基于海绵城市理念的市政道路设计研究

杨兴之

（贵州省建筑设计研究院有限责任公司，贵州 贵阳 550081）

0 引言

海绵城市是全新一代的城市雨洪管理概念，目的是让城市像海绵一样有效吸水，进一步兼有渗水、蓄水、净水等功能，并将水充分应用于其他领域；在城市规划中，道路占很大一部分，这就意味着雨季来临时道路会接触大部分雨水，为了将这部分雨水充分利用，海绵城市理念被引入市政道路设计中。通过二者的有机结合，城市形成了良好的防洪、蓄水系统，也维护了城市生态的平衡。

1 海绵城市的概述

从字面意义上理解，海绵城市就是让城市和海绵一样有效的吸水、储水，提升城市的适应力和弹性，海绵城市的水资源使用如图1 所示。

图1 海绵城市水资源使用

海绵城市理念的落实，有效地提升了雨水的利用率，保障城市不发生洪涝灾害的同时，有效地储存和净化了雨水，提高了水资源的利用率，进一步保护了城市生态环境，有利于城市的可持续发展战略。

2 海绵城市理念在市政道路设计的重要性

海绵城市进行雨水的综合利用，在适应了当前城市可持续循环经济建设需求的基础上，保护了城市的水体水质安全[1]。具体来说，海绵城市理念在市政道路设计中有以下作用：①海绵城市理念有效地收集了城市中的雨水，实现了水资源的综合利用，体现出良好的节水作用。②通过路面径流的冲刷，有效降低了市政道路路面的污染，体现出生态性作用。③海绵城市建设技术实现了技术突破，同时，在使用时不会产生废物，也不消耗能量，体现了创新低碳的作用。④海绵城市理念的普及在节约水资源的同时，降低了市政成本投入，提升了经济效益。

3 海绵城市理念在市政道路设计中的应用

3.1 市政道路整体规划设计

在市政道路建设过程中，要确保城市海绵体不对工程建设造成较大影响[2]。因此，城市规划者需要从现实角度出发，并结合市政道路工程的实际情况，尽可能降低工程项目对城市原有的河流、湖泊、湿地、地下水等水体的影响；同时，要使市政道路建设与城市的生态环境有机融合，秉持城市生态环境可持续发展的理念有效规划与管理城市的水文环境，满足市政道路设计的科学性与合理性要求。

在满足上述条件的基础上，海绵城市的市政道路设计要充分考虑到城市给排水系统的发展现状，尽可能降低市政道路因设计不合理对城市各类水体产生影响的概率，城市规划者可在设计市政道路时，避开城市的生态脆弱地带，当市政道路必须穿越敏感地带时，必须做好相应的防护措施；此外，还需要科学地规划市政道路在空间上的布局，优化机动车道、非机动车道、绿化带、立交桥与高架桥等的分布，满足市政道路设计的要求。

从上述可知，海绵城市的市政道路整体规划设计需要考虑到生态性、系统性、可持续性等原则，这就需要城市规划者从多个角度出发，尽可能使市政道路设计符合海绵城市的标准，典型的海绵城市道路设计如图2 所示。

图2 海绵城市道路典型横断面图

3.2 市政道路路面设计

要在市政道路设计施工的过程中体现海绵城市建设理念，就要把握好市政道路各个环节的要点[3]。海绵城市市政道路路面设计需要注意以下两个方面。

一方面，科学地选择路面材料。材料的选择对海绵城市市政道路建设有着直接的影响，因此，需要城市规划者尽可能选择高性能的透水路面材料，如在主要交通要道采用透水沥青进行铺设，在非机动车道上采用透水砖等，可以极大地提高市政道路的吸水效率，常见的海绵城市路面结构如图3 所示。

另一方面，科学地设计最佳排水方案。为了让市政道路对雨水的吸收与渗透达到预期的效果，城市规划者需要依据城市建设的实际情况设计最合理的排水方案。这就要求设计时需要给路面预留一定的倾斜度，让雨水可以通过自身的流动性和重力自动汇集到排水管；对于其他路面如绿地的设计应略高于道路路面，这样当绿地土壤吸水饱和后，剩余的水分会自动汇集到排水管；对于排水管，也需要进行相应的渗水设计，当雨水流入渗水管时，会自动渗透到地下用于补充地下水，当水流量较大无法全部渗透时，多余的水会流入蓄水池供其他领域使用。

3.3 市政道路机动车道设计

机动车道的特点是载荷大、车流量大，不宜采用透水路面，但可采用透水性层面[4]。所谓透水性层面如图3所示，在最上层铺设透水沥青面层用于承载大载荷以及渗透雨水，中间铺设半刚性基层用于阻止雨水下渗损坏路基。也可以在机动车道两侧设计绿化带使雨水流到道路两侧，可有效减少路面积水的存在，降低交通事故发生的概率。

图3 海绵城市路面结构

为了分隔不同方向的车辆，市政道路机动车道的中央会设置隔离带，要确保机动车道的渗透性必须要求隔离带的设计高度低于机动车道路面5～10cm，同时需要给机动车道设计一定的倾斜角，这样机动车道上的雨水会沿横向纵坡自动的流入隔离带中；为了提升市政道路设计的生态性，需要在隔离带中种植耐水、耐盐碱的植物，同时尽可能采用透水性土壤，并在土壤下方铺设碎石层用于过滤机动车道汇聚的雨水，达到净化水资源、补充地下水的目的；此外，还需要在机动车道设计排水口，要求其高度低于路面但高于隔离带的最低处，这样可以有效的排除机动车道多余的雨水。

