朱靓瑛

（中国水利水电第八工程局有限公司 湖南长沙 410000）

1 提出“海绵城市”理论的背景

“海绵城市”理念的提出背景，2011年中国城镇化率首次超过50%，城市化进程的不断推进，但是城市化的过程改变了自然环境，破坏自然生态的均衡态势。大量水泥建筑的应用，使地面、屋面、路面等的硬化，改变了原有的生态环境和水文特征，破坏了原生态“海绵体”，导致“逢雨必涝、雨后即旱”，进而带来了城市内涝、水资源短缺、水资源污染、水资源安全保障降低、传统水文化消失、水土流失等一系列自然环境、水环境的安全全问题，我们亟需一个更为综合全面的解决方案。在这样的背景下，我国于2000年初就提出了建设具有中国特色海绵城市的思路，开始分析研究我国城市面临的自然环境和水环境安全问题，以提高我国城镇化进程中的城市建设能力。2012年4月在《低碳城市与区域发展科技论坛》中，第一次提出“海绵城市”的概念，2014年住建部出台《海绵城市建设技术指南》提出了海绵城市的思路，2015年中国第一批16个海绵试点城市的出炉，标志我国海绵城市建设试点工作的全面铺开，2017年《政府工作报告》中正式写入了“海绵城市”理念，这是继生态、园林、低碳、智慧城市等一系列政策性引导的城市理念后出现的新城市建设概念，同时也是立足于我国的水资源特质和应对水环境问题的积极举措，已经上升至国家战略的层面。

2 海绵城市的基本理念

海绵城市指城市像海绵一样具有水分与力学两个特性，水分特性指的是吸收水、保存水、释放水等特性，力学特征指的是回弹性、压缩行、恢复性等特性，“海绵城市”理念是一种形象的比喻，来源于学术界和行业内经常借用的“海绵”物理特质来比喻城市的某一种吸附功能，比喻城市具有的雨水吐纳能力，在学术术语称为“低影响开发雨水系统”（Low impact development of rainwater system construction）。

海绵城市是以保护环境、维护生态平衡为前提，依靠建筑本身与小区、绿化与公园、市政道路等基础设施，将城市布局、土地利用、城市设计和施工等统筹规划，充分发挥建筑本身、市政道路、公园、绿化、自然水系等对降水的渗入吸纳、保存和缓释功能，有效控制地表的雨水径流，形成一个自然吸纳、自然蓄渗、自然净化，自然释水的雨水循环系统，改变了传统的“以排为主”的城市降水排除方式。在城市降雨过程中能够将雨水留住，渗透、吸纳、存蓄、净化、缓释，有效地补充地下水，综合调节水循环让城市水资源得到更好的利用，也让城市在自然环境变化和自然灾害等方面具有海绵一样良好“弹性”，达到减少内涝、丰富景观和增强生态的三位一体功能，让城市更加宜居。

3 海绵城市具体内涵

海绵城市建设的内涵：现代化的城市应像海绵一样吸收、蓄渗、净化、释水等一系统综合利用降水的功能，以及有效应对恶劣气候变化的功能，将水资源的可持续利用、有效循环、良好内涝防治和水体污染治理等作治理目标，把城市变为一个“绿色的海绵体”，让城市具备自然循环的生态海绵系统，让整个城市具有海绵一样的弹性，在面对极端的自然气候时能够更容易应对，在自然灾害过后更容易恢复，这就注定了真正的解决方案必定是跨尺度的，要从三个层面上来具体阐述海绵城市内涵：①宏观层面。从水环境生态格局上分析，落实区域水环境生态基础设施建设。借助水环境生态整体格局，通过水源保护、洪涝调节、水质管理等功能要素考虑综合布置其空间位置，明确禁止建设区、限制建设区，围绕区域内综合水环境系统搭建整体格局，维护水过程的完整性，防止未来城市建设过程中加剧破坏水环境系统的结构功能，充分发挥降雨调节、净化水体的功能，为下一步“海绵系统”实体建设奠定了空间基础。②中观层面。主要指城市、乡镇、村层面划分区块，合理规划“城镇一体化海绵系统”，充分考虑城市规划设计、土地利用，综合性规划区块内水生态的动植物恢复、调节水量、净化雨水和湿地保护建设。③微观层面。具体将包括湖泊、绿化、广场、公园、小区、道路等集水单元落实到整个城市“海绵体”建设上，形成系统的水生态基础设施集成，利用广场、小区、公园绿化、人工湖泊、池塘、排水沟、集水井等，让其雨水有效地下渗、储蓄和留滞，利用自然江河湖泊和人工绿化来过滤、净化雨水，把净化后的雨水收集起来用于城市的道路清洁、绿化灌溉、江河湖泊的水体补充等，让“人工治水”变“生态治水”，充分发挥出来水环境系统的自然功能，发挥海绵城市优势。

