浅谈市政道路的海绵城市设计理念.docx

浅谈市政道路海绵城市设计理念
云南展旭公路工程咨询 高进华
【摘要】“海绵城市建设”是多年来中国城镇开发建设大力提倡新模式，《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》中明确指出我们总体目标是：经过海绵城市建设，综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等方法，最大程度地降低城市开发建设对生态环境影响，将70%降雨就地消纳和利用。到，城市建成区20%以上面积达成目标要求；到2030年，城市建成区80%以上面积达成目标要求。为响应国家提倡，我们在市政道路设计中应该怎样引入海绵城市设计理念呢？本文就在市政道路设计中推行低影响力开发理念提出部分想法，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】：好友问我：“你一直在做监理工作，怎么会想写设计方面论文？”首先，我也是响应国家对监理行业转型改革号召。《住房城镇建设部相关促进工程监理行业转型升级创新发展意见》指出了监理企业转型目标是：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、信息化为支撑工程监理服务市场体系。行业组织结构更趋优化，形成以关键从事施工现场监理服务企业为主体，以提供全过程工程咨询服务综合性企业为骨干，各类工程监理企业分工合理、竞争有序、协调发展行业布局。监理行业关键竞争力显著增强，培育一批智力密集型、技术复合型、管理集约型大型工程建设咨询服务企业。明确了转型任务（一）推进监理企业依法推行职责。（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）提升监理企业关键竞争力。（五）优化工程监理市场环境。（六）强化对工程监理监管。（七）充足发挥行业协会作用。作为国家注册监理工程师我们是不是应该努力提升自己业务水平，深入拓展服务主体范围，主动为市场各方主体（包含设计单位）提供专业化服务。其次，对昆明现在海绵城市发展有部分担忧。我是监理工程师，对海绵城市概念认知起源于很多实际工程施工，看到我们现在海绵城市概念仅仅停留在人行道路面、场地表面施工改善，而创建我们漂亮城市需要更多方法，只有认识到了海绵城市关键性，从设计上开拓、发明、改善，才能达成我们愿望。所以，我想把我认知海绵城市概念介绍给大家，不正确地方欢迎批评指正。
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）》对海绵城市定义是：海绵城市是指经过加强城市计划建设管理，充足发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水吸纳、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、自然净化城市发展方法。
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水生态，海绵城市则是利用自然环境，依据地形地势，保留计划更多湿地、湖泊，使之成为大雨洪蓄洪区、湿地公园和农业用地。传统城市建设模式，四处是硬化路面，每逢大雨，关键依靠城市排水管道、泵站等设施来排水，以“快速排除”和“末端集中”控制为关键计划设计理念，往往造成逢雨必涝，旱涝急转，传统城市建设模式是粗放式、破坏式，传统城市建成后，地表径流量是大幅增加。而海绵城市建设目标就是要降低地表径流，降低面源污染，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，和国外所提倡低影响力开发理念是一致。
二、海绵城市设计意义
（一）、海绵城市建设是中国城市建设一项基础国策
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概念以后，国家又经过中央财政支持前后在和遴选了 30 个城市进行海绵城市建设试点工作，伴随国务院办公厅《相关推进海绵城市建设指导意见》文件公布，要求在 年之前全国全部城市完成不低于 20%建成区面积海绵城市建设任务，海绵城市建设已成为国家城市建设一项基础国策。
（二）、海绵城市建设可带来显著生态效益
海绵城市利用透水铺装、下沉式绿地和生物滞留和一般硬质铺装及景观绿化投资基础持平，在实现相同设计重现期排水能力情况下，可显著提升现有雨水系统排水能力，降低内涝造成人民生命健康和财产损失。关键是，海绵城市建设能够最大程度恢复被破坏水生态系统，降低城市建设对生态环境影响。近五年时间内，中国有超出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发了伤亡事故，损失惨重。和此同时，全国又有11O0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，和昆明大雨，整个昆明变成了一片汪洋。-云南连续干旱造成多少损失，还让云南人民记忆犹新。
（三）、海绵城市建设提升了城市社会效益
