海綿城市在市政道路設(shè)計(jì)中運(yùn)用分析

白嘯樸 史晨晨

西安星航市政設(shè)計(jì)研究院有限公司 陜西 西安 710000

海綿城市屬于雨洪管理新概念。特別是城市建設(shè)要適應(yīng)環(huán)境或雨水的變化，采取該理念可以讓城市及時釋放積水，防止雨水大量積聚在道路上，影響城市交通系統(tǒng)。在市政道路的設(shè)計(jì)過程中，積極應(yīng)用海綿城市理念，可以為市政管理提供更好地幫助，也促進(jìn)了城市可持續(xù)理念的發(fā)展，提高地方城市管理資源的利用效率，加強(qiáng)抵御惡劣天氣的能力，城市交通體系的穩(wěn)定性也得到了充分地保證。

1 海綿城市理念

換言之，海綿新型城市的概念是指城市環(huán)境面臨各種復(fù)雜多變的氣候變化以及其他復(fù)雜且不可逆轉(zhuǎn)的自然災(zāi)害的影響下，讓城市的內(nèi)部可以像海綿一樣具有極強(qiáng)的“彈性”，可以快速地恢復(fù)城市原狀。由于該理念在“適應(yīng)”和“恢復(fù)”方面具有很大的靈活性，因此在就雨水的加工、吸收、儲存、清理和凈化等過程中可以充分體現(xiàn)其優(yōu)勢。之后，將該理念在城市內(nèi)部雨水的吸收、儲存、凈化等重要可能性在各種新材料的生產(chǎn)和開發(fā)中得到充分發(fā)揮，爭取其他城市也可以做到像“海綿”一樣，能夠充分適應(yīng)并有效改變環(huán)境。在城市遭遇暴風(fēng)雨等自然災(zāi)害時發(fā)揮吸收、儲存、凈化的主要功能。當(dāng)城市需要水資源時，蓄水的能力可以得到有效利用。立足于目前海綿新型城市在我國城市的實(shí)際建設(shè)情況，要堅(jiān)持城市綠色發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的環(huán)保原則、因地制宜、統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)，結(jié)合自然保護(hù)技術(shù)、人工措施和保護(hù)方法。通過保障海綿城市有效防灌、防排水、防澇，有效開展城市雨水集約利用，確保城市生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展。因此，在海綿城市工程的建設(shè)和實(shí)施中，工作人員應(yīng)高度重視城市自然資源，如雨水、地表水、地下水的凈化和利用。

2 海綿城市理念在市政道路設(shè)計(jì)的重要性

2.1 改善生態(tài)環(huán)境

我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的發(fā)展提高了人們的生活水平，大大增加了人們對日常生活中使用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的需求。盡管產(chǎn)品生產(chǎn)多樣化滿足了人們的需求，但許多材料只是裝飾性的，會對環(huán)境產(chǎn)生重大影響，并對城市造成嚴(yán)重污染。隨著時間的推移，這種現(xiàn)象會降低城市的生活水平。海綿城市道路的建設(shè)，不僅減少了這一問題的出現(xiàn)，而且有效改善了城市環(huán)境，促進(jìn)了城市的綠色發(fā)展。

2.2 合理利用資源

海綿城市理念的應(yīng)用可以很好地解決城市道路排水問題。因此，在設(shè)計(jì)市政道路時，應(yīng)特別注意廢水的處理功能，以最大限度地利用雨水，最大限度地發(fā)揮雨水資源的價(jià)值。為了提高下水道系統(tǒng)的效率并降低城市供水中斷的風(fēng)險(xiǎn)，建筑人員將需要調(diào)整和適應(yīng)城市現(xiàn)有的下水道和蓄水系統(tǒng)，并降低城市的排水和蓄水壓力，加強(qiáng)對城市水資源的循環(huán)利用。

