海綿城市理念在市政道路設(shè)計中的運用分析

谷昀霖

（六盤水市規(guī)劃設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，貴州六盤水 553000）

0 引言

海綿城市是新一代的城市雨洪治理理念，它是一種靈活的城市，它可以像海綿一樣，適應(yīng)各種環(huán)境的變化，并能有效地處理各種自然災(zāi)害。國際上通行的“低影響發(fā)展的雨水體系建設(shè)”，即在雨天吸收、蓄水、滲水，水的凈化，對水資源的有效綜合利用。近年來，一些城市在降雨過程中出現(xiàn)了嚴重的積水，嚴重地危及了人們的生命和財產(chǎn)。這是由于隨著城市化的發(fā)展，城市的硬化建筑越來越多，在遭遇大暴雨時，大量降雨形成地表徑流，遠遠超過了城市的下水道容量，造成了城市的內(nèi)澇，給人們的生活和財產(chǎn)構(gòu)成極大的威脅。海綿城市的主要特征是利用自然條件和人為手段，建設(shè)具有一定吸收、滲透能力的設(shè)施和道路，提高雨水的釋放能力，通過滲、滯、蓄、凈、用、排等技術(shù)手段，實現(xiàn)城市的良性水文循環(huán)，改善雨水的滲透、調(diào)蓄和凈化，城市海綿的使用和釋放能力，保持或復(fù)原。當前，在城市道路建設(shè)中，由于存在著大量的土壤侵蝕問題，造成了嚴重的生態(tài)環(huán)境損害，制約了城市的發(fā)展。海綿城市的概念是以可持續(xù)、綠色、生態(tài)學(xué)為核心，并以目前的生態(tài)狀況為基礎(chǔ)，盡量避免對現(xiàn)有的道路排水設(shè)施造成損害，合理避讓河道等自然環(huán)境，合理規(guī)劃道路，運用海綿城市的理念，促進雨水資源開發(fā)，保護生態(tài)環(huán)境。本文以平潭綜合實驗區(qū)金井灣環(huán)湖路網(wǎng)為研究對象，對其進行了有效的設(shè)計。

1 海綿城市理念的產(chǎn)生背景以及含義

近年來，隨著城市化進程的加快，城市規(guī)模不斷擴大人口也持續(xù)增加，城市的環(huán)境保護問題也隨之出現(xiàn)，如果水資源的過度開采，造成了水污染，會影響居民的生命和財產(chǎn)安全，這是一個非常重要的問題，因此，各地的政府都提出了環(huán)保的要求。海綿城市就像是一塊海綿，擁有吸收水分的能力，能夠有效地應(yīng)對自然災(zāi)害和環(huán)境的變化。海綿城市極具彈性，可以在雨季吸水、滲水、儲水，還能凈化空氣，在城市需要用水的時候，可以“擠”出水，然后重新使用。將“海綿城市”的概念應(yīng)用到市政道路建設(shè)項目中，不僅可以減少雨水和干旱對城市的影響，而且可以給居民的生活帶來更大的方便。在海綿城市建設(shè)中，必須遵循一定的原則，在實施過程中要對自然環(huán)境進行有效的調(diào)控，既能確保防洪、排水，又能凈化、滲透、積聚雨水，確保雨水資源得到最大限度的發(fā)揮，同時也能有效地保護城市環(huán)境。而且在海綿城市建設(shè)中，要對各系統(tǒng)進行綜合管理，包括地下水、地表水、天然降水等，并對各環(huán)節(jié)進行有效的協(xié)調(diào)，其應(yīng)用的長期性、復(fù)雜性是重點。

另外，在海綿城市建設(shè)中，必須統(tǒng)籌規(guī)劃雨水排放系統(tǒng)、城市雨水管道系統(tǒng)和雨水系統(tǒng)。通過截污、截污、轉(zhuǎn)輸、調(diào)節(jié)雨水，通過儲存、滲透等方法，以低影響的方法發(fā)展雨水系統(tǒng)，可以有效地控制徑流量。雨水管道系統(tǒng)是海綿城市建設(shè)中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它必須與雨水系統(tǒng)有機地結(jié)合，從而實現(xiàn)雨水的排放、輸送和收集。雨污分流系統(tǒng)的主要功能是調(diào)整降雨徑流，一般采用深層隧道、調(diào)蓄池、排水渠道，綜合調(diào)蓄水體、綜合選擇天然水體等人造設(shè)施或自然方式建設(shè)。

2 海綿城市理念下市政道路設(shè)計的基本原則

2.1 生態(tài)安全原則

中國的許多城市都希望通過海綿城市的概念來促進城市的發(fā)展，但同時也要遵守生態(tài)安全的原則，以保證城市的生態(tài)和城市的發(fā)展。在海綿城市的概念下，道路規(guī)劃要以基礎(chǔ)設(shè)施為基礎(chǔ)，以保證地區(qū)的水資源和安全性為核心和其生態(tài)安全[1]。

