基于海綿城市視角下的市政道路排水設(shè)計(jì)思路

周笑寒

(廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)股份有限公司，廣東 廣州 510630)

公路是城市系統(tǒng)中最關(guān)鍵的一環(huán)，于交通系統(tǒng)中起著關(guān)鍵的作用。因此，在城市規(guī)劃中，必須按照海綿城市的規(guī)劃原則，進(jìn)行排水系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，以達(dá)到改善城市生態(tài)、改善城市發(fā)展水平的目的。

1 海綿城市的構(gòu)想

海綿城市其運(yùn)行機(jī)制是指聚集、凈化、滲透降雨，降低地表水位，補(bǔ)充地下水，并通過(guò)調(diào)整地表水，建立一種新型的城市建設(shè)體系。也就意味著，在雨水降臨的時(shí)候，這座城市可以吸收雨水、凈化空氣、防水、儲(chǔ)存水，在遇到旱災(zāi)的時(shí)候，可以給城市提供更多的水。建設(shè)海綿城市，既能有效地利用水資源，又能提高城市的排水功能，又能使城市的防洪、防水等功能得到有效的發(fā)揮。

2 統(tǒng)籌引導(dǎo)、科學(xué)定位

2.1 弄清“海綿城市”的實(shí)質(zhì)

“海綿城市”的核心是指從源頭控制、過(guò)程控制、系統(tǒng)治理入手，引入系統(tǒng)化治理、過(guò)程控制以及源頭控制相結(jié)合的技術(shù)手段，靈活運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)措施，對(duì)隨環(huán)境質(zhì)量和安全進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，協(xié)調(diào)觀賞性與功能性、地上和地下關(guān)系、分布式也集中式、生態(tài)與安全，實(shí)現(xiàn)城市雨水徑流的有效把控，達(dá)到最大程度上降低在城市開(kāi)發(fā)期間對(duì)周邊環(huán)境等所造成的破壞，滿足自然雨水貯存、自然滲透和凈化都能夠全新的發(fā)展形勢(shì)，也為改善城市數(shù)資源環(huán)境，優(yōu)化涵養(yǎng)城市水源，保證城市用水安全，提高城市水文化的核心目的。歸根結(jié)底，就是對(duì)存在著城市的水環(huán)境問(wèn)題得到解決。

2.2 加強(qiáng)統(tǒng)籌領(lǐng)導(dǎo)

目前，在多數(shù)的城市中海綿城市的建設(shè)都是比較常見(jiàn)，但這是一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的項(xiàng)目，需要決策者有一個(gè)整體的思維和整體的規(guī)劃。首先，要將海綿城市的全部?jī)?nèi)容歸屬于總體的規(guī)劃城市，并制訂具體的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。其次，在專項(xiàng)規(guī)劃中要有一個(gè)科學(xué)、系統(tǒng)的區(qū)域路網(wǎng)規(guī)劃，不能只限于某些路段，也不能太過(guò)分散，要以點(diǎn)帶面，形成區(qū)域效應(yīng)，使城市道路能夠更好地儲(chǔ)存和利用水資源[1]。最后，針對(duì)海綿城市的總體目標(biāo)，根據(jù)城市所處的周邊情況，對(duì)各級(jí)別公路每年雨水徑流總量控制指標(biāo)、綠地覆蓋指標(biāo)、下沉綠地指標(biāo)、透水鋪裝以及海綿設(shè)施進(jìn)行合理規(guī)劃，也為工程建設(shè)提供科學(xué)規(guī)劃指導(dǎo)。

2.3 科學(xué)定位，分級(jí)實(shí)施

道路工程以及其他城市公共設(shè)施需要程度多項(xiàng)功能，并靈活設(shè)計(jì)“海綿”城市元素和方法，對(duì)城市道路的機(jī)動(dòng)車道、人行道、綠化帶等部分進(jìn)行精準(zhǔn)定位，分別設(shè)置多項(xiàng)功能，比如當(dāng)城市道路交通流量較大時(shí)，可以選用滲透性能較好的材料或具有較高滲透性能的路面結(jié)構(gòu)；對(duì)于交通量小、荷載較輕的路面，可以選用透水混凝土、透水磚、透水瀝青混凝土等路面材料[2]。此外，可以利用下沉式綠地來(lái)提高雨水的蓄積和滲透，景觀綠化可以選用具有良好水源的樹(shù)種、植物。

