浅谈市政道路的海绵城市设计理念

浅谈市政道路的海绵城市设计理念

云南展旭公路工程咨询有限公司高进华

【摘要】“海绵城市建设”是近年来我国城镇开发建设大力倡导的新模式，《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》中明确指出我们的总体目标是：通过海绵城市建设，综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施，最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响，将70%的降雨就地消纳和利用。到2020年，城市建成区20%以上的面积达到目标要求；

到2030年，城市建成区80%以上的面积达到目标要求。为响应国家的倡导，我们在市政道路的设计中应该怎样引入海绵城市的设计理念呢？本文就在市政道路设计中推行低影响力开发理念提出一些想法，以供参考。

【关键词】：海绵城市低影响力开发市政道路设计应用【引言】：朋友问我：“你一直在做监理工作，怎么会想写设计方面的论文？” 首先，我也是响应国家对监理行业转型改革的号召。《住房城乡建设部关于促进工程监理行业转型升级创新发展的意见》指出了监理企业的转型目标是：工程监理服务多元化水平显著提升，服务模式得到有效创新，逐步形成以市场化为基础、国际化为方向、信息化为支撑的工程监理服务市场体系。行业组织结构更趋优化，形成以主要从事施工现场监理服务的企业为主体，以提供全过程工程咨询服务的综合性企业为骨干，各类工程监理企业分工合理、竞争有序、协调发展的行业布局。监理行业核心竞争力显著增强，培育一批智力密集型、技术复合

型、管理集约型的大型工程建设咨询服务企业。明确了

转型的任务（一）推动监理企业依法履行职责。（二）引导监理企业服务主体多元化。（三）创新工程监理服务模式。（四）提高监理企业核心竞争力。（五）优化工程监理市场环境。（六）强化对工程监理的监管。（七）充分发挥行业协会作用。作为国家注册监理工程师的我们是不是应该努力提高自己的

业务水平，进一步拓展服务主体范围，积极为市场各方主体（包括设计单位）提供专业化服务。其次，对昆明目前的海绵城市发展有一些担忧。我是监理工程师，对海绵城市的概念认知来源于许多实际工程的施工，看到我们目前的海绵城市概念仅仅停留在人行道路面、场地表面的施工改进，而创建我们美丽的城市需要更多的措施，只有认识到了海绵城市的重要性，从设计上开拓、创造、改进，才能达成我们的愿望。所以，我想把我认知的海绵城市概念介绍给大家，不对的地方欢迎批评指正。

一、海绵城市概述《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》对海绵城市的定义是：海绵城市是指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。

传统城市建设模式，求大求新，道路追求笔直宽广平坦，传统城市建设模式改变了原来有的水生态，海绵城市则是利用自然环境，根据地形地势，保留规划更多的湿地、湖泊，使之成为大雨洪的蓄洪区、湿地公园和农业用地。传统城市建设模式，处处是硬化路面，每逢大

雨，主要依靠城市的排水管道、泵站等设施来排水，以“快速排除”

和“末端集中”控制为主要规划设计理念，往往造成逢雨必涝，旱涝急转，传统城市建设模式是粗放式的、破坏式的，传统城市建成后，地表径流量是大幅增加的。而海绵城市建设的目的就是要减少地表径流，减少面源污染，海绵城市建成后，将会减小洪峰和洪流量，所以海绵城市建设又被称之为低影响力设计和低影响力开发，与国外所提倡的低影响力开发理念是一致的。

二、海绵城市设计的意义

（一）、海绵城市建设是我国城市建设的一项基本国策

2013 年习近平总书记在中央城镇化工作会议上提出了海绵城市建设的概念之后，国家又通过中央财政支持先后在2015年和2016年遴选了30 个城

市进行海绵城市建设的试点工作，随着国务院办公厅《关于推进海绵城市建设的指导意见》文件的发布，要求在2020 年之前全国所有城市完成不低于20%建成区面积的海绵城市建设任务，海绵城市建设已成为国家城市建设的一项基本国策。

