洪晴琳

揭陽市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 廣東 揭陽 522000

近年來，隨著人們?nèi)粘Ｉ钏降牟粩嗵岣?，我國?duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高要求，而市政工程數(shù)量的大幅度增加，進(jìn)一步推動(dòng)了城市化發(fā)展進(jìn)程。但目前，我國大部分市政道路排水設(shè)計(jì)仍然沿用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，導(dǎo)致排水工程使用效果不理想，最終使得道路建設(shè)質(zhì)量無法達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。因此，為了提高市政道路排水工程質(zhì)量，應(yīng)在設(shè)計(jì)中充分融入海綿城市理念，將自然道路與人工措施有機(jī)結(jié)合，有效提高雨水資源處理效率，既可以在干旱時(shí)期，緩解城市用水緊張問題，又能在多雨時(shí)期，避免城市出現(xiàn)內(nèi)澇。

1 海綿城市概況

1.1 概念

“海綿城市”屬于一種新型雨洪管理理念，也可成為“水彈性城市”，具體是指城市能像海綿一樣，具有吸水、蓄水、滲水、凈水、釋放水的特征，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)雨水帶來的自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”[1]——下雨時(shí)，將雨水資源進(jìn)行儲(chǔ)存，干旱時(shí)，將儲(chǔ)存的雨水資源進(jìn)行釋放并有效利用，以維持城市自然生態(tài)平衡。

1.2 海綿城市建設(shè)意義

根據(jù)我國住建部調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，截至2022年7月，全國有52個(gè)城市因強(qiáng)降雨出現(xiàn)不同程度的積水內(nèi)澇達(dá)73次[2]。2023年8月，受臺(tái)風(fēng)“杜蘇芮”影響，我國華北多地遭遇強(qiáng)降雨，降雨量打破歷史極值。極端的強(qiáng)降雨引發(fā)嚴(yán)重洪澇災(zāi)害，給群眾生命健康和財(cái)產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重?fù)p失[3]。而造成我國城市內(nèi)澇問題頻繁出現(xiàn)的原因：一是城市普遍存在嚴(yán)重的“熱島效應(yīng)”和“雨島效應(yīng)”，使得特大暴雨在城市區(qū)域更加容易發(fā)生 。二是隨著城市化進(jìn)程的加劇，一方面，城市面積快速擴(kuò)張，使得城市地面大面積硬化，雨水下滲受阻，造成地面徑流量不斷增加，另一方面，城市規(guī)劃過程中，對(duì)湖泊、河道等城市空間的侵占和填埋，加大提升了城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)。三是隨著全球氣候變暖加劇，造成大氣含水量升高、氣候系統(tǒng)不穩(wěn)定、城市熱島效應(yīng)加劇等，均會(huì)增加暴雨的頻次和強(qiáng)度，進(jìn)而引發(fā)城市內(nèi)澇等次生災(zāi)害。

實(shí)踐證明，海綿城市建設(shè)是緩解城市內(nèi)澇的重要舉措之一，主要是在雨水源頭控制設(shè)施、管網(wǎng)（廊道）排水設(shè)施、河流湖泊蓄水設(shè)施等方面建設(shè)立體的城市海綿體，使城市在適應(yīng)氣候變化、抵御暴雨災(zāi)害等方面具有良好“彈性”和“韌性”[4]。海綿城市建設(shè)過程中，通過采用“滲、滯、蓄、凈、用、排”等多種措施，能發(fā)揮建筑、道路、綠地、水系等對(duì)雨水的吸納和緩釋作用，實(shí)現(xiàn)水的自然積存、自然滲透、自然凈化，促進(jìn)形成生態(tài)、安全、可持續(xù)的城市水循環(huán)系統(tǒng)。