3 城市排水管道傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題

3.1 天氣的復(fù)雜性

城市排水系統(tǒng)的運(yùn)行效率深深受著暴雨、霜凍等天氣條件的影響著，所以，城市排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要深刻考慮到天氣條件。比如，當(dāng)一個(gè)城市出現(xiàn)了一場(chǎng)大雨，造成了大量的降雨，或者是城市的內(nèi)部出現(xiàn)了洪水，如果排水系統(tǒng)不夠好，無(wú)法保證排水的話，那么會(huì)對(duì)城市的交通安全出行產(chǎn)生一定影響。

3.2 降水量不足

排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將直接影響到水庫(kù)的蓄水量和使用水平。但是，在現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)的排水系統(tǒng)中，因?yàn)閷?duì)雨水資源沒(méi)有進(jìn)行合理利用，造成了對(duì)城市雨水的有效利用，造成了對(duì)城市雨水的有效利用。

4 個(gè)案綜述

在我國(guó)許多地方，夏季洪水頻發(fā)，實(shí)施“海綿城市”既能有效地解決城市的洪澇、缺水問(wèn)題，也能得到有效提高雨水資源的利用率，從而提高城市生態(tài)環(huán)境。在一個(gè)地區(qū)的濕地建設(shè)用地位于水源交匯處，規(guī)劃為一片綠色地帶，對(duì)濕地的匯水范圍作如下劃分：1#控制區(qū)，面積32hm2；2#工業(yè)區(qū)，占地8.1hm2；3#是城中村，占地3.1hm2；4#是新建的，面積23.7m2；5#濕地，占地7.8hm2。這一地區(qū)是典型的南方氣候，夏季降雨急劇增多，同時(shí)，由于人口增長(zhǎng)，導(dǎo)致了當(dāng)?shù)厝菀壮霈F(xiàn)淡水資源短缺現(xiàn)象。

5 “海綿”元素的精巧設(shè)計(jì)

5.1 整體方案

城市道路的整體設(shè)計(jì)應(yīng)與規(guī)劃必須保持高度統(tǒng)一，堅(jiān)持生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展原則，在整體規(guī)劃設(shè)計(jì)中，必須充分考慮城市地形地貌、地質(zhì)特點(diǎn)、水文條件、外部施工環(huán)境等多方面因素，做好道路的空間規(guī)劃與布局，統(tǒng)籌所有城市道路的縱橫關(guān)系，確保道路建設(shè)與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，加強(qiáng)道路排石系統(tǒng)的研究，構(gòu)建雨水收集和排放系統(tǒng)[3]。

5.2 縱向剖面

在保證行車、排水暢通的前提下，道路縱斷面的設(shè)計(jì)不僅要達(dá)到規(guī)劃的高度，還要與兩側(cè)的發(fā)展用地以及周圍的道路、構(gòu)筑物相銜接。在斜坡的最低處設(shè)置排水口或采用海綿式排水系統(tǒng)，以減少低洼地區(qū)積水發(fā)生的可能性。人行道和非機(jī)動(dòng)車道的縱坡度應(yīng)低于2.5%，并盡可能地防止垂直坡度低于0.3%。在合成斜率低于0.5%的情況下，必須進(jìn)行全面的排水。

5.3 剖面圖

城市道路設(shè)計(jì)規(guī)劃要符合相關(guān)紅線要求，結(jié)合城市道路建設(shè)等級(jí)、整體設(shè)計(jì)和控制要素、城市道路土地調(diào)整等因素，展開(kāi)合理化道路設(shè)計(jì)，使其與規(guī)劃和周邊環(huán)境保持一致；針對(duì)規(guī)劃土地利用情況限制，做好公路設(shè)計(jì)規(guī)范，提高了綠地的蓄積、凈化和消納能力，提高了綠地的利用效率。

