■ 萍鄉(xiāng)市規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院 劉劍峰

海綿城市，是新一代城市雨洪管理概念，是推動(dòng)綠色建筑建設(shè)、低碳城市發(fā)展、智慧城市形成的創(chuàng)新表現(xiàn)，是新時(shí)代特色背景下現(xiàn)代綠色新技術(shù)與社會(huì)、環(huán)境、人文等多種因素的有機(jī)結(jié)合。本文以海綿城市理念為研究對(duì)象，闡述其定義及特質(zhì)，分析其對(duì)于城市項(xiàng)目建設(shè)的重要性，并結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)該理念下市政道路工程的設(shè)計(jì)展開(kāi)探討，涉及道路、綠化帶、附屬設(shè)施及排水系統(tǒng)等方面內(nèi)容，以期提升設(shè)計(jì)人員對(duì)海綿城市理念的重視程度，從而更好地改善城市的自然環(huán)境、生態(tài)環(huán)境和水資源狀況，提高新型城鎮(zhèn)化質(zhì)量，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展。

海綿城市的內(nèi)在含義

海綿城市的理念

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化程度的不斷提高，由于前期排水等規(guī)劃設(shè)計(jì)不盡合理，自然災(zāi)害尤其是洪澇災(zāi)害對(duì)高度現(xiàn)代化的城市影響越來(lái)越大。許多城市一經(jīng)暴雨便會(huì)形成“街中河”“城中湖”等現(xiàn)象。為了解決城市內(nèi)澇嚴(yán)重的問(wèn)題，相關(guān)設(shè)計(jì)專(zhuān)家提出了海綿城市的設(shè)計(jì)理念。海綿城市是指將城市變得像“海綿”一樣，能極好地應(yīng)對(duì)氣候變化，尤其是應(yīng)對(duì)雨水帶來(lái)的災(zāi)害，降雨時(shí)能吸水蓄水，而城市干旱嚴(yán)重時(shí)就能將所儲(chǔ)存的水及時(shí)釋放[1]，在一定程度上減少自然災(zāi)害造成的損失，提升城市整體的生態(tài)調(diào)節(jié)能力。

海綿城市的特質(zhì)

海綿城市在其建設(shè)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)遵循因地制宜、生態(tài)優(yōu)先等原則，以削減城市徑流污染負(fù)荷、內(nèi)澇防治為目標(biāo)，將人工措施與自然途徑合理地結(jié)合起來(lái)，統(tǒng)籌各方面的知識(shí)與力量，在保證城市建設(shè)安全和保留城市原有自然資源的前提下，最大程度地發(fā)揮海綿城市系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)[2]。同時(shí)，建設(shè)海綿城市并不意味著對(duì)傳統(tǒng)排水系統(tǒng)的否定和取代，而是在傳統(tǒng)排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)馗倪M(jìn)和優(yōu)化，用生態(tài)城市理念指導(dǎo)現(xiàn)代城市建設(shè)，使其具有自然積存、自然滲透、自然凈化的特質(zhì)。

相較于傳統(tǒng)城市建設(shè)“粗略”的排水系統(tǒng)構(gòu)建，在海綿城市的建設(shè)理念下，城市排水系統(tǒng)更加規(guī)范化、合理化；居民與自然環(huán)境之間的相處更加和諧；路面徑流減少，實(shí)現(xiàn)城市水循環(huán)的良性發(fā)展，城市環(huán)境也將因此得到一定程度地改善。

海綿城市項(xiàng)目的重要性

改善城市生態(tài)環(huán)境

在傳統(tǒng)城市排水系統(tǒng)的建設(shè)中，往往會(huì)因?yàn)檫^(guò)于追求排水效率，而或多或少造成對(duì)生態(tài)恢復(fù)或生態(tài)保護(hù)工作的忽視，引起路面徑流增多，增加城市內(nèi)澇危機(jī)，導(dǎo)致城市的發(fā)展受到一定的限制。相反，海綿城市的建設(shè)側(cè)重于生態(tài)保護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，營(yíng)造“海綿體”，減少城市內(nèi)澇危機(jī)。