2 市政道路排水設(shè)計(jì)中融入海綿城市理念的重要性

城市道路是城市空間的重要組成部分，也是徑流及其污染物產(chǎn)生的主要場所之一。隨著城市化進(jìn)程不斷加快，城市道路面積不斷增加，道路硬化用地面積占城市建設(shè)用地面積的15%～20%。目前，在城市道路建設(shè)中，以滿足城市道路功能為前提，在雨水控制和利用思路上主要體現(xiàn)了“排”，忽略了對(duì)生態(tài)保護(hù)的影響。而在市政道路排水設(shè)計(jì)中充分融入海綿城市理念，能夠?qū)崿F(xiàn)城市水系統(tǒng)和交通系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和配合，從而起到改善城市生態(tài)環(huán)境的作用。而通過將海綿城市理念應(yīng)用于市政道路排水設(shè)計(jì)中，可以顯著提升城市蓄水和吸水能力，強(qiáng)化對(duì)城市徑流雨水的排放控制與管理，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水資源的最大化及循環(huán)利用，從而實(shí)現(xiàn)緩解城市內(nèi)澇、削減徑流污染負(fù)荷的目標(biāo)。

3 市政道路排水設(shè)計(jì)過程中存在的問題

3.1 缺乏對(duì)周邊環(huán)境因素的考慮

市政道路由于處于特殊的環(huán)境中，在設(shè)計(jì)排水時(shí)應(yīng)充分考慮周邊環(huán)境，如周邊環(huán)境地勢高度、地貌、水流速度、環(huán)境保護(hù)要求等，避免出現(xiàn)排水管道距離市中心較遠(yuǎn)的問題，既會(huì)延長雨水運(yùn)輸時(shí)間，又會(huì)增加運(yùn)行難度和經(jīng)濟(jì)成本。

3.2 存在工程質(zhì)量問題

市政道路排水工程質(zhì)量會(huì)對(duì)城市排水系統(tǒng)的構(gòu)建和運(yùn)行及人們生活造成直接影響，但由于工程實(shí)施容易受到較多因素的影響，容易出現(xiàn)工程質(zhì)量問題。例如，工程實(shí)施前期缺乏對(duì)地質(zhì)探測和水環(huán)境的分析評(píng)估，缺乏科學(xué)且統(tǒng)一的施工標(biāo)準(zhǔn)和管理方案，工程質(zhì)量監(jiān)測不足等。

3.3 運(yùn)行故障頻發(fā)

造成市政道路排水系統(tǒng)運(yùn)行故障頻發(fā)的原因主要有：管道及維護(hù)設(shè)備的老化、系統(tǒng)安全系數(shù)較低、日常檢查不到位等。

4 基于海綿城市理念的市政道路排水設(shè)計(jì)措施

4.1 路基排水設(shè)計(jì)

市政道路系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而路基是道路結(jié)構(gòu)層的重要組成要素，其與道路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有著直接聯(lián)系。隨著強(qiáng)降雨天氣的暴發(fā)，雨水浸入深度不斷增加，一旦路基層完全被雨水浸泡，會(huì)大幅度降低路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，嚴(yán)重縮短市政道路排水工程使用壽命，甚至對(duì)人們的行車帶來安全隱患。因此，在設(shè)計(jì)路基排水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)在工程實(shí)施前，全面考察當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境及道路地質(zhì)等實(shí)際情況，同時(shí)，反復(fù)檢查路基質(zhì)量，檢查內(nèi)容包括有平整度、強(qiáng)度、拱度等，從而為制定科學(xué)的排水方案提供詳實(shí)的數(shù)據(jù)參考。若路基穩(wěn)定性較差，如路基表面起皮、平整度差、路肩松散、路基強(qiáng)度不足等，應(yīng)在工程實(shí)施前采取采用碾壓路基和路基換填的方式對(duì)路基進(jìn)行改善。若道路為軟土層，土壤含水率高、孔隙大、強(qiáng)度低、透水性差，在行車荷載的作用下，會(huì)產(chǎn)生大幅度沉降，且減緩固結(jié)速度，從而影響市政道路的正常使用。因此，為了使路基施工達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可采用真空預(yù)壓和堆載預(yù)壓的方式改善土質(zhì)[5]。2種方式的固結(jié)機(jī)理雖然不同，但都是通過有效應(yīng)力和孔壓的相互轉(zhuǎn)換來增大有效應(yīng)力，從而滿足地基排水固結(jié)需求。

4.2 人行道、車行道排水設(shè)計(jì)