2.3 提升設(shè)計(jì)水平

海綿城市的建設(shè)不僅改善了生態(tài)環(huán)境，也促進(jìn)了城市水資源的合理利用，也提高了城市道路的預(yù)期設(shè)計(jì)水平。同時，這一理念的實(shí)施可以有效地實(shí)現(xiàn)國家提出的政策，加強(qiáng)城市環(huán)境保護(hù)。在設(shè)計(jì)過程中，道路設(shè)計(jì)師要提前查看城市當(dāng)前路況，在省市附近進(jìn)行調(diào)查，并據(jù)此優(yōu)化道路設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中充分考慮城市的水資源和環(huán)境，保證市政道路設(shè)計(jì)和建設(shè)的合理性、科學(xué)性和實(shí)用性[2]。

3 海綿城市在市政道路設(shè)計(jì)中應(yīng)用措施

3.1 道路路面材料選擇

為實(shí)現(xiàn)海綿城市建設(shè)的實(shí)際設(shè)計(jì)效果，需要重視道路路面材料的選擇，對道路進(jìn)行整體優(yōu)化。此外，有必要考慮人行步道材料的選擇及其防水設(shè)計(jì)。鋪設(shè)時使用多孔方磚，使每塊磚結(jié)構(gòu)間距約1cm，磚的材料采用透水性較好的硅酸鹽水泥磚。在寒冷的冬天，積聚在路面上的水往往會結(jié)冰。如果方磚的結(jié)構(gòu)空隙較小，冬天容易堵塞透水氣孔，而空隙較大的透水磚可以有效避免這個問題?？偟膩碚f，使用透水磚不僅增加了透水效果，而且抗劃傷性高，材料成本低，快速透水穩(wěn)定。鋪設(shè)透水磚時，應(yīng)使用碎石作為鋪設(shè)人行步道的基礎(chǔ)，碎石塊的斷面大小為5cm，鋪設(shè)人行步道基層應(yīng)使用20cm的碎石，墊層應(yīng)鋪設(shè)7cm厚的天然碎石。使用這種透水磚，結(jié)合上述數(shù)據(jù)，可以讓雨水充分滲入透水磚，然后通過透水基層和墊層，改變地面上的水張力。當(dāng)雨水滲入到墊層時，由于該結(jié)構(gòu)對雨水的滲透性很強(qiáng)，所以雨水可以直接進(jìn)入排水系統(tǒng)。采用這種鋪設(shè)方式，既避免了雨水在基層積聚，也降低了人行步道因寒冷而結(jié)冰的風(fēng)險(xiǎn)，保證了基層的穩(wěn)定性。人行道鋪設(shè)工程完成后，將考慮市政行車道路的建設(shè)工作。在正式進(jìn)行市政道路設(shè)計(jì)時，優(yōu)先考慮可滲透的瀝青混凝土。由于其優(yōu)異的透水性和滲透性，以及高孔隙率，多在市政道路設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用這種優(yōu)型材料。更為突出的，該材料的內(nèi)部高孔隙率也可以根據(jù)降雨量進(jìn)行調(diào)整和控制。此外，混凝土材料還具有透水、隔音等優(yōu)點(diǎn)。通過顏色匹配各種道路建設(shè)項(xiàng)目和城市環(huán)境的設(shè)計(jì)要求，滿足路面設(shè)計(jì)要求，增強(qiáng)市政道路的整體觀賞效果，以充分體現(xiàn)城市的設(shè)計(jì)風(fēng)格。在瀝青混凝土路面施工過程中，結(jié)合城市的實(shí)際降水情況，計(jì)算雨水在單位時間內(nèi)通過路面下滲到滲透層的總量，并結(jié)合結(jié)果得到最終的水流量：Q = qFα，其中 Q 是道路上的雨水流量，以 l/s 為單位；q是降水強(qiáng)度，單位為l/s/m；F是在單位時間內(nèi)的雨水滲透所占面積，以ha為單位；a為綜合雨量徑流系數(shù)。

3.2 市政道路綠化帶的合理設(shè)計(jì)