由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)城市建設(shè)帶來(lái)的后果一般是路面硬化嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境脆弱、洪澇災(zāi)害頻發(fā)等，而海綿城市帶來(lái)的是可滲透路面，有凈化和滲透作用的雨水花園、綠色屋頂以及海綿停車(chē)場(chǎng)等，在保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，有效消解城市的熱島效應(yīng)。在城市環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻的今天，傳統(tǒng)城市建設(shè)已難以滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，建設(shè)以海綿城市為代表的新型城市，已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。目前，已有130多個(gè)城市在城市設(shè)計(jì)理念中加入了海綿城市的設(shè)計(jì)方式[3]，海綿城市設(shè)計(jì)理念旨在修復(fù)城市水生態(tài)，為居民提供一個(gè)良好的城市居住環(huán)境。

科學(xué)管理水資源

當(dāng)前，全球厄爾尼諾現(xiàn)象日益嚴(yán)重，洪澇災(zāi)害和旱災(zāi)層出不窮，而且城市水資源狀況也不容樂(lè)觀。海綿城市理念在市政道路工程中的科學(xué)應(yīng)用，能極大地改善現(xiàn)有市政工程的排水系統(tǒng)，使城市整體蓄水、凈水能力得到提升，在出現(xiàn)干旱情況用水短缺時(shí)能更好地供水。海綿城市的應(yīng)用能夠合理控制水資源的使用，科學(xué)管理水資源，在提升城市排澇能力的同時(shí)改善城市的抗旱能力。

提高排水設(shè)計(jì)質(zhì)量

在進(jìn)行城市市政道路項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，排水設(shè)計(jì)是勘察設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的重要一環(huán)。而在進(jìn)行市政道路設(shè)計(jì)與規(guī)劃時(shí)，合理運(yùn)用海綿城市相關(guān)理念，不僅能夠改善城市的自然環(huán)境、降低工程建設(shè)過(guò)程對(duì)城市環(huán)境造成的污染和破壞，提升建設(shè)單位的經(jīng)濟(jì)效益，還能以點(diǎn)到面，借助整個(gè)海綿城市系統(tǒng)性的建設(shè)，緩解目前城市內(nèi)澇嚴(yán)重且水資源短缺的問(wèn)題。

項(xiàng)目概述和設(shè)計(jì)要點(diǎn)

項(xiàng)目概況

某市政道路項(xiàng)目位于萍鄉(xiāng)市西部湘東區(qū)，項(xiàng)目按照城市主干道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)行車(chē)速度為40km/h。項(xiàng)目所在地土質(zhì)主要有雜填土、耕表土、粉質(zhì)黏土、圓礫土和礫砂等。經(jīng)勘察可得，設(shè)計(jì)路段的瀝青路面匯水面積為26200m2、設(shè)計(jì)綠化帶面積為3000m2、透水人行道面積為5780m2。根據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》[4]《萍鄉(xiāng)市海綿城市建設(shè)試點(diǎn)城市實(shí)施方案》，計(jì)算得出該項(xiàng)目路段總體調(diào)蓄量為449.8m3，下沉綠地所需平均下沉深度為0.15m，控制年徑流總量75%以上。

設(shè)計(jì)思路

現(xiàn)階段，海綿城市設(shè)計(jì)思路主要以因地制宜為主，在已有的城市相關(guān)建造基礎(chǔ)和設(shè)施上施以改造，從而達(dá)到減輕污染、改善生態(tài)、防治內(nèi)澇災(zāi)害的目標(biāo)[5]。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)按照“點(diǎn)—線—面”三個(gè)維度，分別對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行控制。其中，“點(diǎn)”意味著控制源頭，即以各單獨(dú)建筑物為基點(diǎn)，采取屋頂綠化和雨水收集等方式將雨水通過(guò)管道送入儲(chǔ)水池；“線”意味著減少流量，一般采用軟化排水溝、路面設(shè)置可透水鋪裝層以及設(shè)置生物隔離帶等方式加大市政道路路面的滲透效率，控制路面凈流量，從而緩解城市的泄洪壓力；“面”意味著流域管理，一般通過(guò)建設(shè)城市雨水花園等生態(tài)景觀，日常可作為市民觀光休閑公園，遭遇暴雨時(shí)則能起到儲(chǔ)水、吸水、凈水的作用，既能改善城市生態(tài)環(huán)境，又能提升城市的排洪能力。

