基于海綿城市理念的市政道路設(shè)計(jì)方法探討

劉 杰

（中煤科工重慶設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，重慶 400020）

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提高了人民群眾生活水平，同時(shí)人民不僅對環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展提出了更多的要求，更對周邊基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求，尤其是城市市政道路建設(shè)，要與現(xiàn)代化的城市發(fā)展建設(shè)相適應(yīng)，更好地體現(xiàn)出個(gè)性化特點(diǎn)。為推動(dòng)城市穩(wěn)定、持續(xù)的進(jìn)步，在建設(shè)市政基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)要認(rèn)真地完善與優(yōu)化功能需求，以便達(dá)到理想的建設(shè)效果。在現(xiàn)代城市建設(shè)中，海綿城市理念廣泛應(yīng)用，將海綿城市理念與市政道路設(shè)計(jì)相結(jié)合能夠提高城市道路諸多方面的能力，并且讓城市規(guī)劃與道路設(shè)計(jì)間能夠形成綠色生態(tài)的循環(huán)系統(tǒng)。

1 海綿城市建設(shè)理念概述

海綿城市，是新一代城市雨洪管理概念，是指城市能夠如海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對雨水帶來的自然災(zāi)害等方面具有良好的彈性，也可稱之為“水彈性城市”。在進(jìn)入到雨季后，出現(xiàn)大量降雨時(shí)，能夠?qū)τ晁M(jìn)行吸收儲(chǔ)存。相比于傳統(tǒng)的硬化路面，海綿設(shè)施的吸水能力更強(qiáng)，這一區(qū)域內(nèi)的降水不會(huì)造成地面大面積的連續(xù)徑流，城市不同區(qū)域的雨水也不會(huì)短時(shí)間內(nèi)全部集中到某一區(qū)域，能夠降低城市內(nèi)澇發(fā)生的幾率。此外，通過簡單的凈化處理能夠?qū)⒑＞d吸收的雨水作為水源提供給城市，讓城市供水獲得新的來源，妥善處理城市供水的難題。科學(xué)的收集、凈化以及循環(huán)利用雨水也讓綠色城市建設(shè)發(fā)展成為可能。

建設(shè)海綿城市要符合城市發(fā)展規(guī)劃整體提高的要求，在對海綿城市進(jìn)行建設(shè)、安裝時(shí)要與城市的開發(fā)建設(shè)同步進(jìn)行。所以，結(jié)合海綿城市的理念對城市市政體系進(jìn)行改善和優(yōu)化，就需要提前對城市區(qū)域進(jìn)行長期規(guī)劃，加強(qiáng)相關(guān)部門間的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，為海綿城市的建設(shè)推廣提供便利。

2 海綿城市理念下市政道路設(shè)計(jì)優(yōu)勢

首先，讓城市內(nèi)澇得以有效緩解。如今，城市中道路硬化水平逐步提高，吸收和滲透雨水能力逐漸降低，到雨季后，降水量大幅度增多，若下滲不及時(shí)必然會(huì)給城市帶來嚴(yán)重的內(nèi)澇。將海綿城市理念應(yīng)用到市政道路設(shè)計(jì)中，使用具備較強(qiáng)滲透能力的材料，使路面更好地吸收和滲透雨水，從源頭上，能夠一定程度地緩解城市內(nèi)澇問題的發(fā)生。其次，實(shí)現(xiàn)水資源的高效循環(huán)利用?，F(xiàn)如今，道路數(shù)量正逐漸增多，城市道路路基建設(shè)規(guī)模呈現(xiàn)擴(kuò)大化趨勢。城市路基會(huì)吸收大量的雨水，若科學(xué)有效地利用雨水，可以使水資源得到高效的循環(huán)利用，并幫助城市解決了一定的用水問題。與此同時(shí)，做好雨水的收集處理，可以對地下水源起到涵養(yǎng)的作用，對地下水進(jìn)行補(bǔ)充，有助于平衡生態(tài)環(huán)境[1]。此外，在遇到城市干旱的情況時(shí)，可以利用這些收集的雨水養(yǎng)護(hù)城市道路，讓雨水得到高效利用。所以海綿城市建設(shè)能夠?qū)λY源配置進(jìn)行優(yōu)化，讓水資源得到高效循環(huán)利用。