在第一階段，可以先設(shè)計(jì)下沉類型的綠地。下沉類型的綠地基本上是創(chuàng)造一個比周邊低200mm的綠化區(qū)域，利用土壤和植被吸收和清潔雨水，剩余的徑流從雨水口排入雨水管網(wǎng)中。下沉類型的綠地屬于城市道路綠化帶，既減少雨水流入，又有助于地下水補(bǔ)給。目前，為了更好地設(shè)計(jì)城市綠地，必須結(jié)合生物滯留區(qū)來采取低地勢的手段種植花卉和樹木，以吸收更多的水分并將其儲存，利用微生物凈化雨水。在綠色結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員也可以創(chuàng)建一個雨水花園。換句話說，可以在城市道路周圍種植樹木，以達(dá)到減少雨水徑流，凈化雨水，創(chuàng)造環(huán)境美化效果。其次，利用道路綠地的設(shè)計(jì)工作可以與相應(yīng)的低影響開發(fā)設(shè)施相關(guān)聯(lián)。正常情況下，人行道設(shè)計(jì)中主要種植綠地、灌木和陸生植物，以形成堅(jiān)固的綠化帶結(jié)構(gòu)。但是，如果受到人行道的樹木種植限制無法順利進(jìn)行樹木種植，可以建立一個帶有透水設(shè)置的、全面的生態(tài)化樹池。在正常情況下，安裝生態(tài)樹池需要從路面收集雨水并進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮R集處理，雨水一旦進(jìn)入土壤，就可以補(bǔ)充地下水，改善土壤，促進(jìn)樹木正常生長。在這種情況下，可以提高雨水處理的效率[1]。

3.3 車行道設(shè)計(jì)

車行道的設(shè)計(jì)包括機(jī)動車道和非機(jī)動車道。同時，車行道也是城市系統(tǒng)的核心要素，也是實(shí)施海綿城市概念的一個重要組成部分。首先，在道路上施工透水路面結(jié)構(gòu)時，必須考慮地質(zhì)條件、荷載水平、景觀要求和環(huán)境條件等因素。受“海綿城市”理念的影響，從路基穩(wěn)定性方面入手，應(yīng)加強(qiáng)在非嚴(yán)寒、非膨脹土等地區(qū)的輕荷載的市政道路設(shè)計(jì)上透水路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。其次，根據(jù)具體情況，在路段設(shè)計(jì)中應(yīng)設(shè)計(jì)面積較大的綠化分隔帶。因此，一個道路斷面應(yīng)盡可能選擇三幅路或者四幅路。在設(shè)計(jì)過程中，在機(jī)動車道的外側(cè)設(shè)計(jì)環(huán)保型的雨水口，并在其中設(shè)置截污裝置等，避免非溶解性污染物流入雨水管道。其中，在非機(jī)動車道的設(shè)計(jì)過程中，采取齊平的設(shè)計(jì)手段。采取該方式，可以讓雨水直接流入到非機(jī)動車道的兩側(cè)分隔帶，并在分隔帶內(nèi)部蓄積雨水，利用設(shè)備將雨水滲入溢流井，之后再經(jīng)過處理進(jìn)入雨水管道。

3.4 開展市政道路以及綠地的銜接設(shè)計(jì)工作

在暴雨災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)，土壤排水往往超過市政排水系統(tǒng)的排水效率。因此，設(shè)計(jì)工作應(yīng)充分了解雨水儲存技術(shù)和管理技術(shù)的應(yīng)用，并進(jìn)行科學(xué)探討。在雨水流動后排到分流后，可以減少雨水的流量并形成沉淀和過濾。第一次處理后，將處理過后的雨水排到雨水濕地，以進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠晁幚?。在沒有雨水且長期干燥的地區(qū)，應(yīng)根據(jù)雨水徑流的特點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)施過程中雨水儲存和使用的具體情況，設(shè)置排水管，以便雨水通過排水管直接進(jìn)入濕地。在雨水資源豐富、旱澇災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)，我們在工程過程中合理運(yùn)用雨水收集技術(shù)、凈化技術(shù)，系統(tǒng)整合滲透技術(shù)，將處理后的雨水排入到綠地系統(tǒng)中，可以大大減少對城市環(huán)境的污染。正常情況下，道路徑流進(jìn)入雨水花園時，植物緩沖區(qū)可以處理道路徑流中的污染物，或者可以使用下沉類型的綠地進(jìn)行處理，這大大提高了凈化效果。

3.5 生物滯留帶設(shè)計(jì)

