基于海綿城市視角下的市政道路排水設計思路

周笑寒

(廣東省交通規劃設計研究院集團股份有限公司，廣東 廣州 510630)

公路是城市系統中最關鍵的一環，于交通系統中起著關鍵的作用。因此，在城市規劃中，必須按照海綿城市的規劃原則，進行排水系統與結構的優化，以達到改善城市生態、改善城市發展水平的目的。

1 海綿城市的構想

海綿城市其運行機制是指聚集、凈化、滲透降雨，降低地表水位，補充地下水，并通過調整地表水，建立一種新型的城市建設體系。也就意味著，在雨水降臨的時候，這座城市可以吸收雨水、凈化空氣、防水、儲存水，在遇到旱災的時候，可以給城市提供更多的水。建設海綿城市，既能有效地利用水資源，又能提高城市的排水功能，又能使城市的防洪、防水等功能得到有效的發揮。

2 統籌引導、科學定位

2.1 弄清“海綿城市”的實質

“海綿城市”的核心是指從源頭控制、過程控制、系統治理入手，引入系統化治理、過程控制以及源頭控制相結合的技術手段，靈活運用先進的技術措施，對隨環境質量和安全進行統籌規劃，協調觀賞性與功能性、地上和地下關系、分布式也集中式、生態與安全，實現城市雨水徑流的有效把控，達到最大程度上降低在城市開發期間對周邊環境等所造成的破壞，滿足自然雨水貯存、自然滲透和凈化都能夠全新的發展形勢，也為改善城市數資源環境，優化涵養城市水源，保證城市用水安全，提高城市水文化的核心目的。歸根結底，就是對存在著城市的水環境問題得到解決。

2.2 加強統籌領導

目前，在多數的城市中海綿城市的建設都是比較常見，但這是一個循環系統的項目，需要決策者有一個整體的思維和整體的規劃。首先，要將海綿城市的全部內容歸屬于總體的規劃城市，并制訂具體的技術規范和標準。其次，在專項規劃中要有一個科學、系統的區域路網規劃，不能只限于某些路段，也不能太過分散，要以點帶面，形成區域效應，使城市道路能夠更好地儲存和利用水資源[1]。最后，針對海綿城市的總體目標，根據城市所處的周邊情況，對各級別公路每年雨水徑流總量控制指標、綠地覆蓋指標、下沉綠地指標、透水鋪裝以及海綿設施進行合理規劃，也為工程建設提供科學規劃指導。

2.3 科學定位，分級實施

道路工程以及其他城市公共設施需要程度多項功能，并靈活設計“海綿”城市元素和方法，對城市道路的機動車道、人行道、綠化帶等部分進行精準定位，分別設置多項功能，比如當城市道路交通流量較大時，可以選用滲透性能較好的材料或具有較高滲透性能的路面結構；對于交通量小、荷載較輕的路面，可以選用透水混凝土、透水磚、透水瀝青混凝土等路面材料[2]。此外，可以利用下沉式綠地來提高雨水的蓄積和滲透，景觀綠化可以選用具有良好水源的樹種、植物。

3 城市排水管道傳統設計中的問題

3.1 天氣的復雜性

城市排水系統的運行效率深深受著暴雨、霜凍等天氣條件的影響著，所以，城市排水系統的設計要深刻考慮到天氣條件。比如，當一個城市出現了一場大雨，造成了大量的降雨，或者是城市的內部出現了洪水，如果排水系統不夠好，無法保證排水的話，那么會對城市的交通安全出行產生一定影響。

3.2 降水量不足

排水系統的設計將直接影響到水庫的蓄水量和使用水平。但是，在現實設計的排水系統中，因為對雨水資源沒有進行合理利用，造成了對城市雨水的有效利用，造成了對城市雨水的有效利用。

4 個案綜述

在我國許多地方，夏季洪水頻發，實施“海綿城市”既能有效地解決城市的洪澇、缺水問題，也能得到有效提高雨水資源的利用率，從而提高城市生態環境。在一個地區的濕地建設用地位于水源交匯處，規劃為一片綠色地帶，對濕地的匯水范圍作如下劃分：1#控制區，面積32hm2；2#工業區，占地8.1hm2；3#是城中村，占地3.1hm2；4#是新建的，面積23.7m2；5#濕地，占地7.8hm2。這一地區是典型的南方氣候，夏季降雨急劇增多，同時，由于人口增長，導致了當地容易出現淡水資源短缺現象。

5 “海綿”元素的精巧設計

5.1 整體方案

城市道路的整體設計應與規劃必須保持高度統一，堅持生態環境與社會經濟共同發展原則，在整體規劃設計中，必須充分考慮城市地形地貌、地質特點、水文條件、外部施工環境等多方面因素，做好道路的空間規劃與布局，統籌所有城市道路的縱橫關系，確保道路建設與周邊環境協調發展，加強道路排石系統的研究，構建雨水收集和排放系統[3]。

