海绵城市路基排水系统优化设计与养护

引言

随着我国城市化进程加快，传统排水系统面临严峻挑战，城市内涝和水资源短缺问题日益突出。海绵城市理念为解决这些问题提供了创新思路，其核心在于构建可持续的城市水循环系统。路基排水作为海绵城市建设的关键环节，直接影响雨水渗透、蓄存和净化效果。当前我国海绵城市路基排水系统存在设计标准不统一、材料性能不足、养护管理滞后等问题，亟需开展系统性研究。本文围绕路基排水系统优化设计与养护管理展开探讨，旨在提出科学合理的技术方案，为提升城市防洪排涝能力、实现水资源高效利用提供理论依据和实践参考。

一、海绵城市路基排水系统理论基础

（一）海绵城市核心原理

海绵城市的核心原理是通过模拟自然水文循环，实现雨水的渗透、蓄存、净化与再利用，从而缓解城市内涝并补充地下水。其核心理念是低影响开发（LID），强调在城市建设中减少对原有生态系统的破坏，采用透水铺装、绿色屋顶、雨水花园等措施增强地表透水性。该系统通过分散式雨水管理，降低径流峰值，减轻排水管网压力，同时促进雨水资源化利用。海绵城市不仅关注防洪排涝，还注重生态修复和水资源可持续管理，实现城市发展与自然水循环的和谐统一。

（二）路基排水系统功能与要求

路基排水系统在海绵城市中承担着引导、渗透和储存雨水的重要功能，需确保道路结构稳定并减少地表径流。其核心要求包括高效排水能力、长期透水性能及抗堵塞能力，以防止积水对路基的侵蚀。系统需结合透水沥青、碎石渗沟、生态边沟等设施，实现雨水快速下渗或导排。同时，排水设计需考虑极端降雨条件，确保在暴雨期间仍能有效运作。此外，系统应具备一定的自净能力，减少污染物随雨水进入地下水，符合海绵城市生态环保的要求。

（三）关键设计参数与标准

海绵城市路基排水系统的设计需依据降雨强度、土壤渗透系数、地下水位等关键参数。降雨重现期通常采用2\~10 年，重要区域可提高至50 年一遇标准。透水材料的渗透系数需 ⩾1×10^-4cm/s ，以确保足够的渗水效率。设计时还需考虑路基土质的承载力和抗冲刷能力，避免长期渗透导致路基沉降。相关标准包括《海绵城市建设技术指南》《城市道路路基设计规范》等，要求排水系统在满足功能的同时兼顾耐久性和维护便捷性，以适应不同气候和地质条件。

二、路基排水系统优化设计

（一）设计原则与目标

海绵城市路基排水系统的设计应遵循生态优先、安全可靠、经济高效的原则，确保雨水快速渗透、有效蓄存和合理利用。设计目标包括减少地表径流、缓解城市内涝、补充地下水资源，同时保障路基结构稳定性和耐久性。系统需兼顾短期防洪需求和长期生态效益，采用低影响开发（LID）技术，如透水铺装、生物滞留设施等，实现雨水的自然积存与净化。此外，设计需考虑不同气候和地质条件的适应性，确保排水系统在极端天气下仍能稳定运行，并满足海绵城市建设的技术标准和规范要求。

（二）优化设计方法

优化设计方法主要包括材料选择、结构改进和设施组合三个方面。透水铺装材料（如透水沥青、透水混凝土）可增强路面渗透性，减少径流；碎石渗沟、生态边沟等地下排水结构可提高蓄水和导排能力。生物滞留设施（如雨水花园、植草沟）能延缓径流峰值，同时过滤污染物。设计时需结合当地降雨特征和土壤条件，合理布局排水设施，形成多级雨水管理网络。此外，可采用模块化蓄水系统或地下调蓄池，提高雨水的存储和再利用效率，确保排水系统在各类降雨条件下均能高效运行。

（三）模型模拟与验证

模型模拟是优化设计的重要环节，常用 SWMM（暴雨洪水管理模型）或MIKE URBAN 等水力模型分析排水系统的性能。通过输入降雨数据、土壤渗透系数、地表坡度等参数，模拟不同降雨情景下的径流过程，评估系统的排水能力和滞蓄效果。模型验证需结合现场监测数据，如流量、水位和渗透速率，确保模拟结果与实际工况相符。优化后的设计方案应通过数值模拟和物理试验双重验证，确保其在极端降雨条件下仍能有效运行，同时满足海绵城市的生态和工程要求，为后续施工和养护提供科学依据。

三、路基排水系统的养护与管理

（一）常见问题与成因分析

海绵城市路基排水系统在长期运行中易出现透水材料堵塞、结构沉降、管道淤积等问题，主要源于泥沙沉积、有机质堆积和车辆荷载作用。透水铺装表层孔隙易被细微颗粒堵塞，导致渗透性能下降；地下排水设施可能因土壤侵蚀或树根侵入而破损。此外，极端降雨可能超出系统设计容量，引发局部积水或冲刷破坏。污染物随雨水进入系统后，可能造成二次污染，影响水质安全。这些问题若不及时处理，将降低排水效率，缩短设施使用寿命，甚至影响路基稳

定性。

（二）养护技术与措施

针对排水系统堵塞问题，可采用高压水枪冲洗、真空吸污等技术清理透水铺装和管道淤积。生物滞留设施需定期更换种植土并修剪植被，维持其渗透和净化功能。对于结构性损坏，应及时修复破损的透水层或加固地下排水设施。智能化监测技术（如渗流传感器、视频检测）可实时掌握系统运行状态，实现精准维护。冬季需防范冻融破坏，及时清除积雪并检查防冻措施。养护作业应结合气候特点和设施使用状况，制定周期性维护计划，确保排水系统长期高效运行。

（三）长效管理机制

建立多部门协同的管理体系，明确市政、水务、园林等单位的养护责任，形成联合巡查和应急响应机制。完善海绵城市排水设施养护标准，制定量化考核指标，确保维护质量。推广智慧化管理平台，集成监测数据与维护记录，实现动态评估和预警。加强公众参与，通过宣传教育提高市民对排水设施的保护意识。政策层面应将海绵城市养护纳入城市运维预算，探索市场化运营模式，鼓励社会资本参与。通过制度保障和技术创新，构建可持续的运维体系，延长排水设施服务年限，持续发挥海绵城市效益。

结论

海绵城市路基排水系统的优化设计与科学养护是实现城市雨水资源高效管理的关键。通过融合低影响开发理念，采用透水材料、生物滞留设施及模块化蓄水系统，可显著提升排水系统的渗透、蓄存与净化能力。模型模拟与现场验证为设计优化提供了可靠依据，确保系统在极端降雨条件下的稳定性。长期运行中的堵塞、沉降等问题需通过高压冲洗、智能监测等养护技术及时解决。建立多部门协同管理机制与智慧化运维平台，是实现排水设施长效运行的重要保障。未来应进一步研发高性能透水材料，优化智能监测技术，推动海绵城市路基排水系统向更高效、更可持续的方向发展。

参考文献

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