淺談城市道路“海綿”設計要點

熊尚雷 華藍設計（集團）有限公司

1 前言

中央城鎮化工作會議中，對城鎮的給排水系統提出了新的要求，規定將有限的雨水更好的保留下來，并優先考慮自然力量排水，建設自然功能的存水和積水環境，達到海綿城市的構建目標。同時，在海綿城市建設指導意見書中，也對海綿城市的構建提出了新的注解。注解說明，海綿城市的建設是希望城市能夠具有海綿的性質，做好蓄水和存水工作，且充分利用自然優勢，進行水資源的科學處理和優化，避免自然災害帶來的損害，確保城市內部的正常運行。而要想實現海綿城市建設目標，落實低影響開發就顯得尤為重要。

城市道路作為城市的經絡，承載著主要的排水系統貫穿整個城市，將城市雨水有組織地輸送至江河湖海。

海綿城市理念的提出對傳統的排水理念加以優化和調整，高效利用低影響開發的作用優勢，增強道路及周邊綠化設施的吸納、蓄滲和緩釋效果，有效收集和利用雨水，防止因雨水堆積產生意外事故，科學控制徑流量及徑流峰值，緩解污染，實現水資源科學利用的同時，保護和改善城市生態環境。

2 城市道路“海綿”設計要點

城市道路海綿設計的要點為：

（1）現狀條件及問題評估。充分了解道路及其周邊現狀條件，包括地形地貌、匯水范圍、道路綠線范圍、下墊面情況及水系等，科學評估海綿設計中重點問題及存在的限制因素，給出專業的數據支持。

（2）確定設計目標。城市道路海綿設計的目標要求是滿足城市總體規劃建設、完善低影響開發的相關內容，做好年凈流量及污染的科學防控和處理。

（3）技術標準。為保證交通的順暢性和安全性，在進行規劃設計中，要將低影響開發路段內的相關參數，如雨水管渠、泵站、徑流等參數設計均按照現有的排水設計規范進行科學處理，道路范圍內雨水徑流，優先通過生態排水的方式，在LID措施中滯留、蓄滲，多余的雨水則溢流至道路雨水管網系統中。

（4）匯水范圍。在低影響開發措施的規劃上，應對收集、滯留、蓄滲道路予以嚴格劃分和管控，注重車行道、人行道及綠化道路的劃分，加強雨水處理。

（5）技術選擇與設施平面布局。在技術選擇與設施規劃上應遵循以下原則，結合目前城市規劃的具體要求及城市發展現狀，在保護生態環境的基礎上，堅持因地制宜、經濟適用的基本原則和要求。以相關規劃中的徑流總量及徑流污染控制目標為導向，同時結合規劃中道路的橫斷面形式、綠線范圍及景觀要求，在滿足道路基本功能的基礎上，根據下墊面、豎向高程及匯水分區情況，充分利用“滲、滯、蓄”LID措施，減少路面徑流及其徑流污染。

城市道路橫斷面中包括機動車、非機動車、綠化、人行道這四部分，在對這些設施落實低影響開發措施時，需完成以下工作：

①機動車、非機動車、人行道：這幾個部分均屬于路面部分，可選用的LID 措施主要是透水鋪裝，而人行道樹池，可采用生態樹池。透水鋪裝主要以透水磚、透水水泥混凝土、透水瀝青混凝土這三種形式為主，具體選用要求如表1所示。

表1 城市道路透水鋪裝路面結構類型選用表

②綠化帶：城市道路綠化帶有分隔綠化帶、側分綠化帶、后排綠地這三種形式。結合這三個綠化帶在道路橫斷面的豎向特點，中央分隔綠化帶不建議設置LID 措施，側分綠化帶可選用植草溝、生物滯留設施；后排綠地的處理可通過植草溝、生物滯留帶、下沉式綠地、雨水花園的構建確保其功能的發揮。

（6）城市道路LID 措施：城市道路常使用的低影響開發措施以透水鋪裝、植草溝和生態樹池建設、生物滯留設施設計為主。

透水鋪裝：該結構指的是能夠良好滲水、排水和滯留雨水，且滿足道路鋪裝要求的一種結構類型。透水鋪裝可按照材料的不同分為透水磚、透水水泥混凝土、瀝青混凝土這三種類型。而按照地基結構特征可分為半透水和全透水兩種情況。前者的設計結構包括混凝土面層、粘結層、半剛性材料基層和土基層；后者的設計結構有混凝土面層、透水基層、粒料墊層和土基層。透水磚在實際作業中，是由路面磚、透水基層、透水墊層、土基這幾部分構成的。

透水瀝青路面自上而下結構做法：透水瀝青混合料上面層、透水瀝青混合料下面層、透水基層、防水粘接層、半剛性基層、穩定類墊層、土基。

植草溝：即具有植被的地表溝渠，其自身具有較好的蓄水、運輸和排水的功能，對雨水凈化有著顯著效果。植草溝的形式多樣。目前常見的有轉輸式、干式和濕式三種，是進行下沉式綠地、生物滯留帶連接處理的有效措施。

植草溝寬度一般為900mm～2500mm，深度不宜大于600mm，邊坡一般為1/4～1/3，其結構為草皮層、種植土層、礫石層、土工布和素土層。

生態樹池：在雨水凈化、存儲及滲透上具有顯著效果，且收集到的雨水可有效轉化成植物生長所需水源。生態樹池的結構以篦子、種植土、透水土工布、礫石層、素土層為主。

生物滯留設施:存在地勢較低區域內，一般是通過植物、土壤、微生物的應用實現對雨水的科學處理。生物滯留設施會設置在生產徑流區域內，厚度會結合地區植物性能及土壤功能予以科學規劃。一般為200mm～300mm，并應設100mm 的超高。底部要埋設100mm～150mm孔徑的穿孔排水管，以此進行多余雨水的引導。