5.4 鋪面的構(gòu)造與選材

傳統(tǒng)的道路結(jié)構(gòu)形式以瀝青混凝土、水泥混合土為主，滲透率低，而且由于路面與路面之間是不透水的，因此在長(zhǎng)期的使用中，滲透率會(huì)越來(lái)越低，導(dǎo)致道路表面出現(xiàn)積水，無(wú)法滿足地下水補(bǔ)充需求，甚至乎加劇熱島效應(yīng)，不符合城市“海綿”理念的發(fā)展需求。怎樣才能改善路面的滲透性能而不會(huì)在以后的應(yīng)用中發(fā)生滲透性能下降？建議采取以下措施：1)合理選擇透水性優(yōu)越的滲水材料；2)在基層的頂部鋪設(shè)非滲透物質(zhì)，例如乳化瀝青稀漿，以阻止雨水滲透到基層；雨水滲入結(jié)構(gòu)層后，沿著基礎(chǔ)頂板的水平斜率排到盲溝[4]。三是采用透水性瀝青混合料(面層)+多孔水泥穩(wěn)定碎石(基層)+級(jí)配碎石+透水地基。

5.5 滲透式鋪面

透水層除了可以利用蒸發(fā)的方式吸收熱量，緩解熱島效應(yīng)帶來(lái)的負(fù)面影響，當(dāng)雨季來(lái)臨時(shí)，可以將雨水滲透到地面，緩解道路排水壓力，符合海綿城市發(fā)展理念。透視路面一般分為透水水泥、透水磚以及瀝青混凝土，前者主要是針對(duì)路面和車輛較少的路段，城市透水瀝青混凝土鋪裝運(yùn)用到機(jī)動(dòng)車道路中。采取透水混凝土、中粗砂以及級(jí)配碎石的融合方式。

5.6 綠地的規(guī)劃

傳統(tǒng)的綠地規(guī)劃是將路面設(shè)為雙向斜坡，并在道路兩旁布置排水口，將雨水直接排入雨水管，而綠地則是突起，通常要比公路高出一段距離。這一方案能更好的推廣雨水的使用，并能有效的改善水資源的使用。海綿城市的概念是將雨水引入地下空間(參見(jiàn)圖1)，兩側(cè)形成一個(gè)淺圓盤(pán)狀，兩側(cè)各有一個(gè)孔，將雨水引入地下空間，實(shí)現(xiàn)雨水的儲(chǔ)存、滲透和排放。當(dāng)降雨達(dá)到一定程度，超出了綠地的儲(chǔ)存容量，剩余的雨水就會(huì)被公園的排水裝置引入市政污水處理系統(tǒng)，土地得到有效利用，從而減少了城市的洪水。邊分帶內(nèi)應(yīng)有溢流裝置，例如溢流豎管、蓋柵溢流井、雨水管等；在邊分帶結(jié)構(gòu)層外壁和底板上都要進(jìn)行防滲處理，以避免雨水的下滲對(duì)路面和地基的強(qiáng)度、穩(wěn)定性產(chǎn)生不利的影響。

圖1 下沉式綠化帶

5.7 斜坡的保護(hù)

邊坡防護(hù)質(zhì)量深受周圍環(huán)境和穩(wěn)定性的因素影響。傳統(tǒng)的防滲設(shè)計(jì)主要是結(jié)合漿砌石護(hù)面技術(shù)、錨網(wǎng)錨噴技術(shù)、抗滑樁技術(shù)以及混凝土擋墻技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)防滲漏，隨著海綿城市理念的提出，也逐漸轉(zhuǎn)變綠色處理方式，推進(jìn)生態(tài)與安全意識(shí)融合?？梢栽诠纷o(hù)坡上開(kāi)展三維植被網(wǎng)、客土噴播、網(wǎng)格植草、格賓擋墻、種植攀爬植物、鋼筋石籠等多種防護(hù)方式(參見(jiàn)圖2)；石質(zhì)邊坡應(yīng)按地層走向及地質(zhì)特征來(lái)確定坡比參數(shù)，以降低緩坡速率為宜，在坡腳設(shè)排水溝，在溝底設(shè)碎石溝，以滿足生態(tài)需要。