（二）、海绵城市建设可带来显著的生态效益

海绵城市利用透水铺装、下沉式绿地和生物滞留与普通硬质铺装及景观绿化投资基本持平，在实现相同的设计重现期排水能力的情况下，可显著提高现有雨水系统的排水能力，降低内涝造成的人民生命健康和财产损失。关键是，海绵城市建设能够最大限度的恢复被破坏的水生态系统，降低城市建设对生态环境的影响。近五年时间内，我国有超过360个城市遭遇内涝，在暴雨中排水系统一度瘫痪，北京、武汉等城市甚至由内涝引起了伤亡事故，损失惨重。与此同时，全国又有110（座城市严重缺水，鄱阳湖干枯见底，洞庭湖提前进入枯水期等。就拿云南来说吧，20 0 8年和20 1 3年的昆明的大雨，整个昆明变成了一片汪洋。2（（ 9年-2（ 15 年云南连续的干旱造成多少损失，还让云南人民记忆犹新。

（三）、海绵城市建设提高了城市的社会效益海绵城市除了雨洪资源的利用外，还有一个重要的社会目的，既

构筑一个集展示、休闲、活动、和防灾避难为一体的多功能城市开放空间。如：广场、公园、街心绿地、屋顶花园、露台花园、雨水花园等。海绵城市建设属于城市基本建设的一部分，是市民直接参与和享用的公共资源，其社会效益体现在公共服务价值上，一个好的生态空间，既可以丰富城市公共活动场所，服务于人类；也可以构筑宜居的生态环境，提升城市品质和城市形象；还

可改善人居环境，缓解水资源供需矛盾。

（四）、海绵城市建设实现了社会经济效益转变中国的经济经历了超高速增长阶段，正逐步从规模速度型粗放增

长转向质量效应型集约增长，经济结构也将从增量扩能为主转向调整存优、做优增量并存的深度调整。一方面，海绵城市建设，将雨水作为再生资源充分利用，是集约发展的典范，正是经济增长方式向集约型、再生型转变的典型代表。另一方面，经济的核心是价值，海绵城市建设是最基础的公共服务类设施，不以盈利为目的，正是价值观从单一的金钱导向转向以人民幸福为中心、以综合价值为目标及以社会全面可持续发展为导向。更重要的是海绵城市建设是中国城镇化相对成熟和转型重要节点的标志，是新型城镇化建设的重要组成部分。海绵城市建设涉及到材料、工程施工工艺、技术服务、设备、管理、居民生活的多个领域，不是简单的土建领域，不仅整合已有生态产业体系，还将催生新兴产业，全面激活相关技术研发、规划设计和新材料新装备制造等，同时，拉动运维管理、智能监测和居民休闲产业，形成一个强劲的产业链体系，推动科技、制造业和服务业协同发展，带动相关产业，带来新的经济增长点。

（五）、海绵城市建设体现了城市的艺术价值

海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性” ，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放” 并加以利用。其建设理念是将自然途径与人工措施结合起来，不仅仅是对城市生态环境进行保护和恢复，更是对景观艺术的设计及美好城市形态的建设。海绵城市的艺术价值就体现在创新和有效的景观设计中，例如天津

桥园，仅用雨水这一简单模式，最大化创造了丰富边缘的原生景观，造就了良好的景观设计感和视觉连续性。海绵城市的艺术价值还体现在对空间形态的塑造上，如贵州六盘水明湖湿地公园，利用植物高矮和现状差异，在空间上形成错落感，营造出来起伏的植被天际线，形成韵律感，带给人们不同的视觉享受。

三、海绵城市理念在城市道路建设中的应用

市政道路建设是城市建设的重要组成部分，在城市建设中占有很重要的地位，道路硬化用地面积占城市建设用地面积约15 ~20%道路路基范围收集到的雨水量也非常可观，目前这些资源都无法得到有效利用。在不断加快的城市化进程中，道路面积还在不断增加。在现有雨水直接利用与间接利用的研究基础上，针对绿化带用水特点，研究雨水就地渗蓄及就近收集道路径流作为地下水、路边绿化带的补充水源，研究新型路面材料和施工工艺是市政道路海绵城市理念的首要任务。

