徐蕾蕾

（中國城市建設(shè)研究院有限公司浙江分院，杭州310004）

1 引言

海綿城市是一種新興雨洪管理理念，是指城市道路能夠像海綿一樣，適應(yīng)環(huán)境和雨水的變化，可有效將積水排出，避免城市路面大量積水，影響市政交通體系的運(yùn)行。在市政道路設(shè)計(jì)中，融入海綿城市技術(shù)，有效輔助市政管理，踐行可持續(xù)發(fā)展理念，提高城市管理資源利用率，讓城市能夠妥善應(yīng)對惡劣天氣，保證穩(wěn)定的交通體系。

2 海綿城市在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用原則

市政道路設(shè)計(jì)中，排水設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的核心，應(yīng)用海綿城市理念可有效提高城市建設(shè)水平，改善路面積水問題，保證城市交通的穩(wěn)定運(yùn)行。在海綿城市理念的指導(dǎo)下，市政道路設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)最大化保護(hù)濕地、河流等自然生態(tài)，在市政道路設(shè)計(jì)中，結(jié)合生物、物理以及生態(tài)等技術(shù)手段恢復(fù)生態(tài)環(huán)境。如很多城市中，公園水系統(tǒng)受到環(huán)境污染，雨水被直接排放至河道，嚴(yán)重影響城市水質(zhì)。市政道路在設(shè)計(jì)上，需要對地下污水系統(tǒng)進(jìn)行改造，修補(bǔ)堵塞損壞管道，將市政道路排出的污水進(jìn)行無害化處理，集中排放，避免污染城市河道。建設(shè)海綿城市，在市政道路設(shè)計(jì)中應(yīng)用海綿城市技術(shù)，建設(shè)市政道路的排水系統(tǒng)，將積水有效排出，提高城市市政道路適應(yīng)環(huán)境變化的能力【1】。目前，我國在市政道路設(shè)計(jì)中應(yīng)用海綿城市的理念，受到了極大重視，在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中不斷應(yīng)用海綿城市設(shè)計(jì)理念，優(yōu)化市政道路設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)意識上不斷提高，最大程度上提高市政道路使用壽命，保證城市交通體系的穩(wěn)定性。各個(gè)城市需要積極分享借鑒，推動(dòng)城市市政道路海綿城市設(shè)計(jì)技術(shù)靈活使用，提高市政道路排水能力，最終形成海綿城市設(shè)計(jì)體系，向全國范圍內(nèi)推廣使用。

3 市政道路設(shè)計(jì)中“海綿城市”的應(yīng)用

3.1 項(xiàng)目概述

本文以某區(qū)市政道路工程為例，該工程共109 條市政道路，全長131.32km，占地面積2 412.8km2。道路橫斷面主要使用一塊板形式，機(jī)動(dòng)車道主要使用瀝青混凝土路面，主干道和部分支路使用水泥混凝土路面，人行道使用普通混凝土磚，本工程使用海綿技術(shù)進(jìn)行改造，改造道路63 條。

3.2 現(xiàn)狀分析

該區(qū)域道路基本滿足交通功能需要，但在道路設(shè)計(jì)和生態(tài)保護(hù)上存在嚴(yán)重問題。城市道路主要使用瀝青混凝土以及普通混凝土的路面構(gòu)成，混凝土并無滲透性能，遇到雨水天氣，大面積雨水在路面聚集，只能通過排水井將雨水排出。一旦遇到強(qiáng)降雨天氣，市政道路上將出現(xiàn)大面積積水，產(chǎn)生內(nèi)澇，車子被淹嚴(yán)重，威脅公共安全。該區(qū)域?qū)儆诶铣菂^(qū)，市政道路鋪裝使用的材料基本統(tǒng)一，均無雨水滲透性能，市政道路整體設(shè)計(jì)簡單，未將機(jī)動(dòng)車道和綠化道綠化設(shè)計(jì)連接在一起，缺少生態(tài)理念的融入，在設(shè)計(jì)上對道路橫向和縱向坡度的控制不嚴(yán)格，無法通過坡度將積水排出。

3.3 方案設(shè)計(jì)

根據(jù)海綿城市施工理念，遵守將改造工程影響降到最低的原則，在施工設(shè)計(jì)上嚴(yán)格把控縱坡和橫坡，對市政道路進(jìn)行改造升級，可有效提高道路滲透能力，消除路面積水的問題。在設(shè)計(jì)上，需要讓人行道、機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車道、綠化帶，在縱向和橫向上形成一個(gè)完整的積水處理系統(tǒng)。根據(jù)表1 所示，在人行橫道上，采用透水性鋪裝，機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)車道則采用透水性水泥混凝土以及透水性瀝青混凝土路面。綠化帶設(shè)計(jì)于道路中央，可有效減少雨水流量。在機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車道之間，設(shè)計(jì)滯留帶，路面積水可通過綠化帶進(jìn)入下沉式綠地或排水溝，將路面積水有效排出。同時(shí)設(shè)計(jì)溢流系統(tǒng)，將系統(tǒng)和市政雨水系統(tǒng)連接。路面積水屬于超標(biāo)的雨水凈流，和城市內(nèi)澇系統(tǒng)建立連接，可持續(xù)性排出路面積水。