所謂生物滯留帶區(qū)的設(shè)計(jì)，就是在市政道路設(shè)計(jì)過程中充分運(yùn)用各種植物，充分運(yùn)用各種生物原理對雨水進(jìn)行滯留、儲存和凈化處理。一般情況下，城市環(huán)境總體上是平靜的。在雨水較多的地區(qū)，設(shè)計(jì)師可以更好地展示設(shè)計(jì)生物滯留帶區(qū)域的價(jià)值和優(yōu)勢，有效地減少了道路污染源，最大限度地避免了對城市水資源的影響。所以，這也是城市儲存和管理雨水的最重要方式之一。此外，設(shè)計(jì)生物滯留區(qū)可以為城市營造豐富而充滿活力的生態(tài)環(huán)境，有效增大城市道路的綠化面積。而且，海綿城市理念在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有巨大的潛力和應(yīng)用價(jià)值，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中充分展示了將這一理念應(yīng)用于城市發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的好處。

3.6 附屬設(shè)施的設(shè)計(jì)

附屬設(shè)施的設(shè)計(jì)是市政道路排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，需要對路緣石以及路肩邊溝采取合理、科學(xué)的設(shè)計(jì)手段。在采用海綿城市設(shè)計(jì)理念的過程中，路緣石的設(shè)計(jì)必須使用透明和分離的概念。立緣石是一種隔離材料，多用于隔離環(huán)節(jié)以將車流與人流分隔開來。在預(yù)制立緣石階段應(yīng)用透明設(shè)計(jì)的目的就是給立緣石創(chuàng)建一個預(yù)留孔，利于徑流流入疏通渠道中，加快積水流入綠化帶。對路肩邊溝進(jìn)行設(shè)計(jì)時，需要更加關(guān)注路側(cè)地表，結(jié)合城市道路設(shè)計(jì)要求，提高城市道路的透水和凈化能力。市政道路設(shè)計(jì)部門可以利用植物的生物性能處理雨水，積極發(fā)揮其涵養(yǎng)水分的作用，改進(jìn)設(shè)計(jì)工作，更全面地開展協(xié)調(diào)作業(yè)。

3.7 溢流式雨水口設(shè)計(jì)

通過建設(shè)下沉類型的綠地，施工人員可完成雨水傾斜口的相關(guān)工作，提高道路的排水效果，同時有效減少在面臨惡劣天氣時對城市植被的嚴(yán)重影響。在設(shè)計(jì)溢流式雨水口時，排水溝應(yīng)設(shè)置于植被上方約 5 厘米處，這種設(shè)計(jì)可以完全排出井中多余的雨水。溢流式雨水口的作用是將雨水引導(dǎo)至排水系統(tǒng)，收集城市雨水，將其蓄積起來。在市政道路工程設(shè)計(jì)過程中，在原來溢流式雨水口設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上增加了方形井蓋，溢水井也得到了相應(yīng)地調(diào)整。換句話說，該設(shè)計(jì)使用了預(yù)制裝配式技術(shù)，為確保大雨后有效收集雨水，需將雨水口安裝在綠化帶下方。

3.8 路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

實(shí)施海綿城市理念，不僅要注意城市路面的選擇，還要注意道路路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)的道路排水設(shè)計(jì)中，排水結(jié)構(gòu)是雨水排水的重要機(jī)制，并結(jié)合裂隙滲透達(dá)到更好地排水效果，這種方法可以將雨水引入排水系統(tǒng)，但不能將雨水保存在路面結(jié)構(gòu)，這顯然違背了海綿城市理念的保水功能。因此，必須特別注意優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以解決排水和保水問題。此外，市政道路需要具備承載能力。施工時要特別注意路面的硬度和剛性的計(jì)算。此外，還可在市政道路結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)利于吸收雨水的材料，在道路結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成一個存水空間，旨在通過提高整個路面的耐久性來實(shí)現(xiàn)良好的吸水率。