（一）、服从国家城市道路建设总体规划进行线路设计

《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》要求海绵城市建设开发必须坚持生态为本、自然循环。充分发挥山水林田湖等原始地形地貌对降雨的积存作用，充分发挥植被、土壤等自然下垫面对雨水的渗透作用，充分发挥湿地、水体等对水质的自然净化作用，努力实现城市水体的自然循环。所以，城市道路在建设的前期设计阶段，就应服从国家城市道路建设总体规划、依据政府统筹引导推进，充分利用自然环境，结合城市已有的地理环境，在尽量不破坏原有道路排水系统的基础上，绕过天然河流及湖泊，规划道路的建设路线，合理设计道路建设的空间布局，通过建设天然绿化

带、人行道等完成对雨水的滞留、渗透、净化利用，实现道路对环境的低影响建设目标。

（二）雨洪排水系统设计

1 、车行道排水设计传统的城市道路建设排水设计是为车行道设计路面横

坡，坡度

1.5%~ 2%使雨水依靠重力自由地进入排水口，这种以“路面横坡收集－雨水口－市政管网” 为主的道路雨水排放方式，主要缺陷是道路径流雨水经市政排水管网直接进入河道，道路绿地不能有效地滞蓄雨水，不能对地下水进行补充，且浇灌绿化带植被消耗大量自来水。雨季时，因地表水排水不畅，路面积水严重，路面湿滑，引发交通事故，同时地表径流量大幅增加，易造成洪涝灾害。

海绵城市理念的城市道路建设，结合实际的地形和环境，通过建设路面的高低差异，使路面积水直接利用路面坡度进入低路面区域设计的绿地和生物滞留设施，这样有效抑制水体下渗，能够使路面水体自道路流向绿地和生物滞留设施，并逐步汇集于雨水收集系统。

海绵城市理念的车行道采用高透水率的透水铺装，可以在下大雨时迅速吸收水分补充地下水资源，又可以防止内涝，还能降低地表温度，减少“热岛”效应。采用透水铺装路面时，城市道路表面积水有三种排放形式，分别是①路面水进入表面层后排入临近排水设施②路面水由面层进入基层（或垫层）后排入临近排水设施③路面水进入路面后渗入路基。前两类主要用于需要减小降雨时路表径流和降低道路两侧噪音的新建和改建道路，解决了“排”和降低路面径流和噪音的问题，但是未解决“渗、滞、蓄、净”的问题。第三种形式

路面水渗入路基，但规范要求路基土渗透系数大于或等于7X 10-5cm/s的公园、小区道路、广场和中轻型荷载要求的道路可采用该路面排放形式，也就是说在城市道路快速路、主干路、次干路等车流量大的重型和超重型荷载条件下不能采用透水路面铺装。随着海绵城市开发建设的作用和意义越来越多的得到人们认可，适当加大海绵城市建设投资价值显现，设计透水铺装路面时，为防止雨水浸入路基而造成对道路路基的破坏，在路面结构的上面层采用透水铺装，基层和中下面层采用非透水性材料，雨水进入路面结构层后，从不透水顶面沿横坡排至盲沟中，最终排入雨水检查井或路侧分隔带中绿化带、植草沟和生物滞留设施城市道路快速路、主干路、次干路等车流量大的重型和超重型荷载条件下采用透水路面铺装成为可能。