人行道、車行道排水設(shè)計(jì)對(duì)于提高城市道路質(zhì)量具有重要作用。但由于受設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)及車輛通行、人為破壞等因素的影響，人行道、車行道路面普遍存在沉降不勻均和平整度較差及透水性、透氣性不足的問題，由此造成地下水補(bǔ)給困難和道路通行不暢，雨水不能滲入地下，導(dǎo)致地表植物由于嚴(yán)重缺水而難以正常生長；不透氣的路面很難與空氣進(jìn)行熱量和水分的交換，缺乏對(duì)城市地表溫度、濕度的調(diào)節(jié)能力，從而引發(fā)城市“熱島效應(yīng)”。將海綿城市理念融入人行道、車行道排水設(shè)計(jì)中，既能有效解決路面積水和路滑問題，又能防止路面損壞等問題，起到保護(hù)路面的作用。具體設(shè)計(jì)時(shí)，首先，科學(xué)選擇施工材料，施工單位要在保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡可能選用高透水性材料，如透水瀝青、透水混凝土、透水磚等，其中，透水磚透水率可達(dá)20cm/s，能有效提升人行道、車行道雨水滲透性能，從而減少路面徑流量，避免出現(xiàn)積水。其次，科學(xué)設(shè)計(jì)人行道、車行道坡度。對(duì)于人行道，縱坡坡度應(yīng)小于2.5%、路拱橫坡（路面兩側(cè)的坡度）小于2%；對(duì)于車行道，縱坡坡度應(yīng)控制在0.3%—0.6%、路拱橫坡坡度控制在1%—1.5%[6]，有利于提高路面水分滲透和蒸發(fā)效果，減少徑流總量。

4.3 綠化帶排水設(shè)計(jì)

道路綠化帶排水設(shè)計(jì)與路基強(qiáng)度和使用壽命息息相關(guān)，是道路設(shè)計(jì)的重要組成部分，其既能儲(chǔ)存雨水，實(shí)現(xiàn)雨水資源的高效利用，又能減緩路面徑流，凈化空氣，調(diào)節(jié)區(qū)域微氣候。在綠化帶排水設(shè)計(jì)中融入海綿城市理念，主要是從以下幾個(gè)方面實(shí)施：

雨水收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在綠化帶中設(shè)置雨水收集口，并利用地面的透水性能和坡度設(shè)計(jì)，將雨水匯集至收集口。一般情況下，綠化帶應(yīng)位于道路下方，雨水收集口高度應(yīng)介于路面高度和綠化帶土壤高度之間，且分布均勻。

雨水過濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)。利用過濾系統(tǒng)凈化雨水水質(zhì)，既能防止污染地下水，又能擴(kuò)大雨水運(yùn)用范圍。設(shè)計(jì)雨水過濾系統(tǒng)時(shí)，可在底層鋪設(shè)一層種植土，再鋪設(shè)一層砂石和一層透水土工布，最后再設(shè)置滲透管（見圖1），注意滲透管與路面距離保持在60cm左右[7]，防止土壤的流失的同時(shí)，還能增強(qiáng)土體的穩(wěn)定性和改善土壤的排水性能。

圖1 綠化帶雨水過濾設(shè)計(jì)

滯蓄緩排設(shè)計(jì)。為了促使雨水能順利快速流入地下，應(yīng)在雨水口位置設(shè)置明溝，且明溝兩側(cè)分別設(shè)置溝渠，促使雨水流入明溝。遇強(qiáng)降雨天氣時(shí)，利用雨水口將雨水成功蓄積在綠化帶中，減緩道路市政排水壓力。

排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過在綠化帶中設(shè)置溢流系統(tǒng)，將雨水和排水管道直接進(jìn)行連接，當(dāng)雨水量超出承載范圍時(shí)，利用溢流系統(tǒng)直接將雨水排入市政排水管網(wǎng)，能及時(shí)排出過多的雨水。

4.4 附屬設(shè)施排水設(shè)計(jì)

市政道路設(shè)計(jì)除了路基，還包括其他附屬設(shè)施，主要包括路肩邊、路緣石2個(gè)部分[8]。

路緣石。其是道路排水設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，可分為立緣石和平緣石2種類型。（1）平緣石：平緣石能與地面保持在統(tǒng)一高度，遇強(qiáng)降雨天氣時(shí)，可促使雨水流向雨水口，避免路面積水。（2）立緣石：路面比立緣石略低，當(dāng)?shù)孛娣e水較多時(shí)，能積極發(fā)揮引導(dǎo)作用，將積水引入雨水口。雖然路緣石無法用于直接收集雨水，但可利用道路工程分布的孔洞或采用間隔設(shè)置法，引導(dǎo)雨水流入綠化帶，能有效提升路緣石的排水性能，防止路面積水。

