基于海綿城市理念的市政道路設(shè)計研究

王文娟

（煙臺市規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，山東煙臺 264003）

0 引言

近年來，隨著城市化進程加快，城市面積不斷擴大，城市排水系統(tǒng)能力的不足導(dǎo)致城市內(nèi)澇、城市水環(huán)境污染等問題不斷加劇。因此，如何有效地解決城市排水問題成為當(dāng)下亟待解決的問題。海綿城市作為新興的城市建設(shè)理念，將城市與自然融為一體，通過改變城市排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以水為媒介，達(dá)到城市雨水管理、水資源保護、環(huán)境改善等目的，被廣泛關(guān)注和應(yīng)用。而市政道路作為城市的基礎(chǔ)設(shè)施之一，其設(shè)計也應(yīng)考慮海綿城市理念，實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。本文旨在探討基于海綿城市理念的市政道路設(shè)計，從雨水管理、道路排水、景觀綠化等方面出發(fā)，分析其優(yōu)缺點，并提出改進建議，以期為城市規(guī)劃和建設(shè)提供參考。

1 海綿城市概述

1.1 海綿城市理念的內(nèi)涵

海綿城市理念作為一種新興的城市建設(shè)理念，其核心思想是將城市排水系統(tǒng)的功能從“快速排水”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皽顫B透”，即通過城市內(nèi)各種“海綿”設(shè)施，如綠地、濕地、滲透地面、雨水花園、屋頂花園等，最大限度地減少雨水直接流入排水管網(wǎng)中的數(shù)量，促進自然界的水文循環(huán)，實現(xiàn)城市雨水管理、水資源保護、環(huán)境改善等目的[1]。

1.2 海綿城市建設(shè)優(yōu)勢

1.2.1 維護城市生態(tài)環(huán)境

在傳統(tǒng)城市建設(shè)中，城市化進程帶來的生態(tài)環(huán)境破壞問題已經(jīng)逐漸凸顯。例如，城市熱島效應(yīng)、生物多樣性下降、水資源污染等問題已經(jīng)嚴(yán)重威脅人類的健康和生存環(huán)境。海綿城市建設(shè)可以通過增加城市綠地面積、構(gòu)建雨水花園等措施，改善城市環(huán)境，提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自我修復(fù)能力。例如，深圳市寶安區(qū)在城市更新過程中采用了海綿城市建設(shè)理念，通過增加綠地面積、引入雨水花園等手段，改善區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境，提高了城市生態(tài)功能，得到廣大居民的好評。

1.2.2 補充城市地下水

隨著城市化進程加速，城市地表面積不斷擴大，原本可以滲入土壤中的雨水被直接排放到排水管網(wǎng)中，造成城市地下水資源的儲備大量減少，進而導(dǎo)致地下水位逐年下降，引發(fā)水資源短缺問題。通過實施海綿城市建設(shè)，利用透水鋪裝、綠色屋頂、雨水收集等技術(shù)手段，將雨水有效地收集和利用，從而補充城市地下水資源，緩解城市水資源短缺問題。例如，近年來深圳市通過開展海綿城市建設(shè)，采用大量的雨水收集、利用和地下水補給措施，使深圳市地下水補給量大幅度提升，城市水資源狀況得到明顯改善。

1.2.3 緩解排水系統(tǒng)壓力

在傳統(tǒng)的城市建設(shè)中，排水系統(tǒng)建設(shè)往往是為了滿足城市化進程中污水的排放和處理需要，而忽視對雨水的收集和利用，導(dǎo)致排水系統(tǒng)的負(fù)荷過大，常常出現(xiàn)排水系統(tǒng)癱瘓和水浸事件。海綿城市建設(shè)可以通過引入雨水花園、雨水溝、生物滯留池等設(shè)施，將雨水收集起來，通過植被、土壤等自然的過濾作用，凈化雨水后再進入城市排水系統(tǒng)，從而減輕城市排水系統(tǒng)的負(fù)荷，提高排水系統(tǒng)的容量和安全性[2]。例如，廣州市在推進海綿城市建設(shè)中，通過建設(shè)生物滯留池、雨水花園等設(shè)施，增加城市綠地面積和雨水收集利用率，大大緩解排水系統(tǒng)的壓力。

