨水建設(shè)研究[J]城市建設(shè)理論研究，2019（3）.

[2] 王江文，張紹明.基于海綿城市建設(shè)理念的市政道路改造技術(shù)探討[J]住宅與房地產(chǎn)，2019（2）.

[3] 劉楠楠，褚一威，陶君，馬同宇，張博.基于“海綿城市”理念的初期雨水資源化技術(shù)研究進(jìn)展[J]給水排水，2019.