5.2 縱向剖面

在保證行車、排水暢通的前提下，道路縱斷面的設計不僅要達到規劃的高度，還要與兩側的發展用地以及周圍的道路、構筑物相銜接。在斜坡的最低處設置排水口或采用海綿式排水系統，以減少低洼地區積水發生的可能性。人行道和非機動車道的縱坡度應低于2.5%，并盡可能地防止垂直坡度低于0.3%。在合成斜率低于0.5%的情況下，必須進行全面的排水。

5.3 剖面圖

城市道路設計規劃要符合相關紅線要求，結合城市道路建設等級、整體設計和控制要素、城市道路土地調整等因素，展開合理化道路設計，使其與規劃和周邊環境保持一致；針對規劃土地利用情況限制，做好公路設計規范，提高了綠地的蓄積、凈化和消納能力，提高了綠地的利用效率。

5.4 鋪面的構造與選材

傳統的道路結構形式以瀝青混凝土、水泥混合土為主，滲透率低，而且由于路面與路面之間是不透水的，因此在長期的使用中，滲透率會越來越低，導致道路表面出現積水，無法滿足地下水補充需求，甚至乎加劇熱島效應，不符合城市“海綿”理念的發展需求。怎樣才能改善路面的滲透性能而不會在以后的應用中發生滲透性能下降？建議采取以下措施：1)合理選擇透水性優越的滲水材料；2)在基層的頂部鋪設非滲透物質，例如乳化瀝青稀漿，以阻止雨水滲透到基層；雨水滲入結構層后，沿著基礎頂板的水平斜率排到盲溝[4]。三是采用透水性瀝青混合料(面層)+多孔水泥穩定碎石(基層)+級配碎石+透水地基。

5.5 滲透式鋪面

透水層除了可以利用蒸發的方式吸收熱量，緩解熱島效應帶來的負面影響，當雨季來臨時，可以將雨水滲透到地面，緩解道路排水壓力，符合海綿城市發展理念。透視路面一般分為透水水泥、透水磚以及瀝青混凝土，前者主要是針對路面和車輛較少的路段，城市透水瀝青混凝土鋪裝運用到機動車道路中。采取透水混凝土、中粗砂以及級配碎石的融合方式。

5.6 綠地的規劃

傳統的綠地規劃是將路面設為雙向斜坡，并在道路兩旁布置排水口，將雨水直接排入雨水管，而綠地則是突起，通常要比公路高出一段距離。這一方案能更好的推廣雨水的使用，并能有效的改善水資源的使用。海綿城市的概念是將雨水引入地下空間(參見圖1)，兩側形成一個淺圓盤狀，兩側各有一個孔，將雨水引入地下空間，實現雨水的儲存、滲透和排放。當降雨達到一定程度，超出了綠地的儲存容量，剩余的雨水就會被公園的排水裝置引入市政污水處理系統，土地得到有效利用，從而減少了城市的洪水。邊分帶內應有溢流裝置，例如溢流豎管、蓋柵溢流井、雨水管等；在邊分帶結構層外壁和底板上都要進行防滲處理，以避免雨水的下滲對路面和地基的強度、穩定性產生不利的影響。

圖1 下沉式綠化帶

5.7 斜坡的保護

邊坡防護質量深受周圍環境和穩定性的因素影響。傳統的防滲設計主要是結合漿砌石護面技術、錨網錨噴技術、抗滑樁技術以及混凝土擋墻技術來實現防滲漏，隨著海綿城市理念的提出，也逐漸轉變綠色處理方式，推進生態與安全意識融合。可以在公路護坡上開展三維植被網、客土噴播、網格植草、格賓擋墻、種植攀爬植物、鋼筋石籠等多種防護方式(參見圖2)；石質邊坡應按地層走向及地質特征來確定坡比參數，以降低緩坡速率為宜，在坡腳設排水溝，在溝底設碎石溝，以滿足生態需要。

圖2生態格賓擋墻

5.8 條邊坡的設計

在城市道路的規劃中，路緣石通常分為邊緣石和邊緣石兩種。立緣石的高度要比周圍的地面高，這樣才能讓雨水慢慢地流到下水道里，如果水流速度很慢，可以通過立緣石、立緣石、缺口立緣石等方式來提高雨水的流速(參見圖3)。

圖3 開孔路緣石示意圖

6 市政工程排水規劃與設計在海綿城市思想中的應用

6.1 條人行道的規劃與設計

目前，由于路面的排水問題，路面工程一般都會采用透水混凝土、透水瀝青等，但許多未改造的路面仍是用防水材料或防水材料鋪設，建成后的路面排水能力和滲透性都比較差，遇到極端氣候時，會引起嚴重的內澇。在城市道路建設中，采用海綿城市的概念來進行排水系統的設計，其滲透性能一直是設計者關注的焦點。在施工期間，采用了多種新材料，保證了雨水能夠盡快滲入土壤。目前使用最多的滲透式路面結構見圖1。在城市道路的基礎上，也要進行排水管道，其縱坡和水平坡度分別為2.5%和1%～2%。