3.9 海綿城市雨水體系的構(gòu)建

海綿城市建設(shè)雨水系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜而困難的任務(wù)，需要各個階段的協(xié)作和配合。同時，應(yīng)該注意在這個施工過程中對底層基礎(chǔ)設(shè)施的潛在影響，因?yàn)榈讓踊A(chǔ)設(shè)施的發(fā)展可能會影響整個道路設(shè)計(jì)過程。在市政道路設(shè)計(jì)過程中，必須嚴(yán)格堅(jiān)持低影響的建設(shè)理念。通過對這一概念的充分理解和應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)代城市環(huán)境的改進(jìn)。在建設(shè)繁榮城市的初期，要認(rèn)真分析總結(jié)影響施工各個方面的因素，以免給建設(shè)過程本身帶來不必要的麻煩和不便。實(shí)施“海綿城市”的主要目的是提高城市人居環(huán)境的整體質(zhì)量，全面解決城市交通和水資源短缺問題，切實(shí)解決涉及城市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的問題。因此，在市政道路設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)本著經(jīng)濟(jì)一體化和環(huán)境保護(hù)的原則，處理好“海綿城市”與市政道路建設(shè)的關(guān)系，對城市用水進(jìn)行合理規(guī)劃。

3.10 路緣石與路肩邊溝設(shè)計(jì)

路緣石通常位于道路的兩側(cè)，例如人行道和車道之間，是一種標(biāo)記石。路緣石的設(shè)計(jì)不僅幫助車輛和行人明確道路的使用要求，也有利于交通秩序的梳通和維護(hù)，而且有效地防止了雨水蓄積。此外，設(shè)置路緣石時，應(yīng)盡可能與城市道路路面的設(shè)計(jì)相一致。同時，也要確保路面表面有設(shè)計(jì)的引流口，以加速雨水的引流速度，并將雨水引導(dǎo)到綠化帶區(qū)域。路肩邊溝又分為明溝和暗溝，設(shè)計(jì)其的主要目的是為了讓雨水引流呈現(xiàn)“線性”的方式[2]。

3.11 邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)

在一般情況下，公路工程中多包括邊坡防護(hù)工程。由于城市道路兩側(cè)地塊開發(fā)，邊坡防護(hù)沒有得到充分利用。然而，隨著城市化進(jìn)程的加快，越來越多的市政道路設(shè)計(jì)多開始于地塊開發(fā)前，在兩側(cè)的地塊建設(shè)完成之前，需要考慮以“海綿城市”為理念的城市道路護(hù)坡設(shè)計(jì)。在選擇邊坡防護(hù)方法時，通常使用三種邊坡防護(hù)方式，分別為植草護(hù)坡、生態(tài)網(wǎng)格護(hù)坡、擋土墻護(hù)坡。在城市道路與兩側(cè)地形高差較小時，應(yīng)優(yōu)先采取種植植被來保護(hù)邊坡結(jié)構(gòu)。生態(tài)網(wǎng)格護(hù)坡常用于城市道路與兩側(cè)地形高差為2m以上的情況，兩種護(hù)坡方式對原有水生生態(tài)環(huán)境影響不大，有利于道路結(jié)構(gòu)與地塊的連接。如果道路與兩側(cè)地形高差較大，沒有放坡條件的，可以考慮使用擋土墻護(hù)坡的方法。與其他兩種護(hù)坡方式相比，擋土墻墻護(hù)坡手段的治水能力較差，但護(hù)坡具有顯著的恢復(fù)力。所以，市政道路規(guī)劃人員必須根據(jù)工程實(shí)際情況，智能選擇護(hù)坡方式，按照環(huán)境優(yōu)先原則，有效防止影響路面的安全性[3]。

4 結(jié)束語

總之，“海綿城市”理念在市政道路設(shè)計(jì)過程中占有非常重要的地位。作為市政道路設(shè)計(jì)師，必須在市政道路設(shè)計(jì)過程中充分理解該理念，并科學(xué)、有效地應(yīng)用它。這樣，才能合理利用水資源，讓城市在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害時具有較強(qiáng)的“彈性”以快速地恢復(fù)。此外，設(shè)計(jì)師必須在市政道路設(shè)計(jì)過程中有效地選擇既能保護(hù)水資源，又能促進(jìn)城市道路進(jìn)一步發(fā)展的先進(jìn)技術(shù)和材料。