再者，對給排水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化完善。市政道路設(shè)計(jì)中融入海綿城市理念，能夠?qū)Τ鞘薪o排水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化完善。目前，在城市道路系統(tǒng)中，給排水的結(jié)構(gòu)、功能都呈現(xiàn)單一性[2]，不能有效地規(guī)劃雨水控制問題，影響水資源的利用，還會(huì)出現(xiàn)浪費(fèi)情況。基于海綿城市理念，在市政道路建設(shè)中可以設(shè)置地下蓄水池，補(bǔ)充給排水系統(tǒng)，有效管理進(jìn)出水口的開關(guān)，始終保證地下蓄水池是飽和的、穩(wěn)定的，讓給排水系統(tǒng)的運(yùn)行壓力得以減小，對地表徑流進(jìn)行科學(xué)調(diào)節(jié)。

最后，有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境。由于長期受到雨水沖刷，城市市政道路的表面會(huì)殘留污染物，如垃圾等，會(huì)影響自然環(huán)境。基于海綿城市的市政道路設(shè)計(jì)建設(shè)可以妥善處理污染問題，道路可以直接滲透雨水，避免大量雨水沖刷路面，降低污染物的殘留情況。同時(shí)，海綿城市建設(shè)中，每個(gè)環(huán)節(jié)相互配合，可以很好地?cái)r截污染物，防止土壤以及地下水資源等受到污染物的侵害，有效地保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境。

3 基于海綿城市理念的市政道路設(shè)計(jì)原則

隨著海綿城市理念的提出與應(yīng)用，其已廣受關(guān)注，為提高水資源的利用，減少資源浪費(fèi)，要將海綿城市理念與市政道路相結(jié)合，不僅能夠提高道路設(shè)計(jì)水平，也能夠高效利用水資源，讓市政道路設(shè)計(jì)更加綠色環(huán)保，維護(hù)城市的生態(tài)平衡。在市政道路設(shè)計(jì)中，要遵循以下原則：

首先，經(jīng)濟(jì)性原則。由于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的權(quán)屬與出資來源問題，很多市政道路工程的出資者都是政府，在此情況下如果不能按照經(jīng)濟(jì)性原則開展工作就容易發(fā)生預(yù)算超額的問題，使政府面對更大的壓力，也會(huì)影響市政道路建設(shè)的進(jìn)度與質(zhì)量效果，為此必須要遵循經(jīng)濟(jì)性原則，合理減少工程投資浪費(fèi)問題的出現(xiàn)。

其次，生態(tài)性原則。海綿城市建設(shè)中重點(diǎn)要實(shí)現(xiàn)綠色、生態(tài)、環(huán)保，不僅要對市政道路的吸水性進(jìn)行把握，還需要認(rèn)真細(xì)致地規(guī)劃設(shè)計(jì)道路綠化、鋪裝以及景觀等因素，讓市政道路更具環(huán)保性、生態(tài)性[3]。

再者，因地制宜原則。我國國土面積廣闊，不同地區(qū)的地理地質(zhì)環(huán)境、氣候條件、綠化以及集群設(shè)計(jì)等都有很大的不同，作為設(shè)計(jì)人員要結(jié)合區(qū)域發(fā)展的實(shí)際對市政道路進(jìn)行設(shè)計(jì)，不能直接照搬照抄其他城市的道路設(shè)計(jì)方案，市政道路設(shè)計(jì)要滿足城市發(fā)展的實(shí)際與需要，保證城市水資源節(jié)約、經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)良好發(fā)展。

最后，預(yù)見性原則。城市市政工程屬基礎(chǔ)性建設(shè)工程，建成后需在今后的幾十年發(fā)揮相應(yīng)的功能性作用，如果設(shè)計(jì)中缺乏前瞻性，海綿城市所提出的綠色、環(huán)保目標(biāo)將無法得以長遠(yuǎn)實(shí)現(xiàn)。為此，設(shè)計(jì)人員要提前進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的勘測分析，利用先進(jìn)的技術(shù)手段預(yù)測出城市未來的發(fā)展規(guī)模、環(huán)境變化以及雨水量，并根據(jù)相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)目標(biāo)得以順利達(dá)成。