盡管海綿城市的建設(shè)模式已經(jīng)初步形成建設(shè)體系，但近年來(lái)國(guó)內(nèi)幾個(gè)試點(diǎn)城市仍出現(xiàn)了不同程度的內(nèi)澇災(zāi)害，主要原因是由于各設(shè)施間缺少連通性，一旦某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，極易導(dǎo)致城市的“雨水收集器”變成了“臟水溝”。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在應(yīng)用海綿城市設(shè)計(jì)理念時(shí)，利用數(shù)據(jù)可視化完善城市水循環(huán)的數(shù)據(jù)監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控接收雨水處、排洪處和水資源循環(huán)利用處等環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)調(diào)整、及時(shí)處理。

道路設(shè)計(jì)

市政工程道路設(shè)計(jì)分為車(chē)行道和人行道設(shè)計(jì)。其中，人行道為人們出行時(shí)的主要經(jīng)過(guò)路段，科學(xué)應(yīng)用海綿城市理念可以進(jìn)一步改善人行道的氣候微環(huán)境，提升居民經(jīng)過(guò)時(shí)的舒適度，還能提高雨水資源、積水資源的利用率。進(jìn)行人行道設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)盡可能選用可透水材料作為人行道的上層材料，在路面的中間層和下層選用透水率較低的材料，以提高路面的儲(chǔ)水效率；采用海綿城市理念，以改善人行道上的污水、積水現(xiàn)象，對(duì)道路的溫濕度等氣候環(huán)境進(jìn)行微調(diào)，進(jìn)一步提升城市建設(shè)質(zhì)量和舒適度[6]。

傳統(tǒng)市政工程道路中的車(chē)行道一般選用非透水性瀝青或混凝土進(jìn)行鋪裝，這類(lèi)施工工藝容易導(dǎo)致城市在遭遇暴雨時(shí)，水流滲透率差，多數(shù)水流沿路面匯聚至城市低洼路段，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的內(nèi)澇現(xiàn)象。為此，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)結(jié)合海綿城市設(shè)計(jì)理念，在進(jìn)行車(chē)行道設(shè)計(jì)時(shí)，選用透水瀝青混凝土進(jìn)行上層鋪設(shè)，中下層采用非透水性材料，以便水流匯聚至儲(chǔ)存處。在道路路基處，選用透水性較差的材料進(jìn)行施工，避免流水對(duì)道路路基的沖刷作用，從而影響路基穩(wěn)定性。為合理對(duì)降水、積水進(jìn)行引流，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行道路整體勘察設(shè)計(jì)時(shí)，將道路橫坡控制在1%～1.5%范圍內(nèi)。

道路綠化帶設(shè)計(jì)

道路的綠化帶設(shè)計(jì)是采用海綿城市設(shè)計(jì)理念的道路工程設(shè)計(jì)中的重要一步，同時(shí)也是改善城市生態(tài)環(huán)境的重要措施之一。在進(jìn)行道路綠化帶設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)十分注重雨水的收集、雨水的凈化過(guò)濾和雨水的存儲(chǔ)及排出。

在道路綠化帶設(shè)計(jì)中，首先考慮的是如何進(jìn)行雨水的收集。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)采取在綠化帶周?chē)鷺?gòu)建雨水渠和下凹綠地等方式，使雨水能在此類(lèi)地勢(shì)相對(duì)低洼處匯集。此外，由于人行道和車(chē)行道上層均采用透水材料，透水路面上的雨水可徑流聚集在綠化帶側(cè)面的排水口，在進(jìn)行綠化帶設(shè)計(jì)布局時(shí)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)充分考慮所種植植被的習(xí)性及土壤滲透能力，綠化帶的標(biāo)高采用比路面標(biāo)高低20cm的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)布局。