路肩邊。路肩邊是指具有一定寬度的帶狀部分（包括硬路肩和防護(hù)路肩），位于車行道外緣至路基邊緣。用于維持車行道的功能和臨時(shí)停車，并作為路面的側(cè)向支撐。施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格把控混凝土質(zhì)量， 防止出現(xiàn)堵塞問題。同時(shí)，為了提高設(shè)計(jì)的美觀性和實(shí)現(xiàn)雨水凈化效果，可設(shè)計(jì)種植草溝，加快雨水的輸送和排放速度。

4.5 道路橫斷面排水設(shè)計(jì)

道路橫斷面是指道路中線上各點(diǎn)垂直于路線前進(jìn)方向的豎向剖面。在傳統(tǒng)道路設(shè)計(jì)中，多采用“中間高、兩側(cè)低”的方式設(shè)計(jì)橫斷面，需要先將雨水匯聚到指定位置，然后對(duì)其進(jìn)行集中處理，并借助斜坡，將雨水匯聚到道路一側(cè)的雨水槽中，實(shí)現(xiàn)雨水的順利排放。但此種設(shè)計(jì)方式會(huì)造成綠化帶資源浪費(fèi)，而應(yīng)用海綿城市理念時(shí)，首先，將綠化帶高度略低于車道，并在綠化帶和車道中間設(shè)置路緣石，分離綠化帶和車道進(jìn)行的同時(shí)，還能將雨水引流至綠化帶中。其次，借助滲井，將路基范圍內(nèi)的上層地下水引入更深的含水層中，以達(dá)到補(bǔ)充地下水的目的[9]。最后，通過科學(xué)設(shè)計(jì)雨水管道，發(fā)揮雨污處理功能的同時(shí)，還能減少工程體量和降低工程成本。為了提高管道治理效果，雨水管道設(shè)計(jì)應(yīng)盡量采用分離式設(shè)計(jì)模式，確保海綿城市理念優(yōu)勢得以有效發(fā)揮。

4.6 與城市綠地連接設(shè)計(jì)

市政道路若與綠地距離較近，應(yīng)將二者進(jìn)行連接，能起到對(duì)地面徑流進(jìn)行分流的作用，這也是海綿城市建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際地形應(yīng)用多種滲透技術(shù)，例如，調(diào)節(jié)塘設(shè)計(jì)、LID源頭滲透技術(shù)、滲渠設(shè)計(jì)，以提高市政道路排水功能性。若區(qū)域水資源較為豐富，可采用雨水截污處理技術(shù)，將雨水凈化后引入綠地，能夠有效緩解徑流洪峰；若區(qū)域水資源較為缺乏，可利用排水管設(shè)計(jì)將收集到的雨水做凈化處理后排至綠地加以儲(chǔ)存，能有效緩解水資源緊張問題；若區(qū)域存在徑流污染的情況，可通過設(shè)置植草溝、雨水花園等設(shè)施，對(duì)雨水做凈化處理后再排至綠地。

5 結(jié)語

綜上所述，在城市內(nèi)澇問題日益嚴(yán)重的今天，加快海綿城市建設(shè)至關(guān)重要。隨著城市道路面積的不斷擴(kuò)大，對(duì)市政道路排水設(shè)計(jì)提出了更高要求，為了實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的節(jié)能目標(biāo)，并預(yù)防出現(xiàn)城市內(nèi)澇問題，應(yīng)積極融入海綿城市理念?；诖?，從路基、人行道和車行道、綠化、附屬設(shè)施、道路橫斷面、與城市綠地連接5個(gè)方面，論述了如何將海綿城市理念融入市政道路排水設(shè)計(jì)中，提高市政道路建設(shè)質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)于緩解城市內(nèi)澇壓力、保障人們?nèi)松戆踩拓?cái)產(chǎn)安全、促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。