4 基于海綿城市理念的市政道路設(shè)計(jì)方法

4.1 道路路面設(shè)計(jì)

為使市政道路設(shè)計(jì)中海綿城市理念得以充分體現(xiàn)，需要對每一設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行把控，道路路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要處理好以下幾點(diǎn)。首先，優(yōu)化路面建筑材料，盡可能使用透水性強(qiáng)的路面材料，可以利用排水瀝青混凝土鋪設(shè)車行道，利用透水磚鋪設(shè)人行道，綠化帶選擇植草磚，全面保證和提高市政道路路面的滲透效果。其次，為讓道路更好地滲透和吸收雨水，應(yīng)結(jié)合道路建設(shè)需要開展最為合理與科學(xué)的排水設(shè)計(jì)。

4.1.1 車行道設(shè)計(jì)

一般而言，市政道路設(shè)計(jì)常使用非透水材料，容易因排水不暢造成路表積水增多，不利于車輛的安全舒適通行，地表水與地下水間無法形成循環(huán)關(guān)系，城市局部容易出現(xiàn)熱島效應(yīng)，這對于城市的發(fā)展是不利的。海綿城市理念下，市政道路設(shè)計(jì)建設(shè)過程中需保證路面建筑材料具備較強(qiáng)的透水性，其中排水瀝青混凝土就是性價(jià)較高的透水材料，能夠加速地表水的滲透。雨水進(jìn)入排水瀝青路面功能層后，通過路拱橫坡，沿防水黏結(jié)層橫向進(jìn)入路側(cè)排水設(shè)施中，最終與地下水共同形成循環(huán)系統(tǒng)。既實(shí)現(xiàn)了路表透水功能，也有效防止了因雨水下滲至基層、路基造成的結(jié)構(gòu)破壞。

4.1.2 人行道設(shè)計(jì)

在市政道路設(shè)計(jì)中，人行道設(shè)計(jì)也是十分重要的內(nèi)容。人行道設(shè)計(jì)的效果將直接決定道路使用者對道路系統(tǒng)的體驗(yàn)感，所以也要將海綿城市理念應(yīng)用到人行道的建設(shè)中。選擇透水性較好的透水基層、透水步道磚進(jìn)行人行道建設(shè)，即使是在暴雨季節(jié)也能夠快速將人行道表面雨水滲透到地下，讓地下水資源更加充足，與此同時(shí)，因透水步道磚有比較高的孔隙率，其較常規(guī)步道磚還具備城市降噪、防滑的能力。

4.2 生物滯留帶設(shè)計(jì)

在市政道路設(shè)計(jì)中，生物滯留帶設(shè)計(jì)也是重要內(nèi)容。生物滯留帶設(shè)計(jì)就是通過多樣化的植被對雨水進(jìn)行滯留、儲(chǔ)存，同時(shí)通過物理化學(xué)相結(jié)合的綜合原理達(dá)到凈化雨水的目的。一般情況下，城市環(huán)境具有溫和性，在雨水量比較充足的區(qū)域，就可以通過生物滯留帶設(shè)計(jì)，凸顯其優(yōu)勢，減少路面污染，避免水資源受到不利干擾。生物滯留帶設(shè)計(jì)能夠科學(xué)對雨水進(jìn)行調(diào)蓄，讓雨水可以大面積滲透，減少熱島效應(yīng)的出現(xiàn)。除此之外，生物滯留帶能夠讓城市生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)出多元化的特點(diǎn)，讓城市道路的綠化帶得以優(yōu)化。海綿理念下的市政道路設(shè)計(jì)中，生物滯留帶設(shè)計(jì)的應(yīng)用價(jià)值極高，為此要科學(xué)設(shè)計(jì)，有效保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境，為城市的可持續(xù)發(fā)展增添助力。

4.3 下凹式綠化帶設(shè)計(jì)