圖2生態(tài)格賓擋墻

5.8 條邊坡的設(shè)計(jì)

在城市道路的規(guī)劃中，路緣石通常分為邊緣石和邊緣石兩種。立緣石的高度要比周圍的地面高，這樣才能讓雨水慢慢地流到下水道里，如果水流速度很慢，可以通過(guò)立緣石、立緣石、缺口立緣石等方式來(lái)提高雨水的流速(參見(jiàn)圖3)。

圖3 開(kāi)孔路緣石示意圖

6 市政工程排水規(guī)劃與設(shè)計(jì)在海綿城市思想中的應(yīng)用

6.1 條人行道的規(guī)劃與設(shè)計(jì)

目前，由于路面的排水問(wèn)題，路面工程一般都會(huì)采用透水混凝土、透水瀝青等，但許多未改造的路面仍是用防水材料或防水材料鋪設(shè)，建成后的路面排水能力和滲透性都比較差，遇到極端氣候時(shí)，會(huì)引起嚴(yán)重的內(nèi)澇。在城市道路建設(shè)中，采用海綿城市的概念來(lái)進(jìn)行排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其滲透性能一直是設(shè)計(jì)者關(guān)注的焦點(diǎn)。在施工期間，采用了多種新材料，保證了雨水能夠盡快滲入土壤。目前使用最多的滲透式路面結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。在城市道路的基礎(chǔ)上，也要進(jìn)行排水管道，其縱坡和水平坡度分別為2.5%和1%～2%。

6.2 車道線的規(guī)劃與設(shè)計(jì)

在城市道路建設(shè)中，堅(jiān)持“海綿城市”的思想，以防止熱島效應(yīng)的發(fā)生。在城市道路設(shè)計(jì)中，為減少車輛對(duì)基礎(chǔ)的破壞，通常采用非透水性的路面結(jié)構(gòu)，以提高路面的使用壽命，同時(shí)，為減少路面滲漏，斜坡的設(shè)計(jì)也是十分必要的，從0.3%到6%，從1%到1.5%不等[5]。在此基礎(chǔ)上，采用透水性瀝青砼，底層及底層采用不透水性材料，以防止路面結(jié)構(gòu)滲漏，改善路基的穩(wěn)定性。

6.3 綠地的規(guī)劃與設(shè)計(jì)

在海綿城市的概念引導(dǎo)下，很大程度上提升了城市的蓄水、排水能力，同時(shí)也提升了其過(guò)濾能力。在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)設(shè)置綠道及雨水分配孔，使綠地能臨時(shí)儲(chǔ)存雨水，并將過(guò)剩的雨水排出。此外，在綠地規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)合理設(shè)置集水井、橫向排水系統(tǒng)，以增加雨水的貯存與排泄，以防止隔離區(qū)內(nèi)積水過(guò)多，影響行車安全。在此區(qū)域內(nèi)，在控制區(qū)域內(nèi)鋪設(shè)了1400m、2.5m、2.2m的截洪溝，并將洪水引向鄰近河道。

6.4 輔助設(shè)備的計(jì)劃與設(shè)計(jì)

為取得良好的排水效果，應(yīng)根據(jù)工程所在地的水文情況，增設(shè)相應(yīng)的輔助設(shè)備。利用地面與周圍高度的差異，把雨水集中在排水管道上，然后用事先打好的立緣石把雨水導(dǎo)入綠地。根據(jù)海綿城市的概念，在市政道路中布置植草溝，利用植物的蓄積能力，對(duì)地表水體進(jìn)行過(guò)濾，既增強(qiáng)了城市的美觀，又保護(hù)了城市的自然生態(tài)環(huán)境，使城市的市政道路功能得到了極大的改善。

7 海綿城市的概念在城市排水設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

7.1 提高對(duì)設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)

