以海绵城市为导向的城市道路优化设计研究

孙应昌

（昆明市政工程设计研究院（集团）有限公司，云南 昆明 650228）

0 引言

每逢极端暴雨天气，我国传统城市道路往往内涝现象频现，面临较大的排洪压力，严重影响居民出行，并造成巨大的生命财产损失。同时，我国大部分城市水资源形势十分严峻，且对雨水资源利用不充分，长此以往，生态环境的平衡将遭到破坏。在此背景下，海绵城市理念应运而生，我国许多城市陆续颁布各项措施推动海绵城市建设。本文主要分析海绵城市相关理论海绵城市对城市道路优化的意义及原则，并从海绵城市出发提出相应的城市道路优化设计方案。

1 海绵城市理论

海绵城市是现阶段城市建设新的发展方向，其指的是在维持城市生态平衡的基础上，采用透水混凝土、透水沥青混凝土、生态砂基透水砖等施工材料及气流过滤装置、调蓄设施、硅砂蓄水池等开展城市建设。因而，以海绵城市为导向的城市道路规划设计，可提高雨水资源的收集率及利用率，有效应对雨水灾害及雨水流失，提升城市防涝排水效果，维系城市生态平衡。目前，海绵城市在国内外都有一定的应用，而海绵城市最早可以追溯到20世纪末的瑞士，当时瑞士实施的“雨水城市工程”，即号召民众在房屋墙面打洞，将雨水引入蓄水池，然后利用其浇花或冲洗厕所。瑞士城市建设中融入海绵城市理念，不仅使城市生态趋于稳定平衡，还有效提升了节水量。

2 海绵城市在城市道路设计中的作用

海绵城市理念下的道路规划设计，能有效减少雨水污染问题，也是对地下水的有效补充，因而其在很大程度上可以维系城市生态平衡，同时能有效延长城市道路的使用寿命及提高其使用安全性，有效维系城市建设效果，因而我国许多城市大规模推广海绵城市。

1）有效避免雨水污染问题 夏季多雨季节，雨水与地面重金属物质易一起冲入排水系统，使生态环境及居住环境受到严重污染。在海绵城市导向下，城市道路设计需要考虑到雨水的过滤清洁及其他物质的分解，以保护生态资源。因而，海绵城市导向下城市道路设计的方针是将雨水直接排入地下，并且配置了微生物及重金属分解系统，从而有效避免有害物质危害生态环境，维护城市生态平衡。

2）有效减少城市内涝灾害 目前国内外已经有诸多的海绵城市实践，传统海绵城市往往只注重排水系统设计，但海绵城市的建设绝不仅限于排水系统的优化设计。在许多国外海绵城市道路设计中，比如瑞士，除了优化排水系统设计，还设计良好的渗水管道系统、滞水管道系统及蓄水管道系统，从而建立完善的城市雨水排放管道系统，有效解决城市内涝灾害，维系城市建设效果，保障道路工程整体质量。

3）有效补充地下水资源 传统的海绵城市设计，往往只重视排水系统设计，对于雨水资源的循环使用却极少重视，造成严重的水资源浪费，偏离海绵城市道路设计初衷。因而，海绵城市设计应设置雨水循环利用系统，如可以使用LID雨水设计系统，使雨水更好地渗透到地下，然后通过过滤系统处理雨水资源，使过滤后的雨水资源进入地下水资源系统，实现对地下水资源的有效补充，这对于水资源匮乏的城市无疑是一个福音，目前，LID雨水设计系统在国内外都有一定的应用实践。

3 海绵城市导向下城市道路设计优化原则

在传统海绵城市设计中，由于过多重视排水系统的设计，而忽视了海绵城市道路设计的其他方面，因而本文主要阐述城市道路优化设计原则，主要包括透水性原则、环保性原则及协调性原则。

1）透水性原则 传统海绵城市道路设计中，过于重视道路路面的排水设置，而忽视道路横断面的排水设置，因而不利于整个城市排水系统的完善。比如机动车道与非机动车道的道路横断面，往往将其设置为不透水，影响了城市道路雨水的排放效率。因此，在道路优化设计中，应逐步改善其不透水性质，提升城市道路的排放效率，有效解决城市内涝现象。

2）环保性原则 在海绵城市道路设计中，以环保为原则对城市道路进行优化设计，才不违背海绵城市建设的初衷。比如，道路设计应避免与城市水文环境产生冲突，保障水资源安全性及调控便利性；城市道路污水处理系统应将污水排放时间分散开来，以避免污水汇流，减少对环境的影响。

3）协调性原则 城市道路工程是城市建设的重要内容，在海绵城市道路优化设计中，应重视城市道路设计与城市功能相协调，合理规划城市道路系统的设计，使城市道路系统不影响正常的城市功能，保障城市功能的有效发挥，在真正意义上实现“海绵城市”建设初衷。