綠化帶也是市政道路設(shè)計(jì)中不可忽視的內(nèi)容。綠化帶設(shè)計(jì)中包含中央與2 側(cè)分隔帶、綠化設(shè)施與行道樹設(shè)施帶等。設(shè)計(jì)過程中要將綠化帶科學(xué)地設(shè)置在道路斷面中，使綠化帶的滲水能力得以展現(xiàn)。下凹式綠化帶設(shè)計(jì)之后，可以通過這一綠化帶提前留出的下凹空間對自然降雨的雨水進(jìn)行儲(chǔ)存，不僅能夠提高雨水的徑流、滲透能力，也可以起到降低流量、徑流過濾的功能，使雨水、地表與地下水得以有效轉(zhuǎn)化，確保水循環(huán)系統(tǒng)始終保持平衡。還可以利用蛭石、礫石鋪設(shè)下凹式綠化帶[4]，從而過濾凈化雨水，減少地表徑流中的污染物數(shù)量，讓城市的地下水、相臨河流等免受污染。

4.4 路肩邊溝設(shè)計(jì)

對采用邊溝排水的道路，以前通常采用硬質(zhì)材料修建路肩邊溝，這就不可避免會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，美觀性不強(qiáng)，也無法有效凈化雨水。隨著海綿城市理念的應(yīng)用，逐漸開始推廣采用植草溝進(jìn)行設(shè)計(jì)。植草溝就是通過進(jìn)行植被種植形成的地表溝渠，具有一定的觀賞性，在收集雨水的同時(shí)，也具有輸送、凈化和排放雨水的功能。植草溝通常設(shè)置在路肩外側(cè)，市政道路設(shè)計(jì)時(shí)要結(jié)合兩邊地塊的具體情況科學(xué)分析，如果道路2 側(cè)為規(guī)劃公共綠地，在設(shè)計(jì)植草溝時(shí)需要充分考慮道路功能與景觀環(huán)境需求相結(jié)合，在道路建成運(yùn)營后還需加強(qiáng)對植草溝的日常維護(hù)。

4.5 邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)

通常，位于山地城市中的市政道路，因地形起伏較大常會(huì)形成永久性邊坡。在具備放坡條件時(shí)，特別是針對挖方巖質(zhì)邊坡的防護(hù)設(shè)計(jì)，常采用錨噴混凝土、框格梁等硬質(zhì)坡面防護(hù)形式，其景觀效果欠佳，且不利于生態(tài)循環(huán)。故在邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)中，可引入海綿城市理念，綜合工程力學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)和植物學(xué)等學(xué)科，通過植物根系的錨固作用對邊坡表層進(jìn)行防護(hù)，使邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)，盡量減小對環(huán)境的影響?？刹捎酶駱?gòu)植草綠化、TBS 噴播植草、格構(gòu)植生袋等植物生態(tài)防護(hù)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，除能夠降低坡體孔隙水壓力、截留降雨、減少坡面雨水徑流量、削弱濺蝕、控制土粒流失、減緩雨水對坡面的沖刷以外，還能夠修復(fù)因道路開挖建設(shè)破壞的生態(tài)環(huán)境，降低噪音，促進(jìn)有機(jī)污染物的降解，凈化空氣，調(diào)節(jié)小氣候。采用此類防護(hù)形式的設(shè)計(jì)意味著在尊重物種多樣性的同時(shí)，還減少了對資源的剝奪，保障了動(dòng)植物生長棲息的延續(xù)性，保持了生態(tài)與景觀之間的平衡協(xié)調(diào)，也有助于達(dá)到改善人居環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)健康運(yùn)行的總體目標(biāo)。

4.6 雨水口設(shè)計(jì)

基于海綿城市的理念，要優(yōu)化設(shè)計(jì)市政道路的雨水口，不僅使其引流、排水效果得到保障，還要科學(xué)地改造雨水口，進(jìn)而初步攔截污染物，使雨水收集系統(tǒng)的凈化、排污壓力得到緩解。改造原有的雨水口，科學(xué)設(shè)置過濾網(wǎng)、防臭管以及出水支管，通過鋼筋混凝土對排水檢查井進(jìn)行加固，并在檢查井的底部進(jìn)行第一步沉淀，最后通過過濾網(wǎng)進(jìn)入到排水管道中。為避免雨水口出現(xiàn)堵塞的情況，過濾網(wǎng)可以設(shè)置大顆粒過濾裝置，有效攔截大粒徑污染物的進(jìn)入。