海绵城市除了雨洪资源利用外，还有一个关键社会目标，既构筑一个集展示、休闲、活动、和防灾避难为一体多功效城市开放空间。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础建设一部分，是市民直接参与和享用公共资源，其社会效益表现在公共服务价值上，一个好生态空间，既能够丰富城市公共活动场所，服务于人类；也能够构筑宜居生态环境，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
中国经济经历了超高速增加阶段，正逐步从规模速度型粗放增加转向质量效应型集约增加，经济结构也将从增量扩能为主转向调整存优、做优增量并存深度调整。首先，海绵城市建设，将雨水作为再生资源充足利用，是集约发展典范，正是经济增加方法向集约型、再生型转变经典代表。其次，经济关键是价值，海绵城市建设是最基础公共服务类设施，不以盈利为目标，正是价值观从单一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方面可连续发展为导向。更关键是海绵城市建设是中国城镇化相对成熟和转型关键节点标志，是新型城镇化建设关键组成部分。海绵城市建设包含到材料、工程施工工艺、技术服务、设备、管理、居民生活多个领域，不是简单土建领域，不仅整合已经有生态产业体系，还将催生新兴产业，全方面激活相关技术研发、计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，形成一个强劲产业链体系，推进科技、制造业和服务业协同发展，带动相关产业，带来新经济增加点。
（五）、海绵城市建设表现了城市艺术价值
海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境改变和应对自然灾难等方面含有良好“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存水“释放”并加以利用。其建设理念是将自然路径和人工方法结合起来，不仅仅是对城市生态环境进行保护和恢复，更是对景观艺术设计及美好城市形态建设。海绵城市艺术价值就表现在创新和有效景观设计中，比如天津桥园，仅用雨水这一简单模式，最大化发明了丰富边缘原生景观，造就了良好景观设计感和视觉连续性。海绵城市艺术价值还表现在对空间形态塑造上，如贵州六盘水明湖湿地公园，利用植物高矮和现实状况差异，在空间上形成错落感，营造出来起伏植被天际线，形成韵律感，带给大家不一样视觉享受。
三、海绵城市理念在城市道路建设中应用
市政道路建设是城市建设关键组成部分，在城市建设中占有很关键地位，道路硬化用地面积占城市建设用地面积约15 ～ 20%，道路路基范围搜集到雨水量也很可观，现在这些资源全部无法得到有效利用。在不停加紧城市化进程中，道路面积还在不停增加。在现有雨水直接利用和间接利用研究基础上，针对绿化带用水特点，研究雨水就地渗蓄及就近搜集道路径流作为地下水、路边绿化带补充水源，研究新型路面材料和施工工艺是市政道路海绵城市理念首要任务。
（一）、服从国家城市道路建设总体计划进行线路设计
《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需坚持生态为本、自然循环。充足发挥山水林田湖等原始地形地貌对降雨积存作用，充足发挥植被、土壤等自然下垫面对雨水渗透作用，充足发挥湿地、水体等对水质自然净化作用，努力实现城市水体自然循环。所以，城市道路在建设前期设计阶段，就应服从国家城市道路建设总体计划、依据政府统筹引导推进，充足利用自然环境，结合城市已经有地理环境，在尽可能不破坏原有道路排水系统基础上，绕过天然河流及湖泊，计划道路建设路线，合理设计道路建设空间布局，经过建设天然绿化带、人行道等完成对雨水滞留、渗透、净化利用，实现道路对环境低影响建设目标。
（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“路面横坡搜集－雨水口－市政管网”为主道路雨水排放方法，关键缺点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，易造成洪涝灾难。
海绵城市理念城市道路建设，结合实际地形和环境，经过建设路面高低差异，使路面积水直接利用路面坡度进入低路面区域设计绿地和生物滞留设施，这么有效抑制水体下渗，能够使路面水体自道路流向绿地和生物滞留设施，并逐步聚集于雨水搜集系统。
海绵城市理念车行道采取高透水率透水铺装，能够在下大雨时快速吸收水分补充地下水资源，又能够预防内涝，还能降低地表温度，降低“热岛”效应。采取透水铺装路面时，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透路基。前两类关键用于需要减小降雨时路表径流和降低道路两侧噪音新建和改建道路，处理了“排”和降低路面径流和噪音问题，不过未处理“渗、滞、蓄、净”问题。第三种形式路面水渗透路基，但规范要求路基土渗透系数大于或等于7×10-5cm/s 公园、小区道路、广场和中轻型荷载要求道路可采取该路面排放形式，也就是说在城市道路快速路、主干路、次干路等车流量大重型和超重型荷载条件下不能采取透水路面铺装。伴随海绵城市开发建设作用和意义越来越多得到大家认可，合适加大海绵城市建设投资价值显现，设计透水铺装路面时，为预防雨水浸入路基而造成对道路路基破坏，在路面结构上面层采取透水铺装，基层和中下面层采取非透水性材料，雨水进入路面结构层后，从不透水顶面沿横坡排至盲沟中，最终排入雨水检验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、次干路等车流量大重型和超重型荷载条件下采取透水路面铺装成为可能。