生物滯留設施自上而下結構做法一般為：植被層、生物過濾介質、透水土工布、砂石墊層。

（7）設施規模計算。城市道路LID 設施主要以“滲、滯、蓄”設施為主，通常選擇容積法進行設施規模計算。

3 城市道路“海綿”總體設計思路

在城市道路“海綿”設計時，應根據道路排水現狀、海綿實施條件及下墊面滲透情況，結合區域總體規劃要求、專項規劃要求及控制性詳細計劃要求，堅持因地制宜的基本原則，做到科學設計和處理，保證透水磚、下沉式綠地、生物滯留設施等選擇的科學性與合理性，滿足低影響開發目標要求，完善城市道路滲透、滯留、蓄水、凈化、排放等功能效果，降低污染物對徑流的影響，保證城市內部排數管道質量，實現生態保護的目標。

城市道路“海綿”設計技術流程：由于城市道路雨水水質較差，且用地有限，因此，城市道路“海綿”設計應以削減地表徑流及其徑流污染為主。

其中道路側分綠化帶與后排綠地中雨水徑流的把控可以設置凹式綠化帶，或采取植草溝和生物滯留融合設置的模式，以增強其作用，對雨水進行過濾、滯留、吸納；車行道雨水徑流可通過半透水鋪裝層+滲排水系統、全透水鋪裝層對路面雨水進行滲透、收集；當車行道設計為不透水路面結構層時，可通過設置排水開孔路緣石，將車行道雨水徑流匯流入側分綠化帶中的LID措施中過濾、滯留、消納；人行道雨水徑流則可通過半透水鋪裝+滲排水系統或匯入后排綠地中的LID措施中過濾、滯留、消納，緩解污染問題，城市道路“海綿”設計技術路線圖如圖1所示。

圖1 城市道路“海綿”設計技術路線圖

4 城市道路“海綿”設計實例

現以南寧市某道路為例，對城市道路“海綿”設計要點進行分析。

4.1 現狀條件及問題評估

現狀條件：該道路實施長度1344m，紅線寬度36m。為城市支路，雙向四車道。道路綠化包括兩側人行道樹池及中央分隔線處理。通過對現場勘察可知，區域道路的巖土結構中，含有較多的素填土、耕土、淤泥、砂礫、粉質黏土以及不同程度的巖石結構，其中的素填土、耕土和巖土的透水性為中等，滲透系數為1.0×10-4cm/s～8.0×10-4cm/s。

問題評估：紅線范圍內綠化帶區域只有中央分隔帶，不宜設置LID措施，道路可“海綿”區域較少。

4.2 確定設計目標

按照現有的規劃要求來看，本工程海綿設計的目標為年徑流總量控制在70%以上，年徑流污染去除率：≥50%。

4.3 技術標準

在徑流量計算的過程中，利用暴雨強度公式，選取5年內采集數據，將徑流系數控制在0.7左右，以確保最終所得數據滿足排水設計規范要求。

4.4 技術選擇與設施平面布局

結合本項目的具體情況，經過仔細分析后，采取的低影響開發措施為：選擇合適透水鋪裝，設置生態樹池與生物滯留設施，建立消能卵石溝。希望通過該組合方式有效達成總設計目標。

具體設施平面布局為：本道路只有中央分隔綠帶及人行道樹池，且道路兩側均有規劃綠地，因此，有意將人行橫道設置成透水鋪裝結構，將人行橫道樹池設置成生態樹池結構，這樣人行橫道上堆積的雨水可直接通過透水鋪裝及生態樹池的處理實現滯留和滲透效果，增加雨水循環利用率。

在道路填方段內，可以在兩側規劃生物滯留設施，道路車行道的雨水在填方段通過導流管，導流管可順著人行橫道、草皮護坡等結構將雨水快速導入到消能卵石溝內，匯聚一起后再通過生物滯留設施完成滲透處理，達到雨水排放的目的。整個設計中，道路范圍內的超量溢流通過雨水排放口流入雨水管道內，生物滯留設施內的超量溢流則直接排放到周邊的河道內。本工程道路LID雨水系統流程圖如圖2所示。

圖2 本工程道路LID雨水系統流程圖

4.5 設施規模計算

根據排水豎向對區域內各匯水分區進行劃分，主要在道路填方段植草護坡坡底處的規劃綠地設置LID措施。

生物滯留設施下凹300m，蓄水深度為200mm，濕塘蓄水深度為1000mm。以容積法進行計算，明確單項設施中的調蓄容積，之后將單項設施的調蓄容積實行加和處理，計算其相對應的設計降雨厚度，再結合目前規劃導則的要求，對平均凈流量控制率與降雨量對應關系曲線展開分析和處理，計算得出年徑流總量控制率為70.0%，滿足目標要求。同時根據導則中不同LID措施的污染物去除率，結合本項目中所涉及的LID 占比，進行加權平均計算，為61.3%，滿足目標要求。

5 結束語

在城市道路設計中進行海綿設計理念的融入，可以解決傳統排水設計存在的諸多問題，增加道路滲透、存儲及排水功能，實現雨水的科學處理和應用，優化城市的綜合功能，實現海綿城市構建目標，從而降低洪澇災害對城市的影響，打造良好的綠色城市發展環境。