5 基于海綿城市理念的市政道路設(shè)計(jì)建議

5.1 完善法律法規(guī)與制度

海綿城市的建設(shè)是一項(xiàng)長期工程，短時(shí)間無法完成，要達(dá)到一定的效果必須要經(jīng)過多年的建設(shè)發(fā)展。為此作為政府部門應(yīng)對海綿城市理念下的市政道路設(shè)計(jì)的相關(guān)法律法規(guī)作進(jìn)一步優(yōu)化完善，建立專門的職能部門開展監(jiān)督管理工作，確保市政道路的設(shè)計(jì)建設(shè)能夠順利、高效的開展，保證市政道路建設(shè)的整體質(zhì)量水平站上一個(gè)新的臺(tái)階，更好地為城市發(fā)展服務(wù)。

5.2 做好公共管理工作

政府出資進(jìn)行市政道路建設(shè)就是為了推動(dòng)城市獲得更好地發(fā)展，對城市交通進(jìn)行優(yōu)化，為群眾提供便利的出行條件。在市政道路設(shè)計(jì)時(shí)，要站在全體人民的角度，科學(xué)地調(diào)查分析城市資源，高效、合理運(yùn)用短缺資源，并保證道路設(shè)計(jì)方案與城市發(fā)展相適應(yīng)。在市政道路設(shè)計(jì)中，要積極發(fā)揮公眾的參與作用，讓公眾擁有發(fā)言權(quán)，能夠?qū)κ姓缆吩O(shè)計(jì)發(fā)表自己的看法。如果只是政府部門主導(dǎo)規(guī)劃設(shè)計(jì)，就容易在道路設(shè)計(jì)中產(chǎn)生實(shí)用性不強(qiáng)的問題。若市政道路設(shè)計(jì)不夠全面，資源容易分配不均，使得政府與公眾之間產(chǎn)生不必要的矛盾。所以，在市政道路設(shè)計(jì)建設(shè)中要積極發(fā)揮社會(huì)公眾的積極性與參與性。

5.3 運(yùn)用信息技術(shù)手段加強(qiáng)監(jiān)控

現(xiàn)如今，物聯(lián)網(wǎng)、5G 技術(shù)日漸成熟、應(yīng)用廣泛，可以建立海綿城市理念下的市政道路設(shè)計(jì)建設(shè)運(yùn)營在線數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)，對城市道路設(shè)計(jì)建設(shè)運(yùn)營等各個(gè)過程涉及到的地理地質(zhì)情況、環(huán)境條件、水資源運(yùn)用等進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，有效接受數(shù)據(jù)信息，并在物聯(lián)網(wǎng)的作用下使所有設(shè)施形成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的調(diào)配與管理?；谑占降臄?shù)據(jù)信息為決策者建立具有直觀性、交互性、可視化的平臺(tái)。持續(xù)監(jiān)測市政道路設(shè)計(jì)情況，依據(jù)實(shí)際情況對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，對建設(shè)與運(yùn)營工作進(jìn)行統(tǒng)籌安排。將多樣化的傳感器安裝到城市的排水管、河道以及蓄水池中[5]，準(zhǔn)確地采集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，決策者可以及時(shí)有效地把握城市的水循環(huán)情況，并及時(shí)預(yù)防和評估可能發(fā)生的災(zāi)害，為市政道路的設(shè)計(jì)建設(shè)提供依據(jù)。對動(dòng)態(tài)化數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集與分析，了解市政道路設(shè)計(jì)中海綿理念的應(yīng)用情況，并對道路設(shè)計(jì)進(jìn)行智能化控制。

6 結(jié)束語

總而言之，在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，市政道路是基礎(chǔ)性的內(nèi)容，市政道路設(shè)計(jì)建設(shè)的效果將直接影響到城市的發(fā)展建設(shè)。為此在城市市政道路設(shè)計(jì)中應(yīng)積極地運(yùn)用海綿城市理念，依據(jù)城市道路運(yùn)行實(shí)際以及降水等情況科學(xué)進(jìn)行道路設(shè)計(jì)，提高道路運(yùn)行的綠色環(huán)保與安全性，讓城市發(fā)展有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和保障。