2 基于海綿城市理念的市政道路設(shè)計研究的必要性

城市內(nèi)澇問題是城市可持續(xù)發(fā)展中亟須解決的重要問題之一[3]。近年來，隨著城市化進程的加速和氣候變化的影響，城市內(nèi)澇現(xiàn)象頻發(fā)，給城市交通、居民生活以及城市環(huán)境和公共安全帶來很大威脅，甚至造成嚴(yán)重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。以2019 年7 月至8 月間全國發(fā)生的暴雨天氣為例，兩個月時間內(nèi)，至少26 個省出現(xiàn)內(nèi)澇和洪澇災(zāi)害，受災(zāi)人數(shù)超過5000 萬，直接經(jīng)濟損失超過150 億元。據(jù)不完全統(tǒng)計，2019 年全國因城市內(nèi)澇事故造成的經(jīng)濟損失超過400 億元，嚴(yán)重影響城市的健康、穩(wěn)定發(fā)展。因此，實施基于海綿城市理念的市政道路設(shè)計研究，具有重要的現(xiàn)實意義。某城市暴雨后內(nèi)澇情況如圖1 所示。

圖1 某城市暴雨后內(nèi)澇情況

3 基于海綿城市建設(shè)理念的市政道路設(shè)計

3.1 基于海綿城市建設(shè)理念的市政道路設(shè)計原則

3.1.1 生態(tài)優(yōu)先原則

生態(tài)優(yōu)先原則的核心在于通過保護、恢復(fù)和建設(shè)生態(tài)系統(tǒng)，優(yōu)化城市自然環(huán)境，提高城市生態(tài)系統(tǒng)的功能和穩(wěn)定性。在市政道路設(shè)計中，應(yīng)注重利用自然地形、地貌和水文條件，構(gòu)建自然的生態(tài)系統(tǒng)，提高自然地保水、保土、保持和凈化能力，從而實現(xiàn)對降雨的調(diào)節(jié)和污染物的凈化。例如，在道路設(shè)計中，應(yīng)該考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的完整性和連通性，增加綠地和植被覆蓋率，促進生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)，提高城市生態(tài)系統(tǒng)的韌性和適應(yīng)能力。

3.1.2 綜合利用原則

在市政道路設(shè)計中，應(yīng)充分利用城市空間，實現(xiàn)道路、建筑、綠地等城市元素的多元化、協(xié)調(diào)化和集成化，使道路既具有通行功能，又具有多種社會功能。例如，在道路設(shè)計中，可以將人行道設(shè)計成集雨水、綠化、休憩等功能于一體的生態(tài)廊道，使其具有更高的綜合效益。此外，綜合利用原則還包括在設(shè)計中考慮道路與城市其他基礎(chǔ)設(shè)施的協(xié)同發(fā)展，如公交、自行車、步行等交通方式的協(xié)調(diào)，不僅提高道路通行效率，還能促進低碳出行，降低城市交通擁堵和污染。

3.1.3 低影響開發(fā)原則

在設(shè)計中，應(yīng)避免或最小化對生態(tài)系統(tǒng)、水資源、大氣環(huán)境和人類健康等方面的不利影響，盡可能地減少土地使用和生態(tài)破壞，減少能源和資源的消耗。在選擇低影響設(shè)施方面，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況，確保經(jīng)濟有效、方便易操作。如，在道路紅線內(nèi)采用下沉式綠地，而非機動車道采用植草磚、透水鋪裝材料等低影響設(shè)計；在道路紅線以外，則采用下沉式綠化帶與生物滯留帶相結(jié)合等措施，以提高地表的滲透性和自然凈化能力，減少道路排水量和污染物的排放。低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)典型流程如圖2 所示。

圖2 低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)典型流程圖

3.1.4 分區(qū)分級原則

在設(shè)計中，應(yīng)按照城市不同功能區(qū)域的特點，分區(qū)分級設(shè)置市政道路的設(shè)計要求和措施，提高設(shè)計的針對性和適用性。例如，在城市中心區(qū)域，應(yīng)該注重道路通行效率和交通組織的優(yōu)化，同時考慮到環(huán)境保護和人行道的設(shè)施建設(shè)。在城市郊區(qū)和城鄉(xiāng)接合部，應(yīng)該注重道路的綠化和景觀效果，同時考慮到自然水體的保護和利用。

3.2 基于海綿城市建設(shè)理念的市政道路的設(shè)計要點

3.2.1 綠化帶

市政道路兩側(cè)通常均會設(shè)置綠化帶，發(fā)揮凈化空氣、美化環(huán)境的作用。在基于海綿城市建設(shè)理念的市政道路綠化帶設(shè)計時，應(yīng)注意如下幾點：一是選擇具有較強透水性的植被，如草坪、地被植物等，避免選擇生長緩慢的樹木，同時在植被上層，應(yīng)注意土壤含量不宜過多，以便水分快速滲透。二是在綠化帶中層，增加小石塊等材料，增強植被的穩(wěn)定性，防止植被生長過程中的松散和倒塌，同時幫助水分滲透土壤深處，增加土壤水儲量。三是在綠化帶下層部分，設(shè)置水管管道，便于雨水的收集和儲存，在減少城市排水系統(tǒng)負(fù)擔(dān)的同時，還可利用雨水資源，為城市節(jié)約水資源，達(dá)到節(jié)約能源、環(huán)保的目的。當(dāng)前，海綿城市理念下道路設(shè)計中，宜采用凹形綠化帶形式，如圖3 所示。