3.4 市政道路非机动车道设计

市政道路的非机动车道包括人行道、广场路面等，设计时需要综合考虑非机动车道的性能要求和使用要求，选择合理的雨水渗透方案。

人行道主要用于行人通行，具有载荷低、宽度小等特点，因此可以直接采用透水性路面如透水砖、透水混凝土等，在透水路面之下需要铺设细沙层、透水基层、土基层等，当雨水渗透到人行道之下时可经过层层过滤有效去除其中的杂质、大颗粒污染物等，进一步补充了地下水；若人行道两侧有绿化带，设计时需要将绿化带的高度低于人行道的高度，这样雨水可以充分的流入或渗透到绿化带用于绿植的浇灌，实现水资源的合理利用。

广场是市政道路中的组成部分之一，具有载荷小的特点，因此也可以直接采用透水性路面，但与人行道不同的是，广场具有绿化装饰的功能，因此需要设计水池、生态池等，用于美化城市环境，也可以收集雨水并用于景观补水、道路清洗以及绿地灌溉；若广场周边存在绿地，其高度也需要低于广场，这样水分可充分的流到四周的绿地，实现水资源的合理利用。

3.5 市政道路横坡及绿化带设计

海绵城市理念下进行市政道路的横坡和绿化带设计需要在科学性与合理性的基础上进一步推动发展设计的创新性，这就要求城市规划者从以下两方面出发。

一方面，横坡指的是道路组成部分的横向坡度，通常情况下取1%～2.5%，最大不超过3%。在市政道路横坡的设计过程中，需要注意横坡与市政道路边缘的衔接，尤其在道路两侧存在路沿石的情况下，需要在路沿石处合理的进行开口位置的设计，并且需要在开口位置增加一定的角度，这样雨水会在自身重力的作用下由路沿石开口流到横坡上，并被横坡吸收、渗透到雨水收集系统中，可有效降低表面径流停留的时间，提高渗水的效率。

另一方面，在绿化带的设计中通常会采取凹型设计[5]。其断面图如图4 所示。

图4 下凹式绿化带断面图

通过凹形设计使得绿化带更好的收集并吸收水分，但在设计时需要考虑到绿化带中的水分含量，尽可能选择透水性好的土壤，并在土壤下层铺设碎石、细沙等用于渗透水分的过滤，植被尽可能选择耐水性好的植物，同时，为了有效排除绿化带中多余的水分，需要设置盲沟，避免水分饱和对市政路面的腐蚀。

3.6 市政道路排水系统设计

排水系统是海绵城市市政道路设计中最主要的部分，因此必须有效的方案对雨水的走向进行科学有效的设计，需要从以下三个方面入手。

首先，降雨时雨水会在市政道路表面形成径流，海绵城市会设置径流进口用于雨水收集，进出口的设计需要注意位置的选择，尽可能将其放在市政道路的两侧，当路面无法渗透全部的雨水时，剩余的雨水会以径流的形式流入径流进口，这样可有效降低雨水的浪费，有利于水资源的节约以及合理利用。

其次，地表径流的流动对市政道路起到了清洁的作用，但当道路表面存在垃圾、污染物时，会随着径流流到进水口处，尤其在降雨较大的时候，很容易出现进水口堵塞、水体污染等情况。因此，需要在市政道路两侧安装雨水清理器和雨水净化器，提高雨水收集工作的质量和效率。

最后，为了提高水资源的利用率，可在进水口出设计绿化带，当雨水被净化后会渗透到绿化带中被植物充分吸收，也会被土壤渗透吸收一部分，当植物和土壤吸收水分达到饱和值后，多余的水分会随着雨水管道系统流入下一部分中。

3.7 立交桥与高架桥的设计

立交桥与高架桥是城市现代化建设的重要标志之一，具有雨洪量大，排水较为困难的特点，通常情况下，设计者会在桥面设计排水系统，但由于立交桥与高架桥不同于普通的市政道路，设计排水系统时会存在造价高、成本高等问题，并且也无法有效地排净桥面的水分，因此需要采取其他的措施进行优化设计。这就要求城市规划者在立交桥与高架桥的设计中充分应用绿化塘和凹式绿化带来有效汇聚、吸收桥面上的雨水，减缓降雨时桥面的径流量；同时，在桥底采用收集、净化雨水的设计，如绿化带、植被缓冲带等，当桥面上的雨水流下桥底时会自动汇聚其中，并通过层层净化达到净水的目的，实现了水资源的合理利用；此外，在桥底周边采用末端设计，当桥底的绿化带、植被缓冲带处于吸水饱和状态时，多余的水分会流入末端设计供其他方面使用。

4 结语

综上所述，海绵城市理念的提出为城市建设指明了方向，不仅可以降低城市发生洪涝的概率，也实现水资源的合理利用，还能够保护城市生态平衡、减少城市水体污染等，将其融入市政道路设计中，通过整体规划设计、路面设计、机动车道设计、非机动车道设计、横坡及绿化带设计、排水系统设计、立交桥与高架桥设计等应用使市政道路设计更加科学、合理，对城市发展具有深远意义。