2、人行道排水设计　
目前现有非机动车道和人行道很多采取不透水路面形式，这么会造成雨天路面湿滑、积水，影响道路舒适性和安全性，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取高透水率铺装，垫层采取碎石层，将人行道范围内雨水和路基底面碎石渗水层连接，使雨水能够下渗，从而起到调整路面温度和湿度、降低路面积水、涵养地下水分作用。假如路基下土壤透水性较差，可在其基层内设置排水管。人行道距绿化带较近，能够经过表面径流、透水铺装渗透排水来逐步排除雨水，使雨水逐步向人行道两边绿化带中流动。路面雨水首先汇入道路红线内绿化带，通常采取路缘石开口，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（以下沉绿地、雨水湿地、雨水花园、湿塘、植草沟等），应采取必需防渗方法，预防径流雨水下渗对道路路面及路基强度和稳定性造成破坏。
　3、绿化带排水设计
　　传统绿化带设计略高于路面。海绵城市设计理念道路红线内中央分隔带或机动车和人行道分隔带采取下沉式绿化带，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，当土壤湿度达成饱和后，剩下径流雨水经过排水管排放到统一计划建设道路绿地、植草沟、生物滞留设施、雨水塘和人工湿地等雨水搜集系统。也可在排水管中安装渗透装置，雨水能够经过渗透装置经过净化进入地层深处，完成地下水补给。
（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和外部空气相连通多孔形结构组成骨架，经过合理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、耐久性要求地面铺装。透水铺装最大好处就是透水性好，其关键影响原因就是空隙率，通常在15%-25%之间，透水铺装空隙率必需大于8%。
现在中国道路透水铺装材料关键有：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、透水砖和其它有机物组合而成含有较大孔隙率材料。
(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简称，是一个经典新型透水沥青路面结构，含有较大孔隙率，在原料中加入了高粘改性沥青、消石灰、纤维一个新型路面结构材料。现在交通部公路科学研究院、长安大学、东南大学、邢台路桥建设总企业等对透水沥青路面进行了长久深入科研攻关，形成了大量实体工程，并取得了一系列科技结果，为中国排水路面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、水泥和水拌制而成一个多孔轻质混凝土，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蜂窝状结构，故含有透气、透水和重量轻特点。
（3） 透水砖路面
透水砖起源于荷兰，荷兰人在围海造城过程中，发觉排开海水后，地面会因为长久接触不到水分而造成连续不停地面沉降。为防预防地面下沉，荷兰人制造了一个长100毫米宽200毫米50或60毫米高小型路面砖铺设在街道路面上，并在砖于砖之间预留了2毫米缝隙，下雨时雨水会从砖之间缝隙中渗透地下，这就是有名荷兰砖。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有连通孔材料，孔隙率介于20%-35%，是一个透水性强、承载力高、韧性好、施工简便、经济耐久、耐高温、抗冻融新型免碾压路面基层材料。
(5) 碎石渗水层
碎石渗水层采取不需要级配设计卵石、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、过滤水质功效。
(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，和水泥、集料、掺合料、外加剂和水等，根据一定百分比混合搅拌，并经物理化学作用硬化形成一个轻质多孔混凝土材料，它内部含有大量细小、封闭、均匀气孔。是一个利废、环境保护、节能、低廉且含有不燃性新型建筑节能材料。