2、人行道排水设计当前现有的非机动车道和人行道很多采用不透水的路面形式，这样会导致雨天路面湿滑、积水，影响道路的舒适性和安全性，同时也阻止了地下水资源补给。而在海绵城市设计理念中，非机动车道和人行道面层采用高透水率铺装，垫层采用碎石层，将人行道范围内雨水与路基底面碎石渗水层连接，使雨水可以下渗，从而起到调节路面的温度和湿度、减少路面积水、涵养地下水分的作用。如果路基下土壤的透水性较差，可在其基层内设置排水管。人行道距绿化带较近，可以通过表面径流、透水铺装渗透排水来逐步排除雨水，使雨水逐渐向人行道两边的绿化带中流动。路面雨水首先汇入道路红线内绿化带，一般采用路缘石开口，排至下沉式绿地、植草沟和生物滞留设施等。在此，有一点要提醒注意：即绿化带内低影响开发设施（如下沉绿地、雨水湿地、雨水花园、湿塘、植草沟等），应采取必要的防渗措施，防止径流雨水下渗对道路路面及路基的强度和稳定性造成破坏。

3、绿化带排水设计

传统的绿化带设计略高于路面。海绵城市设计理念的道路红线内的中央分隔带或机动车与人行道分隔带采用下沉式绿化带，在绿化带下方设置排水管，降雨时雨水首先满足绿化带土壤水源供给，当土壤湿度达到饱和后，剩余径流雨水通过排水管排放到统一规划建设的道路绿地、植草沟、生物滞留设施、雨水塘和人工湿地等雨水收集系统。也可在排水管中安装渗透装置，雨水可以通过渗透装置经过净化进入地层深处，完成地下水的补给。

(三)新材料、新技术、新工艺应用设计

1、路面渗透铺装设计

1970 年英国就开始试用无砂透水混凝土铺筑路面；1979 年，美国在佛罗里达州首次使用无沙多孔透水混凝土铺装来铺筑停车场，并取得专利；1987 年日本也申请了透水混凝土铺装路面材料专利。

透水铺装是由一系列与外部空气相连通的多孔形结构组成骨架，通过合理的铺装基层施工加上高强度透水技术，满足交通使用及铺装强度、耐久性要求的地面铺装。透水铺装最大的好处就是透水性好，其主要影响因素就是空隙率，一般在15%-25%之间，透水铺装的空隙率必须大于8%。

目前国内道路透水铺装材料主要有：透水沥青混凝土、透水水泥混凝土、多孔改性水泥混凝土、碎石渗水层、泡沫混凝土、透水砖以及其他有机物组合而成的具有较大孔隙率的材料。

(1) 透水沥青路面

透水沥青路面又叫“排水降噪路面”，是开级配沥青磨耗层的简称，是一种典型的新型透水沥青路面结构，具有较大的孔隙率，在原料

中加入了高粘改性沥青、消石灰、纤维的一种新型路面结构材料。目前

交通部公路科学研究院、长安大学、东南大学、邢台路桥建设总公司等

对透水沥青路面进行了长期深入的科研攻关，形成了大量的实体工程，

并取得了一系列的科技成果，为我国排水路面的应用提供技术和材料支撑。

(2) 透水混凝土路面

透水混凝土又称多孔混凝土，无砂混凝土，透水地坪，是由骨料、水泥和水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，它不含细骨料，由粗骨料表面包覆一薄层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，故具有透气、透水和重量轻的特点。

(3) 透水砖路面

透水砖起源于荷兰，荷兰人在围海造城的过程中，发现排开海水后，地面会因为长期接触不到水分而造成持续不断的地面沉降。为防防止地面下沉，荷兰人制造了一种长100毫米宽200毫米50或60毫米高的小型路面砖铺设在街道路面上，并在砖于砖之间预留了2 毫米的缝隙，下雨时雨水会从砖之间的缝隙中渗入地下，这就是有名的荷兰砖。透水砖分为水泥混凝土透水砖、砂基透水砖、陶瓷透水砖、聚合物混凝土透水砖等，也是多孔隙结构，可广泛用于广场、非机动车道等场所。

(4) 多孔改性水泥混凝土路面多孔改性水泥混凝土又称单一粒径多孔

改性水泥混凝土，是由水泥、单一粒径集料、水和水泥改性剂混合固结而成的有连通孔的材料，孔隙率介于20%-35%，是一种透水性强、承载力高、韧性好、施工简便、经济耐久、耐高温、抗冻融的新型免碾压路面基层材料。