2.2 因地制宜原則

要結(jié)合本地區(qū)的自然地理、水文地質(zhì)特征和水資源條件，根據(jù)水資源的保護和防洪的需要，合理地制定控制指標，科學(xué)規(guī)劃，統(tǒng)一規(guī)劃。所以，應(yīng)根據(jù)實際情況和環(huán)境問題進行合理的規(guī)劃和設(shè)計，使其在城市道路的設(shè)計中起到積極的作用。

平潭縣位于福建省東部，與臺灣海峽接壤，是我國大陸與臺灣關(guān)系最為密切的地區(qū)，也是第一個全面探討兩岸交流與合作的新模式，金井灣湖片區(qū)是平潭綜合實驗區(qū)與海峽西岸連接的橋頭堡，三面環(huán)山，西臨大海，具有優(yōu)越的區(qū)位條件[2]。環(huán)湖公路網(wǎng)以如意湖為中心，總體呈環(huán)狀，全長5.413km，其中包括建環(huán)湖東和如意湖的防潮閘，實際設(shè)計長度為3.546km，道路紅線寬度為32m，設(shè)計速度為30km/h。由于該區(qū)域還處在城市發(fā)展的早期階段，因此，從環(huán)境、生態(tài)等方面考慮，加強了對市政設(shè)施的地震治理，使其能夠系統(tǒng)化地進行海綿城市的建設(shè)。在設(shè)計時，要盡量保留該地區(qū)的天然水源，盡量減少道路的不滲透面積，盡量利用雨水的下滲和滯留。

3 海綿城市理念下的市政道路設(shè)計應(yīng)用策略

在城市道路規(guī)劃中，要堅持以人為本和可持續(xù)發(fā)展的原則，建立一個功能完備的慢行體系，并將其與海綿城市的理念相結(jié)合，倡導(dǎo)生態(tài)化建立，保證生態(tài)和諧、環(huán)境和諧。

3.1 道路標準橫斷面設(shè)計

通過設(shè)置4條綠色帶，使快速交通和慢行交通得到很好的隔離，確保了用戶的獨立，機、非分隔帶采用了下凹的綠色帶，充分體現(xiàn)了“海綿城市”的概念，使得道路上的雨水直接排放到綠化帶上，而剩余的雨水則通過雨水出口流入雨水管。遠期，可在鄰近湖泊邊的綠地中，通過單獨的綠地將公共綠地、公園廣場串聯(lián)起來，形成一條水岸綠帶，既有景觀又有活力[3]。

3.2 路面材料的選用

在海綿城市建設(shè)思想的基礎(chǔ)上，在選擇路面材料時，必須考慮到整個道路的強度。如果硬化密度太大，就會造成原本應(yīng)該滲入地面的雨水在路面上堆積，再加上雨水管道的排水不順暢，很容易造成積水和其他災(zāi)情，危及人民的生命和財產(chǎn)。而不滲透路面在下雨天不可避免地會出現(xiàn)積水、濕滑等現(xiàn)象，嚴重影響了人們的出行。

因此，在設(shè)計非機動車道、人行道路面時，應(yīng)采取綠色透水路面結(jié)構(gòu)，以提高城市可透水透氣面積，調(diào)整城市氣候，降低地面氣溫，減輕“熱島”作用，減輕雨季城市排水系統(tǒng)的負荷，預(yù)防城區(qū)洪澇災(zāi)害，改善城市生態(tài)環(huán)境。

3.2.1 非機動車道路面材料的選用

在海綿城市的概念下，在進行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須考慮到整個路面的強度。如果密度太高，雨水就會不能將原本已經(jīng)滲入地面的雨水留在地面上，導(dǎo)致積水和水的流失[4]。因此，在進行路面設(shè)計時，必須保證水能通過路面進行有效的流通，避免雨水黏附在路面上，從而避免產(chǎn)生水花；透水性路面是指路面上存在著大量的空隙，當雨水較多時，就會從這些空隙中滲入地面，使路面變得堅硬，同時也能使雨水通過循環(huán)滲入，降低地表的雨水流量。環(huán)湖道路網(wǎng)項目的非機動車道采用了綠色、透水性的混凝土，多孔混凝土（孔隙率＞為20%）鋪設(shè)，是將雨水儲存在鋪設(shè)體中，讓雨水滲透、蒸發(fā)到路基上，而滲透混凝土中的有效孔隙是雨水快速滲透并為土壤中的生物提供氧氣的一個連續(xù)的孔隙，而半有效孔隙則是半透明的孔隙，可以儲存雨水，緩解城市洪水，降低鋪設(shè)表面的溫度。道路色彩鮮艷，對城市的環(huán)境有很好的美化作用；提高通氣透氣面積對減輕熱島的作用是有益的；充分發(fā)揮大氣降水的作用，減輕城市地面沉降；改善城市地面植被及土壤中有益微生物的生長狀況，調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)，預(yù)防城區(qū)水災(zāi)，預(yù)防道路積水；具有良好的消聲性能。

