探討海綿城市理念在城市道路設計中的應用

賀 喜

（湖南省交通科學研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

城市道路在城市化建設中有著舉足輕重的地位，城市道路的用地面積一般可以達到城市總用地面積的20%左右，隨著我國的城市化進程不斷提速與發(fā)展，在取得一系列矚目成績的同時，產生的問題也愈發(fā)明顯，在與生活密切相關的水的問題上，水資源短缺、洪水侵襲、城市內澇等問題越來越引起關注。在以往的城市道路建設中，傳統(tǒng)排水模式采用設置在平石處的雨水口收集雨水，綠化帶往往設計成高于路面，路面雨水不能進入綠化帶入滲。在暴雨時期，雨水徑流量大而滲流量小，造成洪峰流量大，并且地面污染物隨之進入排水管道流入江河，洪水侵襲、城市內澇、面源污染嚴重等問題突出。雖然通過提高市政設施的設計標準來應對這些問題，但設計標準的提高，意味著工程造價的加大以及后續(xù)維護管理的費用激增，效果有限也不能消除初期雨水帶來的污染問題，受建設場地等因素的制約，調蓄池、人工濕地實施的規(guī)模也受到一定的限制。于是，探索一種從源頭進行控制的排水模式顯得尤為重要，海綿城市理念在此基礎上得以提出，通過“滲、滯、蓄、凈、排”等多種技術，從源頭解決洪澇災害、城市內澇，削減徑流污染，最大限度地減少城市開發(fā)建設對生態(tài)環(huán)境的影響，實現(xiàn)城市良好水循環(huán)。將海綿城市理念應用在城市道路設計中是希望在保障城市排水能力增強、減少洪澇次生災害的基礎上，提升城市生活用水資源、地下水資源，契合可持續(xù)的發(fā)展理念。

1 海綿城市理念基本內涵和發(fā)展

海綿城市是指通過加強城市規(guī)劃建設管理，充分發(fā)揮建筑、道路和綠地、水系等生態(tài)系統(tǒng)對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，有效控制雨水徑流，實現(xiàn)自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發(fā)展方式。海綿城市希望城市像一塊“海綿”，從源頭將雨水暫時吸收存儲，再慢慢排放掉。在城市道路設計時，可以采用新型材料及設施使得道路具備滲水、儲水、凈水等功能。海綿城市建設一方面是環(huán)境保護，另一方面也注重城市的排水安全，實現(xiàn)城市對雨水的儲備和凈化功能，為現(xiàn)在倡導的水資源再利用、水資源保護提供有利的條件。

早在2012年，國務院就提出了類似于海綿城市規(guī)劃建設的思想，并且在早期對海綿城市的特點進行闡釋和分析。2015年10月，國務院發(fā)布了《關于推進海綿城市建設的指導意見》，正式宣布海綿城市推廣的開始。2017年，李克強總理在大會中也明確提到要更好地布置道路地下管道、加快對海綿城市的建設。由此可見，海綿城市建設符合生態(tài)環(huán)保的理念，在促進可持續(xù)發(fā)展的道路上，海綿城市建設可以發(fā)揮重要的作用。

2 海綿城市在城市道路中的設計要點

2.1 城市道路總體規(guī)劃

《海綿城市建設技術指南》要求城市道路在建設過程中保護好河流、湖泊、濕地等水生態(tài)敏感區(qū)，堅持生態(tài)為本、自然循環(huán)。充分發(fā)揮山水林田湖等原始地形地貌對降雨的積存作用，充分發(fā)揮植被、土壤等自然下墊面對雨水的滲透作用，充分發(fā)揮濕地、水體等對水質的自然凈化作用，努力實現(xiàn)城市水體的自然循環(huán)。所以在城市道路的總體規(guī)劃時，要合理規(guī)劃道路的路線和空間布局，盡量避免新建道路對于原有水生態(tài)的占用和影響，同時，通過建設綠化帶、綠地等一系列設施，進一步加強對雨水的滯留、滲透和凈化等一系列工作。統(tǒng)籌發(fā)揮自然生態(tài)功能和人工干預功能，實施源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理，切實提高城市排水、防澇、防洪和防災減災能力。

2.2 城市道路斷面設計

基于海綿城市理念的城市道路斷面一般由機動車道、非機動車道、綠化帶、人行道、植草溝組成，充分利用綠化帶、植草溝、透水鋪裝的滲水、蓄水作用。

2.3 道路路面材料的選用

道路路面材料的選用對道路的整體質量和設計使用壽命起著決定性的作用，考慮到城市道路車流量大、重型車輛多的情況，行車路面一般采用傳統(tǒng)的水泥混凝土或者瀝青混凝土，人行道采用透水磚鋪裝。