建設(shè)城市排水工程的主體為市政單位，要使其功能得到進(jìn)一步的優(yōu)化與完善，就需要在設(shè)計(jì)觀念上進(jìn)行更新，與社會(huì)發(fā)展同步伐，體現(xiàn)城市建設(shè)應(yīng)有的價(jià)值。并且，經(jīng)過(guò)宣傳海綿城市的理念，讓更多的設(shè)計(jì)工作者能過(guò)深刻理解此理念，同時(shí)能夠?qū)⑵溆迷诔鞘信潘到y(tǒng)方面。通過(guò)對(duì)海綿城市的理念、技術(shù)、方法、政策、法規(guī)等方面的訓(xùn)練，以提升設(shè)計(jì)者的專業(yè)技能。

7.2 改進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)

為更好實(shí)施“海綿城市”的發(fā)展理念，搞好城市道路排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，需要明確其工作機(jī)制，清楚地了解其規(guī)劃與建設(shè)目的，能夠更好完成后期的相關(guān)工作。其次，要積極運(yùn)用各種現(xiàn)代化、信息化、智能化的技術(shù)，以確保設(shè)計(jì)的有效性。對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行智能分析，詳細(xì)了解周邊的地質(zhì)和環(huán)境情況，確認(rèn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，以達(dá)到更好適合海綿城市發(fā)展的需要。

7.3 數(shù)據(jù)資源的集成

為使城市道路的排水系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)與功能上達(dá)到城市規(guī)劃與施工的需要，各有關(guān)部門(mén)應(yīng)從整體上考慮到各方面的需求，并進(jìn)行充分的信息與資源的整合。運(yùn)用“海綿城市”的理念，進(jìn)行了創(chuàng)意設(shè)計(jì)，建立了一個(gè)資源共享的平臺(tái)，更好提供了“海綿城市”的發(fā)展一個(gè)交流的平臺(tái)。根據(jù)排水系統(tǒng)的功能設(shè)定了科學(xué)參數(shù)，并進(jìn)行了存儲(chǔ)與分析，運(yùn)用相關(guān)軟件來(lái)分析與判定其功能，并根據(jù)水資源的實(shí)際狀況，對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化。

7.4 結(jié)構(gòu)加固的探討

為貫徹海綿城市的發(fā)展理念，貫徹國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，城市規(guī)劃和建設(shè)公司要深刻進(jìn)行分析研究“海綿城市”的真正概念含義，同時(shí)按照現(xiàn)在的發(fā)展實(shí)際情況，深入分析其發(fā)展趨勢(shì)，探尋其發(fā)展理念的精髓。并且，加大力度進(jìn)行管理“海綿城市”的發(fā)展，加強(qiáng)對(duì)海綿城市的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)對(duì)海綿城市的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，各地方也要加大政策提高支持力度，按照城市的需要，進(jìn)行城市排水系統(tǒng)的優(yōu)化與創(chuàng)新。

8 城市排水工程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

城市排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)注意：加強(qiáng)市政排水設(shè)計(jì)施工、驗(yàn)收等監(jiān)督工作，確保市政道路排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等監(jiān)督工作，確保城市排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等監(jiān)督工作，確保市政道路排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工期間的各個(gè)步驟都需要達(dá)到建設(shè)的嚴(yán)格要求。而在實(shí)際運(yùn)用期間，也要對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行管理維護(hù)。嚴(yán)格按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，盡量減少進(jìn)水管的位置，以提高進(jìn)水的利用率。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)公路縱坡度的大小，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)進(jìn)水口的開(kāi)度、間隔等。

9 結(jié)語(yǔ)

城市排水系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)是城市建筑和施工期間中的一個(gè)重要部分，因此，作為市政當(dāng)局，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其的滲透與運(yùn)用。作為一名建筑師，必須從城市的現(xiàn)實(shí)出發(fā)，確定設(shè)計(jì)目標(biāo)和方案，并將海綿城市的概念運(yùn)用到城市的設(shè)計(jì)與建設(shè)中，發(fā)揮海綿城市的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)城市和諧可持續(xù)發(fā)展。