對(duì)自然降下的雨水進(jìn)行凈化和過(guò)濾是實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用的基礎(chǔ)。一般雨水的過(guò)濾從雨水的滲入過(guò)程就已開(kāi)始，對(duì)雨水的凈化過(guò)濾過(guò)程越早越好。在雨水的凈化和過(guò)濾方面，項(xiàng)目在綠化帶地面最底層需鋪設(shè)滲透管，并自下而上分別鋪設(shè)礫石、透水土工布、種植土和鵝卵石。此類(lèi)型的鋪設(shè)順序和鋪設(shè)材料能實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的多重凈化過(guò)濾，極大地改善雨水的清潔程度。

傳統(tǒng)市政工程道路設(shè)計(jì)一般采取將人行道和車(chē)行道的雨水全部通過(guò)雨水口排入道路排水系統(tǒng)的排水方式，這種排水方式很容易造成城市部分道路內(nèi)排水系統(tǒng)率先達(dá)到額定容納量，從而導(dǎo)致內(nèi)澇災(zāi)害。在雨水的滯蓄緩排方面，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用海綿城市理念，采取在機(jī)動(dòng)車(chē)道兩側(cè)開(kāi)口路緣石附近將雨水匯流至下沉式綠地的方式，使得綠地內(nèi)的溢流式雨水口能起到緩解雨水流量大小的作用。當(dāng)綠地內(nèi)土層的含水率飽和后，水位才會(huì)開(kāi)始升高，水位高于雨水口后才會(huì)匯流至排水系統(tǒng)中。此類(lèi)型設(shè)計(jì)既能調(diào)蓄雨水，也能對(duì)雨水進(jìn)行錯(cuò)峰排放。

附屬設(shè)施設(shè)計(jì)

道路的附屬設(shè)施主要有路緣石和雨水口。對(duì)路緣石來(lái)說(shuō)，平緣石一般設(shè)置為與路面平齊即可，能有效減小路面積水的面積，立緣石則應(yīng)比平緣石高出少許，從而提升雨水流入綠化帶的效率。對(duì)于雨水口來(lái)說(shuō)，該項(xiàng)目采用環(huán)保型雨水口，雨水口沿道路縱向每隔30m設(shè)置一處，且在入口處增設(shè)透水溢流堰和截污框，顯著改善了下滲水流的污染程度。

排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

應(yīng)用海綿城市理念對(duì)市政工程道路進(jìn)行設(shè)計(jì)的主要目的是為了防止內(nèi)澇災(zāi)害的產(chǎn)生，因此良好的排水系統(tǒng)是整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)里極為重要的一環(huán)。為使城市排水系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)更為高效，具備更高的排水量，在進(jìn)行排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，項(xiàng)目將海綿城市排水系統(tǒng)與常規(guī)雨水排出系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，通過(guò)各子系統(tǒng)的有效連接實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)的一體化。此外，該項(xiàng)目還建立健全了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的儲(chǔ)水量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，動(dòng)態(tài)調(diào)整各子系統(tǒng)的蓄水量，避免因某一子系統(tǒng)出現(xiàn)故障而影響排水系統(tǒng)整體功能。

綜上所述，海綿城市設(shè)計(jì)理念，在當(dāng)前市政道路工程中得到廣泛應(yīng)用，對(duì)防治城市內(nèi)澇災(zāi)害起到了十分重要的作用。若要更好地改善城市生態(tài)環(huán)境、改善水資源條件和防治內(nèi)澇災(zāi)害，在應(yīng)用海綿城市理念時(shí)，還需要因地制宜，把握好理念特性，選用合適材料、植被與布局方案，綜合城市的自然環(huán)境來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。