道路透水铺装能提供并保持良好表面抗滑特征(其摩阻性在使用期可保持不变)，而传统磨耗层表面特征会伴随交通荷载作用逐步降低。道路透水铺装在雨天使路面雨水快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，而且充足利用雨雪降水，增大地表相对湿度，补充城区目益枯竭地下水资源。透水铺装路面本身含有完备排水系统，从而消除路面积水，降低雨天机动车打滑现象，有效地降低了高速行驶车辆和路面摩擦引发爆破声，一定程度上降低路面噪声，同时降低行车水雾，消除夜间车灯眩光，提升行车安全性。经研究证实，排水路面较一般沥青、混凝土路面可降低噪声3~5dB，能够说是一个环境保护型路面。
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，平缘石标高和周围地表齐平，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，雨水经过漫流集中流向雨水口。传统立缘石不能使路面雨水快速进入绿化带，为处理这一问题，可采取打孔立缘石、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关键搜集设施，也是雨水搜集起点。雨水口通常设置在机动车道或非机动车道边缘，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取。径流经过豁口立缘石进入截污雨水口过滤，雨水关键渗透绿化带内或被植被吸收，饱和后，其它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道路清扫等造成垃圾进入雨水口，造成雨水口严重堵塞，降低雨水搜集效率，暴雨时就会造成城市内涝，还会造成面源污染。为处理雨水口堵塞和水质污染问题，可在传统雨水口基础上加设截污装置，采取截污铁蓖替换传统雨水蓖子，为方便清污，铁蓖一侧可打开，截污挂篮能够拦截径流中细小污染物。
（3） 路肩边沟
传统水泥混凝土边沟易堵塞，不够美观，且没有净化雨水功效，而采取植草沟可处理这一问题，植草沟是种有植被景观性地表沟渠，可搜集、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径流量较小居住区、工业区等地方使用。干式植草沟适适用于居住区道路，需定时进行维护。
【结束语】总而言之，海绵城市建设是国家城市建设一项基础国策，也是城市生态基础设施关键组成部分，国家大力提倡，全民共同参与，海绵城市理念作为一个优异理念应用于城市道路工程设计中，能够减轻对市政环境不良影响，构筑宜居生态环境，提升城市品质和城市形象，从而提升大家生活幸福感。不停探讨、研究发觉和处理海绵城市建设中问题和方法很必需。
【参考文件】：
[1]伍业钢.《海绵城市设计》[M].南京：江苏凤凰科学技术出版社，.01.
[2]住房城镇建设部.海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）[R]，.
[3] 国务院办公厅.相关推进海绵城市建设指导意见[R]，.10.
[4] 李永亮 顾 楷 王 理.海绵城市市政道路设计方法探讨[J]. 建筑工程技术和设计,.08.
[5] 市政道路在海绵城市建设中作为[Z]，中国沥青.06.02.
[6] 王鹏飞 肖治微. 海绵城市市政道路设计方法探讨[J].江西建材,.01.
海绵城市建设自习近平总书记在 年中央城镇化工作会议上提出以来，国家经过中央财政支持前后在 年和 年遴选了 30 个城市进行海绵城市建设试点工作，伴随国务院办公厅《相关推进海绵城市建设指导意见》文件公布，要求在 年之前全国全部城市完成不低于 20%建成区面积海绵城市建设任务，海绵城市建设已成为国家城市建设一项基础国策。
　　目前海绵城市建设在中国在中国还处于早期起步阶段，为总结和交流海绵城市建设在计划、设计、工程等方面经验，促进中国海绵城市建设事业健康发展，中国水工业互联网站联合相关机构在北京于2月25-26日举行“海绵城市建设发展论坛”，同期还将举行“中国水工业互联网站年会”
海绵城市建设自习近平总书记在 年中央城镇化工作会议上提出以来，国家经过中央财政支持前后在 年和 年遴选了 30 个城市进行海绵城市建设试点工作，伴随国务院办公厅《相关推进海绵城市建设指导意见》文件公布，要求在 年之前全国全部城市完成不低于 20%建成区面积海绵城市建设任务，海绵城市建设已成为国家城市建设一项基础国策。
　　目前海绵城市建设在中国在中国还处于早期起步阶段，为总结和交流海绵城市建设在计划、设计、工程等方面经验，促进中国海绵城市建设事业健康发展，中国水工业互联网站联合相关机构在北京于2月25-26日举行“海绵城市建设发展论坛”，同期还将举行“中国水工业互联网站年会”
海绵城市建设自习近平总书记在 年中央城镇化工作会议上提出以来，国家经过中央财政支持前后在 年和 年遴选了 30 个城市进行海绵城市建设试点工作，伴随国务院办公厅《相关推进海绵城市建设指导意见》文件公布，要求在 年之前全国全部城市完成不低于 20%建成区面积海绵城市建设任务，海绵城市建设已成为国家城市建设一项基础国策。
　　目前海绵城市建设在中国在中国还处于早期起步阶段，为总结和交流海绵城市建设在计划、设计、工程等方面经验，促进中国海绵城市建设事业健康发展，中国水工业互联网站联合相关机构在北京于2月25-26日举行“海绵城市建设发展论坛”，同期还将举行“中国水工业互联网站年会”