海綿城市理念在市政道路給排水設計中的應用分析

王思堯，蔣曼潔，張 凱

（1.中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430010；2.中冶華天南京工程技術有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引言

隨著我國經濟飛速發展，各城市規模不斷擴大，市政道路給排水工程項目數量逐年增多。為了確保城市只有良好的排水能力，必須對市政道路給排水工程的設計加以重視。由于城市新舊城區的地下設施建設時期不同，所使用的管材、施工技術也有較大差距，因此加大了市政道路給排水工程的設計難度。如果不能掌握地下施工環境，了解原有給排水管網分布情況以及其他系統管網的分布，就會影響施工質量，甚至發生施工安全問題，最終建成的給排水管網也不能達到令人滿意的排水效果。近年來，在創建生態城市的倡導下，市政道路給排水工程設計引入海綿城市這一理念，不僅可以提高市政道路給排水系統的排水性能，達到治理城市內澇問題的目的，而且通過新的給排水系統結構，能夠提高對雨水的利用率，從而為市民營造更加舒適的城市環境。

1 海綿城市的概念與意義

海綿城市是生態城市發展模式下提出的一種全新的城市規劃設計理念，通過一些特殊結構的路磚、具有吸納性的施工材料以及具有蓄水能力的設施提升城市的排水能力，同時也能合理地將雨水利用起來。海綿城市的設計理念改變了傳統市政道路的設計模式。傳統的市政道路工程所使用的施工材料多為實體結構的路磚及路基，這些施工材料的滲透性能較差。在雨季降雨量較大時，大量水體會被阻隔在道路表面，此時就考驗著市政給排水系統的排水能力。當給排水系統設計不合理、降雨量大于排水系統排水量時，城市排水系統就會發生癱瘓，導致城市中出現大量積水區，引發城市內澇災害。出現積水區不僅影響市民出行，同時區域范圍內的車輛、建筑也會受到影響，造成一定的經濟損失，這對城市發展極為不利。將海綿城市設計理念應用于市政道路給排水工程，對傳統的設計模式加以優化改進，減少硬化路面設計，采用更具吸納性、彈性的施工材料，設計具有蓄水能力的綠地景觀區域、濕地區域，不僅可以有效緩解城市排水系統的壓力，也能有效地利用雨水，引進生態城市的建設。雨水的收集與利用，能豐富城市的水資源供應，在海綿城市理念下設計的具有蓄水功能的綠地景觀區域、濕地區域也能發揮生態功能，成為城市中重要的景觀區域，這種設計模式符合生態城市建設發展的要求。

以我國湖北省海綿城市建設為例。湖北省政府特別為市政基礎設施建設工作制定了《湖北省海綿城市規劃設計規程》，在該規程的指導下開展海綿城市建設工作，取得了較好的成果。目前，該省達到海綿城市要求的面積為100km2以上，完成規劃任務已達30%左右，其中以武漢市、襄陽市、荊門市、孝感市為代表。在海綿城市規劃設計中，要注重提升市政基礎設施精細化管理水平，加強市政道路給排水設施建設，通過先進的監測設備，配合信息管理技術，獲取地下管網信息，提高對環境的感知，對給排水管網運行狀態進行遠程監控，以此確保市政道路給排水系統的良好運行。

2 市政道路給排水設計中常見的問題

2.1 給排水系統難以滿足城市發展需求

目前，在湖北省地區的市政道路給排水系統運行過程中，發現的主要問題為配水設施不能滿足城市發展需求。由于城市規模不斷擴大，建筑工程也在向高層、超高層建筑發展，這也對配水設施有了更高的要求。不能準確掌握城市發展需求，設計出的給排水系統運行時就可能出現問題，例如水壓不足的配水問題。對排水管道沒有做好精細化管理，就可能出現管道堵塞、管道泄漏等問題。