4 海绵城市导向下城市道路设计优化研究

在海绵城市导向下，城市道路设计应充分吸取国内外海绵城市实践经验，如前文所述的瑞士，还有我国的上海、海南等；树立崭新的观念，打破传统海绵城市建设标准；建立完善的海绵城市建设组织体系，提升海绵城市建设效率。在此基础上，依据各个城市不同的气候条件及自然条件，全力推进海绵城市下城市道路设计优化。以下主要针对城市道路系统设计提出相关建议。

4.1 道路系统优化设计

我国现阶段的道路系统中机动车道与非机动车道的路面不具备较高的透水性，如果遇到夏季极端暴雨天气，雨水容易集聚，形成内涝灾害，影响车辆通行。因而，应以海绵城市理论进行机动车道及非机动车道的设计优化，即机动车道及非机动车道路面基层需要采用透水性能不高的材料进行施工，从而保证路面强度，满足通行需要，同时在路面基层设置通往地下水井的排水管道系统，以便于路面排水，有效解决内涝灾害；路面上层，可以选用透水性能较强的施工材料，如透水水泥混凝土、透水沥青混凝土等，提升其排水效果。至于人行道，可以在路面基层设置直通入水井的排水管道系统，而其路面上层由于不需要十分高的路面强度，可以选用透水砖铺设，便于雨水的排出。

4.2 道路横断面设计优化

目前，我国城市道路横断面一般包括单幅路、两幅路、三幅路及四幅路等。这里主要介绍单幅路。单幅路形式是我国城市最常用的一种横断面布置形式，一般由人行道、绿地、机非混行车道组成，其中机非混行车道处于道路中间，人行道处于机非混行车道两侧，绿地分别位于人行道两侧。如果在机非混行车道及人行道之间设置雨水口，那么由于两侧雨水口排放雨水较少，则无法有效解决城市内涝问题。因而，对于单幅路而言，应保留两侧雨水口，并扩大机非混行车道两侧的绿化面积，使绿化带宽度不小于3m；如果绿化带宽度小于3m，则不应设置下凹式树带。另外，在绿化带地下设置排水管道系统，以便于雨水渗透，解决城市内涝问题。

4.3 道路绿化带设计优化

在传统理念下，道路排水系统是通过道路横坡将雨水排入道路两侧的雨水口，因而车道的绿化带高度一般比路面高出10～20cm，这种设计仅适用于降雨量较少的情形，一旦降雨量较大，就很容易导致城市内涝灾害，也造成水资源的浪费。海绵城市理念下道路纵断面设计优化，将原有的绿化带改为下沉式绿化带，下沉式绿化带一般低于路面5～10cm；同时，下沉式绿化带内设排水设施系统，当雨量较大时，雨水可以通过横坡流入下沉式绿化带等区域，减轻城市内涝灾害。同时，道路绿化带优化设计应与城市自身条件相契合，比如城市内涝频发，可以在道路绿地处设置调节塘，以缓解城市内涝现象。而调节塘又可以在干旱时期作为水资源的补充，比如城市较为干旱，可设置雨水蓄水池，在雨季存储雨水，在干旱时期再净化使用。

4.4 道路排水口优化设计

在海绵城市建设中，道路排水系统的设计是不可或缺的一环。在进行排水口优化设计时，应考虑排水口水体流动与整体规划结构的合理性，促进水体正常排放，保证水体污垢的有效处理；同时还应考虑地上排水系统与地下水循环系统之间的衔接，从而保障排水口的合理设计。此外，在道路排水系统设计时，还应注重以下2点：①道路排水口应分为顶层结构及底层结构，顶层结构与底层结构之间应以金属笼蓖作为间隔，从而减少杂物及污泥，保证排水管道的畅通；②应合理调节道路地面渗水及地下水源结构，设置水体净化设施，对两侧水体进行净化与应用，同时设置路面渗水系统及绿化带渗水渠道，以满足海绵城市设计要求。此外，还需要对道路排水管网进行优化设计，如果城市道路排水管网具有多个管段，则其上游排水管段必然会对下游排水管段造成一定影响，此时应对各排水管段进行优化，使单端排水管段的性能发挥到最佳，从而保证道路排水管网的正常运行。

5 结语

城市道路工程是海绵城市建设的重要内容，合理的城市道路规划不仅有助于保障交通安全畅通，而且可以解决城市的内涝问题。因而，本文从海绵城市的视角分析了现阶段城市道路设计优化的作用及原则，并从道路系统、道路横断面、道路绿化带、道路排水口提出相应的优化方案，以促进海绵城市建设。