6.2 車道線的規劃與設計

在城市道路建設中，堅持“海綿城市”的思想，以防止熱島效應的發生。在城市道路設計中，為減少車輛對基礎的破壞，通常采用非透水性的路面結構，以提高路面的使用壽命，同時，為減少路面滲漏，斜坡的設計也是十分必要的，從0.3%到6%，從1%到1.5%不等[5]。在此基礎上，采用透水性瀝青砼，底層及底層采用不透水性材料，以防止路面結構滲漏，改善路基的穩定性。

6.3 綠地的規劃與設計

在海綿城市的概念引導下，很大程度上提升了城市的蓄水、排水能力，同時也提升了其過濾能力。在適當的地點設置綠道及雨水分配孔，使綠地能臨時儲存雨水，并將過剩的雨水排出。此外，在綠地規劃設計時，應合理設置集水井、橫向排水系統，以增加雨水的貯存與排泄，以防止隔離區內積水過多，影響行車安全。在此區域內，在控制區域內鋪設了1400m、2.5m、2.2m的截洪溝，并將洪水引向鄰近河道。

6.4 輔助設備的計劃與設計

為取得良好的排水效果，應根據工程所在地的水文情況，增設相應的輔助設備。利用地面與周圍高度的差異，把雨水集中在排水管道上，然后用事先打好的立緣石把雨水導入綠地。根據海綿城市的概念，在市政道路中布置植草溝，利用植物的蓄積能力，對地表水體進行過濾，既增強了城市的美觀，又保護了城市的自然生態環境，使城市的市政道路功能得到了極大的改善。

7 海綿城市的概念在城市排水設計中的運用

7.1 提高對設計的認識

建設城市排水工程的主體為市政單位，要使其功能得到進一步的優化與完善，就需要在設計觀念上進行更新，與社會發展同步伐，體現城市建設應有的價值。并且，經過宣傳海綿城市的理念，讓更多的設計工作者能過深刻理解此理念，同時能夠將其用在城市排水系統方面。通過對海綿城市的理念、技術、方法、政策、法規等方面的訓練，以提升設計者的專業技能。

7.2 改進設計系統

為更好實施“海綿城市”的發展理念，搞好城市道路排水系統的設計與優化，需要明確其工作機制，清楚地了解其規劃與建設目的，能夠更好完成后期的相關工作。其次，要積極運用各種現代化、信息化、智能化的技術，以確保設計的有效性。對各個模塊進行智能分析，詳細了解周邊的地質和環境情況，確認設計數據，以達到更好適合海綿城市發展的需要。

7.3 數據資源的集成

為使城市道路的排水系統在結構與功能上達到城市規劃與施工的需要，各有關部門應從整體上考慮到各方面的需求，并進行充分的信息與資源的整合。運用“海綿城市”的理念，進行了創意設計，建立了一個資源共享的平臺，更好提供了“海綿城市”的發展一個交流的平臺。根據排水系統的功能設定了科學參數，并進行了存儲與分析，運用相關軟件來分析與判定其功能，并根據水資源的實際狀況，對其進行了優化。

7.4 結構加固的探討

為貫徹海綿城市的發展理念，貫徹國家發展戰略，城市規劃和建設公司要深刻進行分析研究“海綿城市”的真正概念含義，同時按照現在的發展實際情況，深入分析其發展趨勢，探尋其發展理念的精髓。并且，加大力度進行管理“海綿城市”的發展，加強對海綿城市的認識，加強對海綿城市的認識。同時，各地方也要加大政策提高支持力度，按照城市的需要，進行城市排水系統的優化與創新。

8 城市排水工程的設計要點

城市排水系統的設計應注意：加強市政排水設計施工、驗收等監督工作，確保市政道路排水系統的設計、施工、驗收等監督工作，確保城市排水系統的設計、施工、驗收等監督工作，確保市政道路排水系統的設計、施工期間的各個步驟都需要達到建設的嚴格要求。而在實際運用期間，也要對排水系統進行管理維護。嚴格按照規范和標準，盡量減少進水管的位置，以提高進水的利用率。同時，應根據公路縱坡度的大小，適當地調節進水口的開度、間隔等。

9 結語

城市排水系統的相關設計是城市建筑和施工期間中的一個重要部分，因此，作為市政當局，應加強對其的滲透與運用。作為一名建筑師，必須從城市的現實出發，確定設計目標和方案，并將海綿城市的概念運用到城市的設計與建設中，發揮海綿城市的優勢，促進城市和諧可持續發展。