2.2 缺乏對雨水資源的妥善利用

目前，城市內因降雨產生的積水有20%會滲入地下，剩余80%會隨雨水流失。引起這一問題的主要原因是城市硬化路面的面積過大，導致雨水流失過于嚴重，難以達到補充城市地下水的目的。因此，必須在市政道路給排水設計中重點關注城市硬化路面面積過大這一問題，引入新的路面鋪設材料與設施結構，提高雨水的滲透率，為給排水系統分擔排水壓力。

3 海綿城市理念下的市政道路給排水設計

3.1 對路基部分的排水設計

城市道路是重要的交通基礎設施，而在設計市政道路部分時，必須重視對道路路基部分的合理設計。結合不同區域路段對交通條件的實際需求，對施工方案加以優化調整。為了解決路面硬化、路基透水性不強的問題，可對路基部分的區域進行換填，通過換填的方式提升路基部分的滲透性能。但是在設計中，不能僅考慮提升路基的排水能力，而忽視路基的穩定性。所以在完成路基換填處理后，還要通過夯實、碾壓層施工工藝強化路基。在設計中，應該保證路基土壤滲透系數與飽和重度達到海綿城市施工標準，具體指標如表1所示。

表1 路基土壤滲透系數、飽和重度的建議指標

3.2 人行步道與機動車道設計

在設計人行步道時，要在保證路面平整的基礎上，提高人行步道區域的透水性。提高人行步道的透水性，不僅可以避免雨天道路過于濕滑，也能讓更多的雨水滲入地下，從而提高雨水利用率。因此，在海綿城市的設計理念下，應用一些新型結構的路磚，或通過改變路磚鋪設、拼接形式，增加天然土壤與地面區域的接觸；或采用透水性強的新型路面施工材料，提高人行步道的透水性，達到海綿城市規劃設計標準。在設計機動車道時，路面部位應選擇使用具有較好透水性的材料鋪設，而下層部位可采用抗滲透能力較強的材料，這樣不僅可以減少路面積水，也能阻止雨水對路基的滲透，進而提高路基的使用壽命。在機動車道兩側設置排水用的斜坡，能有效地將雨水引流至綠化帶或排水井中。

3.3 綠化帶的設計

為了提高對雨水的收集能力，在設計綠化帶時，可以選擇透水性較好的路面材料鋪設道路，保證雨水可以滲透地表層，進入下層為其預留的綠化帶雨水收集口內。為了滿足這一功能要求，必須注意控制綠化帶高度，綠化帶設計過高，不利于對雨水進行導流收集。因此，在設計綠化帶時，綠化帶高度應低于道路的表層高度，控制在路面下方15～20cm范圍內，而綠化帶外沿高度不能低于綠化帶中的土壤高度。讓雨水進入地下土壤之中，可以通過土壤對雨水加以過濾，這樣能顯著提升地下水的清潔度，防止地下水受到有害物質污染；同時，大量雨水滲入地下，也能補充地下水資源，再通過地下水系供應至更多的區域。在設計時，為了增強雨水的過濾效果，可以在綠化帶內先鋪設1層種植土，在種植土層上鋪設1層砂石層，之后埋設滲透管，通過這種設計增加對雨水的過濾能力。另外，還要注意加入對雨水的導流設計，通過設置滯蓄緩排結構，提高雨水導流能力，進而保證更多的雨水能夠滲入地下，提高回收效率。例如在綠化帶區域設計明溝，通過明溝來沉淀雨水，實現對雨水的初步過濾，之后再通過明溝將雨水導流至兩端的出水溝渠。

4 結語

為提高城市給排水系統的排水防澇能力，同時更好地利用雨水資源，當今的市政道路給排水工程設計中融入了海綿城市設計理念。根據市政道路給排水工程所在區域的具體要求，對道路、路基及綠化帶進行合理設計，提升道路、路基的透水性，通過導流結構的設計將雨水有效導入兩側綠化帶或地下，可有效緩解排水管網的排水壓力，防止城市內澇的發生，同時能提升當地水資源儲備量，這種設計方式更符合生態城市建設的要求。