3.3.1 機(jī)動(dòng)車道設(shè)計(jì)

保持原機(jī)動(dòng)車道不變，增加人行道寬度，在機(jī)動(dòng)車道兩側(cè)設(shè)置綠化帶。分析土壤入滲情況，基于Horton 模型，通過收集人工降雨資料，分析入滲率變化，總結(jié)出以下公式：

表1 透水性材料性能表

式中，f為土壤入滲能力；f0為起始階段土壤入滲率；fc為穩(wěn)定階段土壤入滲率；k為入滲衰減參數(shù)；t為時(shí)間。

一般情況下，滲入速率為10.2～76.2，衰減常數(shù)為4.14，排干時(shí)間為3d。

結(jié)合入滲分析，計(jì)算地面徑流，在道路設(shè)置合理的道路緣石開口，道路緣石開口利用立式雨水篦子，初期雨水進(jìn)入路面，經(jīng)過雨水口處理后，排放至排水系統(tǒng)中，路面積水均通過緣石缺口位置進(jìn)入綠化帶。土層含水飽和后，水位達(dá)到雨水口頂面，雨水溢流，將進(jìn)入雨水管道排出路面。機(jī)動(dòng)車道使用3層設(shè)計(jì)，中下層使用非透水層，上層使用透水性瀝青，雨水經(jīng)過上層，沿著中下層進(jìn)入盲溝，最后在路邊分隔帶積累。

3.3.2 人行道設(shè)計(jì)

根據(jù)海綿城市的設(shè)計(jì)理念，大面積全部鋪設(shè)透水性材質(zhì)，地下安裝排水管，雨水可有效下漏，對路面濕度、積水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。人行道改用透水性鋪裝，將綠化帶排水系統(tǒng)和市政排水系統(tǒng)相連接。在人行道結(jié)構(gòu)上，采取透明透水性鋪裝，根據(jù)人行橫道的寬度，在人行橫道下安裝儲(chǔ)水模塊。如圖1 所示。

圖1 人行道效果圖

3.3.3 綠化帶設(shè)計(jì)

由于在路面采用透水性路面，地表積水可有效排出，積水能夠通過雨水口進(jìn)入綠化帶。綠化帶設(shè)計(jì)上鋪設(shè)種植土，配合透水管和立石層，可起到對雨水過濾的作用，讓雨水清潔度提升。根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)導(dǎo)流系統(tǒng)，在路面大量積水時(shí)能夠讓雨水得到蓄積，雨水口采取明溝設(shè)計(jì)有助于雨水的積累，方便于路面積水的正常排出【2】。綠化帶景觀設(shè)計(jì)要兼顧水循環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)當(dāng)?shù)亟涤炅俊⒔涤昙?、蒸發(fā)量等參數(shù)，設(shè)定對應(yīng)的滲透性綠化帶寬度。表層使用透水磚新材料，能夠達(dá)到良好的滲水蓄水的效果。道路兩側(cè)種植水杉、垂柳、旱柳等耐壓耐旱的植物，可美化城市景觀的同時(shí)有效輔助排水。降雨能夠通過路表面以及路緣石流入綠化帶，對植物進(jìn)行灌溉，部分雨水通過溢流管流入城市排水系統(tǒng)，從而形成良好的排水體系。如圖2 所示。

圖2 生物滯留設(shè)計(jì)

3.3.4 路緣石設(shè)計(jì)

根據(jù)道路面積，選擇和地面保持水平或略高于地面的緣石，通過鉆孔、打孔等方式，避免水流慢流的問題，在雨水口上，安裝截污篦子，將雨水中污染物攔截，避免堵塞排水口，保證路面積水可以通暢流動(dòng)。

3.3.5 邊溝設(shè)計(jì)

使用植草溝，不僅保證了市政工程的美觀性，更能對雨水起到凈化作用。邊溝的寬度和長度，還需根據(jù)地勢條件，地勢洼區(qū)域可增加邊高寬度。

4 結(jié)語

綜上所述，海綿城市設(shè)計(jì)是一種全新的設(shè)計(jì)理念，通過提高市政道路排水能力，有效輔助城市應(yīng)對惡劣天氣和環(huán)境變化，能夠?qū)⒎e水排出，保證城市交通體系的穩(wěn)定性。市政道路設(shè)計(jì)中通過更換透水性材料，設(shè)置綠化帶，將道路排水系統(tǒng)和市政排水系統(tǒng)相連接，有效規(guī)避路面積水問題，顯著提高城市排水能力，交通體系穩(wěn)定運(yùn)行。