圖3 凹形綠化帶斷面設(shè)計圖

3.2.2 雨水花園

在處理雨水徑流中，常采用種植洼地的方式，利用植物生長達(dá)到有機過濾污染物的目的，從而有效減少降雨峰值和雨水污染，但該方法不具備儲水能力。為兼具過濾和儲水的功能，在道路兩側(cè)設(shè)置雨水花園。雨水花園的主要原料為透水性良好的水土工質(zhì)材料，并由雨水排水管和礫石排水泵組成，以便排出路面上的雨水[4]。雨水花園設(shè)計過程中，設(shè)計者應(yīng)盡量對其進行分散設(shè)計，其規(guī)模宜控制在30～40m2，匯水面積與總體面積二者的比例控制在1∶20～1∶25，并將其整體結(jié)構(gòu)深度控制在300mm 內(nèi)。同時，雨水花園的防滲膜應(yīng)確保包裹嚴(yán)密，并應(yīng)設(shè)置溢流井，以便管制之外的雨水能順利排入市政雨水系統(tǒng)。

3.2.3 透水鋪裝

透水鋪裝作為海綿城市建設(shè)的典型結(jié)構(gòu)，其主要材料為具有高孔隙率的粗骨料，當(dāng)前廣泛應(yīng)用于各類道路工程，可有效去除部分沉積物和污染物，控制雨水集中排放，實現(xiàn)雨水的有益滲透和補給。在設(shè)計階段，應(yīng)注意如下幾點：一是對墊層材料進行拋光處理，提高透水性和透氣性，保證市政道路的使用要求得到滿足。二是根據(jù)不同的承載能力和透水性能要求，合理設(shè)計透水鋪裝的表層、基層和底層。三是與傳統(tǒng)市政道路排水系統(tǒng)相結(jié)合，設(shè)計并優(yōu)化雨水收集、排放和再利用的設(shè)施。四是根據(jù)地形、土壤類型和滲透能力等因素，調(diào)整透水鋪裝的設(shè)計方案，以提高雨水管理效果。同時，根據(jù)所在地區(qū)的氣候特點和降雨強度，調(diào)整透水鋪裝的設(shè)計參數(shù)和材料選擇。五是在透水鋪裝周邊設(shè)計植被帶或雨水花園，以進一步提高雨水的滲透和滯留能力。

3.2.4 下沉式綠地設(shè)計

在下沉式綠地設(shè)計時，應(yīng)充分利用周邊建筑及植被的雨水收集能力。例如，把附近區(qū)域的雨水引導(dǎo)至綠色設(shè)施中，創(chuàng)建自然儲水池。下沉式綠地主要位于室外停車場或廣場等區(qū)域，離城市道路紅線較遠(yuǎn)。當(dāng)?shù)缆烦霈F(xiàn)積水時，下沉式綠地可將雨水迅速吸收并儲存，直至達(dá)到飽和狀態(tài)，再通過市政排水管道將收集的雨水排放。

3.2.5 植草溝設(shè)計

植草溝主要用于儲存與處理積水，通常與雨水花園等相關(guān)設(shè)施共同使用[5]。在設(shè)計時，應(yīng)注意如下幾個方面：一是根據(jù)周邊環(huán)境、道路等級和土壤特性，選擇合適的植草溝類型和尺寸。二是選用適宜的植被，包括耐水、耐旱、耐鹽等適應(yīng)性強的草本植物和地被植物。三是植草溝的形狀和尺寸需根據(jù)道路設(shè)計和雨水收集需求進行合理設(shè)計。溝道的縱坡和橫坡要適中，以保證雨水能順利流入植草溝，并能在溝道內(nèi)留有足夠的時間，以利于雨水的滲透和植被的生長。

4 結(jié)語

綜上所述，市政道路作為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，在城市的生態(tài)環(huán)境治理中起著至關(guān)重要的作用。市政道路建設(shè)要充分緊跟時代發(fā)展潮流，貫徹落實“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開發(fā)、共享”新發(fā)展理念，把海綿城市理念貫穿到城市道路建設(shè)中長期規(guī)劃當(dāng)中，貫徹到各個具體建設(shè)項目中，納入建設(shè)項目監(jiān)督檢查工作中，為城市健康發(fā)展提供必要條件。