海绵城市理念在城市市政道路排水设计中的应用

1 引言

目前城市道路绝大多数为不透水下垫面，占城市建设用地的比例超过了20%[1]。与此同时，传统管道快速排水方式出现了道路排涝压力大、路面污染严重等水安全和水环境方面问题[2-3]，难以满足现代城市建设对生态环境的需求。

本文以长沙市某市政道路为例，在设计过程中运用海绵城市设计策略，建设海绵体道路，在增加雨水下渗、减少地表径流污染、实现雨水资源化利用等方面可产生巨大的经济、生态和美学效益[4-5]。

2 海绵型道路路面

2.1 海绵型道路概念

“海绵城市”应该能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，重点解决城市涝灾与城市水环境恶化等问题，实现地表水资源、污水资源、生态用水、自然降水、地下水等统筹管理、保护与利用，充分考虑水资源、水环境、水生态、水安全、水文化，缓解热岛效应，确保社会水循环能够与自然水循环相互贯通。“海绵城市建设”的实质属于城市水资源与水环境综合整治的范畴。由于前期理念不先进，很多城市建设与规划没有一步到位，如先期开展的生态城市建设、城市内河治理、街区改造、道路建设等。

城市道路是城市空间的重要组成部分，也是径流及其污染物产生的主要场所之一，城市道路海绵城市建设应采用净、渗、蓄、排的系统模式。目前在城市道路建设中，以满足城市道路功能为前提，在雨水控制和利用思路上主要体现了“排”，忽略了对生态保护的影响。

海绵城市建设首先要减少道路路面的不透水面积，增加道路的透水性，在车行道以及人行道修建海绵型路面，使雨水径流有效下渗。

2.2 海绵型路面的特点和意义

1）提高行车舒适性、安全性。

海绵型路面在下雨时路面积水现象消除较快，防止行车时发生水漂现象，减少交通事故发生，显著提高行车的安全性。

2）消减地表径流洪峰流量，减轻雨水管网压力。

海绵型路面可减少路面约 70% 的雨水径流量，暴雨时透水路面能减轻城市雨水管道的过水压力，减少雨水管网的建设成本，节约工程造价。

3）补偿地下水。

雨水通过海绵型路面渗入地下，补充了地下水资源，补偿了地下水量，避免因过度开采地下水而引起地面下沉现象。

4）保护水环境。

地表径流经海绵型路面吸附、截留、降解等作用，地表径流得到有效净化，污染物浓度降低，减少下游受纳水体的污染量排放量，提高水环境质量。

3 海绵城市建设技术路线

结合道路现状及设计条件，综合应用多种 LID 设施（透水铺装、植草沟、雨水花园、雨水回用水池等），通过散布在场地内的水文功能性景观和贮存设施来滞留、调蓄及回用径流雨水，使雨水的渗透量和滞留量增加，汇流时间延长，从而实现削减径流体积和峰值、增加渗透量以回补地下水以及保护收纳水体等城市雨洪控制利用目标。

4 海绵城市建设设计指标计算

4.1 年径流总量控制率

本次设计侧分带绿化带设置植草沟，道路范围外绿化控制带设置雨水花园，总面积 27121 m2，设计深度 h 绿 =0.3 m，植草沟和雨水花园设计雨水口高于绿化带底 15 cm，则可调蓄深度 h 绿调 =0.15 m，可调蓄水量 V=S 绿 ×h 绿调 =4068.15 m³。道路中央绿化带采用下沉式绿地，绿化带面积 4409 m2，可调蓄深度 h 绿调 =0.20 m，可调蓄水量 V=S 绿 ×h 绿调 =881.8 m³。

总调蓄水量 V=4949.95m³>4584.8m³ ，满足径流总量控制率要求。

4.2 年径流污染削减率

径流污染控制是低影响开发雨水系统的控制目标之一。一般采用 SS 作为径流污染物控制指标，根据《海绵城市建设技术指南》，各 LID 设施 SS 去除率数据如下：

5 海绵城市设施设计

5.1 机动车道路面的海绵设计

设计机动车道路面结构为： 3cm 厚细粒式开级配沥青磨耗层 OGFC- 10+5 cm 厚中粒式密级配沥青混合料 AC-16+7cm 厚粗粒式密级配沥青混合料 AC_- 25+1cm 厚同步碎石封层 +20cm 厚水泥稳定碎石（抗压强度 ⩾3.5MPa ） +20cm 厚水泥稳定碎石（抗压强度 gtrsim2.0MPa ）。

5.2 非机动车道路面的海绵设计

设计非机动车道路面结构为： 6cm 厚彩色 C30 透水水泥混凝土（有效空隙率 ⩾10% ） +18cm 厚 C20 透水水泥混凝土（有效空隙率 ⩾10% ） +15cm 厚透水级配碎石（有效空隙率 ⩾10% ）。在级配碎石层中铺设透水管，将多余透水引至雨水排水系统。

5.3 人行道铺装海绵设计

设计海绵型人行道结构形式为： 6cm 厚透水烧结砖（有效空隙率 ⩾15% ）+3cm 厚中粗砂调平层（有效空隙率 ⩾10%）+15cm 厚C20 透水水泥混凝土（有效空隙率 ⩾10% ） +15cm 厚透水级配碎石（有效空隙率 ⩾10% ）。