2.4 排水系統(tǒng)設計

除了傳統(tǒng)的城市道路雨水排水系統(tǒng)，即路面雨水——雨水口——市政雨水管網的“快排系統(tǒng)”外，基于海綿城市理念的城市道路還綜合考慮了綠化帶、植草溝等排水系統(tǒng)設計，在綠化帶、植草溝內設計簡單生物滯留池，以生態(tài)保護為出發(fā)點，通過低影響開發(fā)設施降低路面雨水在徑流量控制、防積水、防澇方面的影響。

3 海綿城市理念的運用實例

3.1 工程概況

該城市道路位于常德海綿城市建設試點區(qū)的北部，總體呈東西走向，設計里程1.2 km，道路紅線寬度23 m=3 m （人行道） +2 m （綠化帶） +0.5 m （路緣帶） +2.5 m （非機動車道） +3.5 m（機動車道） +3.5 m （機動車道） +2.5 m （非機動車道） +0.5 m（路緣帶） +2 m （綠化帶） +3 m （人行道） ，雨水管道設置于道路中心線下。該項目海綿城市理念主要體現(xiàn)在人行道采用透水鋪裝，人行道外設置植草溝，綠化帶、植草溝均設計成簡易生物滯留池等方面。道路斷面詳見圖1。

圖1 基于海綿城市理念的道路斷面設計

3.2 海綿城市設施設計

本工程海綿城市設施主要應用在人行道、綠化帶及人行道外植草溝，綠化帶、植草溝設計為簡易生物滯留池。人行道雨水一部分通過透水鋪裝下滲，多余部分流入綠化帶，路面雨水通過開口路緣石分散流入綠化帶，并在集中流入處采用鋪設碎石的方式緩解沖刷 （圖2）。綠化帶內設置有溢流雨水口、穿孔透水管、防滲土工布等設施，溢流口頂部標高高于綠地50～100 mm，溢流口間距為20～40 m，串聯(lián)溢流口個數(shù)不超過3個，防滲土工布由內至外采用土工布 （200 g/m2）-HDPE防滲膜 （1.5 mm）-土工布 （200 g/m2） 的結構形式，穿孔管采用PE實壁管，開孔率在1%～3%，綠化帶內種植耐周期性水淹、根系發(fā)達、抗雨水沖刷并有一定的凈化污水能力的植物。

人行道采用透水鋪裝，采用彩色機制透水磚，透水系數(shù)≥0.01 cm/s，下鋪C20透水水泥混凝土基層透水系數(shù)≥0.05 cm/s，綠化帶、植草溝內采用下凹式設計，結構層次依次是綠化植被層、土壤種植層、水分過濾層、滲排水層和砂石層 （圖3） ，這種結構方式對削減地面污染物的效果明顯[4]，相關研究表明，對COD、BOD5、SS等均有良好的去除效果，有利于雨水入滲補充地下水以及提升排入江河湖泊的水質，可以顯著保護生態(tài)環(huán)境。下滲的雨水平時可以為植物補充水源，超出土壤飽和的雨水則通過溢流口、滲水管排入市政雨水管網，這樣不僅減輕了城市地下管道對于雨水的承載壓力，還能減少洪澇災害的發(fā)生，增強海綿城市理念的實際應用效果。

3.3 維護與管理

海綿城市設施維護與管理也是很重要的一個環(huán)節(jié)，應定期修剪、補種種植的植被，檢查雨水入滲、透水管排水是否通暢，及時清進水口處、理植草溝中的垃圾、樹葉等沉積物，進水口不能有效收集路面徑流時，可以采取加大進水口規(guī)模的措施，當檢查到滲水不暢、排空時間過長時，還需定期對表層土壤松土或進行置換。

圖2 海綿城市設施排水平面圖

4 結語

海綿城市建設是一項極其復雜的系統(tǒng)性工程，在城市道路建設中應用海綿城市理念也是整個海綿城市建設的一部分，它以“滲、滯、蓄、凈、排”的新設計理念轉變了傳統(tǒng)城市道路以快速排除雨水的設計理念，對減少城市洪澇災害、改善水體質量有著重要意義。如何把這一部分建設好、真正落實到位，這就要求參與城市道路建設的各方都要相互配合協(xié)作，綜合考慮各個方面的影響和制約關系，樹立起全新的環(huán)境保護意識，運用更先進的生態(tài)排水技術，在保障道路路基安全的基礎上，充分考慮城市道路對于積水的滲透、儲蓄和凈化的作用，為生態(tài)文明的建設作出積極貢獻。

圖3 海綿城市設施排水斷面圖