3.2.2 人行道路面材料的選用

人行道在城市建設(shè)中起著舉足輕重的作用，可以使人們的交通更加便捷。在城市道路建設(shè)中，要把海綿城市的概念運用到人行道的設(shè)計中，而傳統(tǒng)的市政道路建設(shè)大都采用不透水的路面，因此在下雨天容易產(chǎn)生積水或濕滑；危害人民的出行安全。特別是一些老人，在下雨天的時候，很可能會因為路面打滑而摔倒。在海綿城市的概念中，鋪裝時，采用透水材料，在下雨天，雨水可以通過這種材料及時滲透到地面，而不會產(chǎn)生積水，同時這種材料具有良好的視覺效果，可以有效地調(diào)整路面的溫度、濕度，并能適時的補充地下水。如果因為環(huán)境的原因，不能保證城市的土壤滲透性，也可以在基礎(chǔ)上安裝排水系統(tǒng)。比如，控制斜率縱向的范圍是2.5%，橫向斜率的控制范圍是1%～2%，這樣可以更好地發(fā)揮排水作用。以平潭綜合實驗區(qū)金井灣環(huán)湖路為例，在人行道的設(shè)計中，人行道的地磚采用綠色透水磚，其抗壓強度為Cc40，抗彎強度不低于C14.0，防水系數(shù)k（15℃）≥0.2min/s，磨槽長度不大于35mm，防滑級別R3，對應(yīng)的防滑性指標BPN265。水泥穩(wěn)定碎石路面的各項指標與道路路面基本相同[5]。

3.3 城市道路結(jié)構(gòu)層次設(shè)計中的應(yīng)用

從“海綿城市”建設(shè)的需求出發(fā)，可以發(fā)現(xiàn)路面積水的排放方式有三種：一是直接滲入路面地基土壤中；一種是從地面進入基層，再由盲管排出；另一類是路面上的積水，它是以滲透的形式從路面縫隙中流出。后兩種方法對路面的表面徑流量有一定的影響，達到了排水要求，但不能實現(xiàn)對路面的蓄積、凈化、滯留等功能。在“海綿城市”的概念中，7×10-5cm/s是城市道路基層土壤最小的滲透率。因此，在高負荷、高車流量的路段，很難實現(xiàn)積水的滲透。在傳統(tǒng)的人行道鋪裝中，一般采用預(yù)制混凝土，然后再采用花崗石。在“海綿城市”的應(yīng)用背景下，城市道路的鋪設(shè)應(yīng)該采用一種能減少地面熱輻射的新型滲水材料，從某種意義上說，可以達到對城市生態(tài)環(huán)境的有效保護。

3.4 排水盲溝滲透設(shè)計與側(cè)石設(shè)計

在城市道路規(guī)劃中，采用“海綿城市”概念時，應(yīng)充分考慮排水盲溝的滲入。在排水盲溝的滲流設(shè)計中，PVC管道周邊還需進一步加固，目前采用的是具有較小顆粒的多孔材料。采用多孔層法對路面積水進行了綜合協(xié)調(diào)，這種排水系統(tǒng)因其滲透性能好、占用空間小等優(yōu)點而被廣泛用于城市道路的設(shè)計。不過，目前還存在著一些問題，那就是碎石很難清理，如果被碎石堵住，那么滲透的效果就會大打折扣。另外，在側(cè)邊的設(shè)計上，必須嚴格貫徹“海綿城市”的設(shè)計思想，在側(cè)分帶上要有開放的側(cè)石，這樣的話，雨水就能通過開放的側(cè)向石頭流到兩側(cè)的下凹綠地里，剩余的水分會通過雨水管道滲入[6-8]。

3.5 市政道路建設(shè)總體規(guī)劃

市政道路是城市各種基礎(chǔ)設(shè)施中的重要組成部分。但由于城市道路的條形、平坦等特點，其局限性較大?！昂＞d城市”在城市道路設(shè)計中的應(yīng)用，主要表現(xiàn)為“排、凈、滯、滲”。根據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》的有關(guān)規(guī)定，城市在城市建設(shè)中，必須對自然的自然生態(tài)環(huán)境，如樹木、綠化、河流等進行有效的保護。所以，把“海綿城市”的概念應(yīng)用到市政道路的設(shè)計中，就必須在規(guī)劃初期充分利用城市的自然環(huán)境；在此基礎(chǔ)上，按照規(guī)劃的需要避開自然湖泊、河流等自然景觀；合理地安排城市道路的空間布置。通過道路建設(shè)人行道、天然綠化帶，實現(xiàn)雨水的凈化、滲透和滯留，從而有效地貫徹“海綿城市”的概念。

4 結(jié)語

結(jié)合上文，“海綿城市”的概念開發(fā)模式對于我國今后的城市發(fā)展具有重要意義。在這些問題中，城市道路和給水系統(tǒng)是一個比較突出的問題。目前，城市道路規(guī)劃設(shè)計者應(yīng)強化“海綿城市”的概念，以改善城市水體，控制城市面源污染，降低城市水患?；诤＞d城市理念在市政道路設(shè)計中的應(yīng)用，有效的凈化城市水資源，減少水污染和補給地下水，有效保護生態(tài)環(huán)境，能幫助提高城市化建設(shè)水平，促進我國城市化進程中實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。