(5) 碎石渗水层碎石渗水层采用不需要级配设计的卵石、碎石等材料组成透水性结构，其施工简便、透水性强、水稳定好，配合沙垫层等施工便道或排水沟渠，就能兼备净化、过滤水质的功能。

(6) 泡沫混凝土

泡沫混凝土是用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，与水泥、集料、掺合料、外加剂和水等，按照一定比例混合搅拌，并经物理化学作用硬化形成的一种轻质多孔混凝土材料，它内部含有大量细小、封闭、均匀的气孔。是一种利废、环保、节能、低廉且具有不燃性的新型建筑节能材料。

道路透水铺装能提供并保持良好的表面抗滑特性( 其摩阻性在使用期可保持不变) ，而传统的磨耗层表面特性会随着交通荷载的作用逐步降低。道路透水铺装在雨天使路面雨水迅速下渗并沿下封层表面横(纵) 坡流到边沟排除，有利于缓解城市热岛现象，而且充分利用雨雪降水，增大地表相对湿度，补充城区目益枯竭的地下水资源。透水铺装路面自身具有完备的排水系统，从而消除路面积水，减少雨天机动车打滑的现象，有效地降低了高速行驶的车辆与路面摩擦引起的爆破声，一定程度上降低路面噪声，同时减少行车水雾，消除夜间车灯的眩光，提高行车安全性。经研究证明，排水路面较普通沥青、混凝土路面可降低噪声3~5dB,可以说是一种环保型的路面。

2、路缘石、雨水口和路肩边沟设计

（1）路缘石

路缘石作为城市道路边缘排水设施，可分为平缘石和立缘石，平缘石的标高与周围地表齐平，可使径流雨水流入绿化带或排入雨水口，立缘石较周围地表要高，雨水通过漫流集中流向雨水口。传统的立缘石不能使路面雨水快速进入绿化带，为解决这一问题，可采用打孔立缘石、豁口立缘石和间隔式立缘石等形式。

（2）雨水口

雨水口是城市道路路面雨水径流的主要收集设施，也是雨水收集的起点。雨水口通常设置在机动车道或者非机动车道的边缘，如在绿化带中设置雨水口，其高程应介于路面高程和下沉式绿地的最低点之间。除了道路外，雨水口还在下沉式绿地、生物滞留设施等中被广泛采用。径流通过豁口立缘石进入截污雨水口过滤，雨水主要渗入绿化带内或被植被吸收，饱和后，其余雨水从雨水溢流口排入市政雨水管道系统。

雨水口通常因雨水径流冲刷携带或者道路清扫等导致垃圾进入

雨水口，造成雨水口严重堵塞，降低雨水收集效率，暴雨时就会造成城市内涝，还会导致面源污染。为解决雨水口堵塞和水质污染的问题，可在传统雨水口的基础上加设截污装置，采用截污铁蓖代替传统雨水蓖子，为方便清污，铁蓖一侧可打开，截污挂篮可以拦截径流中的细小污染物。

（3）路肩边沟

传统的水泥混凝土边沟易堵塞，不够美观，且没有净化雨水的功

能，而采用植草沟可解决这一问题，植草沟是种有植被的景观性的地表沟

渠，可收集、输送、净化和排放径流雨水。标准转输植草沟多应用于高速公路排水，也可在没有条件设置排水管道的径流量较小的居住区、工业区等地方使用。干式植草沟适用于居住区的道路，需定期进行维护。

【结束语】总之，海绵城市建设是国家城市建设的一项基本国策，也是城市生态基础设施的重要组成部分，国家大力倡导，全民共同参与，海绵城市理念作为一种先进的理念应用于城市道路工程设计中，能够减轻对市政环境的不良影响，构筑宜居的生态环境，提升城市品质和城市形象，从而提高人们的生活幸福感。不断的探讨、研究发现和解决海绵城市建设中的问题和方法非常必要。

【参考文献】：

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