基于海绵城市理念的市政道路透水铺装体系设计与径流控制效果研究

一、引言

随着城市化进程的加速，城市下垫面逐渐被不透水的混凝土、沥青等材料覆盖，导致城市雨水下渗减少、地表径流增加，内涝灾害频发，同时破坏了城市原有的水循环系统 。海绵城市理念的提出，为解决城市水问题提供了新思路。海绵城市强调通过加强城市规划建设管理，充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，有效控制雨水径流，实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式 。市政道路作为城市基础设施的重要组成部分，占据城市较大面积的下垫面，将海绵城市理念应用于市政道路建设，构建透水铺装体系，对于缓解城市内涝、改善城市生态环境具有重要意义。

二、海绵城市理念与市政道路透水铺装的意义

2.1 海绵城市理念

海绵城市理念基于“ 低影响开发” （LID），旨在城市开发中保持原有水文特征，通过源头减排、过程控制、系统治理技术，有效控制雨水径流。目标是增强城市环境适应性和自然灾害应对能力，实现水资源可持续利用和生态环境保护。

2.2 市政道路透水铺装意义

市政道路透水铺装是实现海绵城市的关键途径。生态上，它促进雨水下渗，补充地下水，减少地表径流和内涝风险，改善水环境。社会经济上，降低排水系统成本，减少内涝损失，提升城市景观和居民生活质量，推动可持续发展。

三、市政道路透水铺装体系设计要点

3.1 结构设计

市政道路透水铺装体系一般由面层、基层、垫层和土基组成。面层直接承受车辆荷载和自然环境作用，应具备良好的耐磨性、透水性和抗滑性 。常用的面层材料有透水混凝土、透水沥青、透水砖等。基层主要起承重和排水作用，需具有较高的强度和透水性，可采用级配碎石、透水水泥稳定碎石等材料。垫层设置在基层与土基之间，用于调节土基湿度和温度状况，防止冻胀和翻浆，通常采用砂砾、炉渣等材料。土基应具有足够的密实度和稳定性，以保证整个透水铺装体系的承载能力。在结构设计时，需根据道路等级、交通流量、当地气候和土壤条件等因素，合理确定各层的厚度和材料组合，确保透水铺装体系既能满足交通功能要求，又能实现良好的透水和径流控制效果。

3.2 材料选择

透水铺装材料的性能直接影响透水铺装体系的功能实现。透水混凝土具有较高的强度和透水性能，且可根据设计要求调配颜色，常用于人行道、广场等场所；透水沥青具有良好的柔韧性和抗滑性能，适用于车流量较大的道路 。在选择材料时，除了考虑透水性能和强度外，还需关注材料的耐久性、抗冻性和抗堵塞性。例如，在寒冷地区，应选择抗冻性能良好的材料，防止因冻融循环导致材料破坏；同时，为提高透水铺装的使用寿命，需选择不易被泥沙等杂质堵塞孔隙的材料，并采取适当的预处理措施，如在基层设置过滤层，减少泥沙进入透水层。

3.3 排水系统设计

合理的排水系统设计是确保透水铺装体系正常运行的关键。在透水铺装体系中，除了依靠材料自身的透水性排水外，还需设置完善的排水设施，如透水盲沟、集水井等 。透水盲沟可将渗透到基层的雨水汇集并引导至集水井，再通过排水管道排入市政排水系统或周边水体。排水系统的设计应根据道路坡度、降雨量等因素确定排水方向和排水能力，避免出现积水现象。同时，排水设施的布置应与道路景观设计相协调，不影响道路整体美观。

四、市政道路透水铺装体系径流控制效果评估

4.1 评估方法

目前，市政道路透水铺装体系径流控制效果的评估方法主要包括数值模拟和实地监测 。数值模拟通过建立水文模型，如 SWMM（Storm WaterManagement Model）模型、MIKE URBAN 模型等，模拟不同降雨条件下透水铺装体系的径流过程，预测其对地表径流总量、径流峰值、径流历时等指标的影响 。实地监测则是在已建成的透水铺装道路上设置监测设备，如雨量计、流量计等，实时采集降雨数据和径流数据，通过对实际监测数据的分析，评估透水铺装体系的径流控制效果。两种方法各有优缺点，数值模拟可在设计阶段对不同方案进行评估和优化，但模型参数的准确性对结果影响较大；实地监测能获取真实数据，但受监测条件和时间限制。在实际研究中，常将两种方法结合使用，以提高评估结果的准确性。

4.2 评估指标

径流控制效果的评估指标主要包括径流总量控制率、径流峰值削减率和径流峰值出现时间延迟 。径流总量控制率反映透水铺装体系对雨水的吸纳和蓄渗能力，是衡量其径流控制效果的重要指标；径流峰值削减率体现透水铺装体系对暴雨洪峰的缓解作用，可降低市政排水管网的压力；径流峰值出现时间延迟则有助于延缓洪峰到达时间，为城市排水系统争取更多的应对时间，减少内涝风险。通过对这些指标的计算和分析，可全面评估市政道路透水铺装体系的径流控制效果。

五、基于海绵城市理念的市政道路透水铺装体系应用案例

5.1 工程概况

某城市新区的一条市政道路，全长 2 公里，道路红线宽度 30 米，设计为双向四车道 。该区域年平均降雨量为 800 毫米，降雨集中在夏季，且多暴雨天气。为贯彻海绵城市理念，该道路采用了透水沥青铺装体系，并配套建设了透水盲沟、集水井等排水设施。

5.2 设计与施工

在设计阶段，根据道路等级和交通流量，确定透水沥青面层厚度为 4厘米，透水水泥稳定碎石基层厚度为 20 厘米，级配碎石垫层厚度为 15 厘米 。同时，设置了间距为 50 米的透水盲沟和集水井，排水管道接入周边的生态湿地。在施工过程中，严格控制材料质量和施工工艺，确保透水铺装体系的透水性能和强度。例如，在透水沥青铺设时，控制摊铺温度和压实度，保证沥青路面的孔隙率符合设计要求。

5.3 径流控制效果

通过数值模拟和实地监测相结合的方式对该道路透水铺装体系的径流控制效果进行评估。结果表明，在重现期为 1 年的降雨条件下，径流总量控制率达到 75% ，径流峰值削减率为 40% ，径流峰值出现时间延迟约 30分钟 。有效减少了地表径流，降低了城市内涝风险，同时改善了道路周边的生态环境，实现了海绵城市理念在市政道路建设中的应用目标。

六、结论与建议

基于海绵城市理念的市政道路透水铺装体系在缓解城市内涝、改善生态环境等方面具有显著优势。为进一步推广应用透水铺装体系，建议加强透水铺装材料的研发，降低材料成本；制定完善的维护管理标准，定期对透水铺装道路进行清理和检查，防止孔隙堵塞；同时，加大政策支持力度，鼓励更多城市在市政道路建设中采用海绵城市理念和透水铺装技术，促进城市的可持续发展。

参考文献

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