4 城市道路建设现状

城市道路是城市中重要的基础设施，随着城市建设大规模发展，大量水泥硬化路面让道路的透水性降低，在雨季无法有效的将降水渗透和排除，在导致城区范围内大量的降雨汇集，使城市产生内涝。同时，城市内涝问题还会加剧城市热岛效应，让城市出现极端气象、水文情况增加。城市道路应该具有收集降水的功能，但是现存的城市道路却不具备该项功能，因此能够将城市道路具备降水收集功能，将对海绵城市建设起到重要的推动作用。研究让雨水就地渗、蓄的道路设计，让道路设计中融入海绵城市理念用来改造城市道路，使其具备多元化功能。下面笔者就参与的萍乡万龙湾海绵城市项目作为参照，对海绵城市中的城市道路设计做分析。

5 海绵城市道路设计

笔者参与建设的萍乡市万龙湾海绵城市项目是整个萍乡主城区内涝积水区最为严重的地区，其核心区5.2km2，北起武功山大道、西以萍水河、东以凤凰山庄、南以萍水南路为界，协调区包括五丰河上游全流域面积25km2，涵盖内涝区综合整治范围3.83km2，其中五丰河至公园路之间积水最为严重，大约有32hm2的内涝区，淹没深度为70～120cm，2016年6月和7月的两次暴雨（降雨量分别为105.8mm和80.8mm），导致该区域内涝严重，最大积水深度达到0.6～1.0m。

我们拿其中一条最具代表性的道路-建设路作为案列进行分析，该路段设计全长为2.68km，道路红线宽度为25m，其中机动车道宽度为8m，人行道宽度为2m×3m，非机动车行道宽度为3m×3m，绿化带宽度为2.5m×3m。道路纵断设计与区域竖向设计相结合，整体为南高北低，最大设计纵坡为3.9%，最小设计纵坡为0.53%。

5.1 设计思路

萍乡万龙湾海绵城市项目中的建设路是一条老旧的市政道路，通过海绵城市建设理念，结合萍乡当地的降雨特征、水文地质和综合环境因素，将海绵城市道路建设中的人工措施与自然手段相结合，在道路设计时，首先要充分考虑道路在降雨过程中存在的雨水吸纳、渗蓄和排水等方面存在的问题，在充分发挥海绵城市理念下城市道路自然渗水、蓄水、排水优势的同时结合传统的降排水方式，对现存的城市道路建设过程中存在的降排水缺陷进行完善，实现海绵城市理念下城市道路给排水和水资源的利用综合利用和统筹规划。

5.2 设计原则

首先在设计时就应严格贯彻海绵城市的建设理念：结合海绵城市的发展要求，利用物理透水性和生态化方式进行城市道路进行设计，使道路雨水系统通畅，提升城市道路排水性能，减少内涝出现，此外还要结合城市特点合理补充城市水资源，具体设计原则如下：

（1）首先保证道路结构具有良好的渗水与透水性，在道路表面使用透水性能好的材料，合理设计排水系统，可以设置智能雨水溢流口与雨水管网连接，以最大限度地保证道路有效降排水。

（2）提高绿化带与横坡的排水功能，改善雨水收集排放系统，将绿化带设置在道路的中心，设置为成下沉式，减缓地面径流量，同时在绿化带中布置排水设施，将雨水引入道路中绿化带的排水设施中进行透水、截污、蓄水、调节和净化，强化道路水源涵养能力，有效的减少地表径流水对土地的侵蚀。

（3）城市道路在确保车辆通行畅通的前提下，根据道路的实际特点，对该道路的机动车道、非机动车道、人行道等区域采用透水材料铺装、人工绿化、生物滞留池等措施，形成一个完善的雨水海绵溢流系统，确保城市道路雨水年径流总量、径流污染控制率、降水排水实现海绵城市道路建设设计目标的实现。

（4）建设海绵城市道路在设计上要考虑雨水的径流控制、污染物控制，建立完整的吸水、蓄水、渗水、净水，“释放”水的海绵系统格局，利用容积法对海绵设施进行计算，考虑工程总体设计指标以蓄水量为准，满足“单位面积控制容积”的指标要求，下渗的水量小于蓄水量有利于修复城市水生态、涵养水资源，增强城市防涝能力。

5.3 路面设计

传统道路设计中路面材料采用水泥混凝土、沥青混凝土等相对不透水性路面，道路硬化面积占道路面积的80%、绿化带面积占20%，道路给排水主要依靠道路两侧排水口，使用道路两边倾斜的混凝土边沟来加大雨水的流速，道路中央的绿化带水平高度高于路面的水平高度，不利于降水的渗透蓄水排水，严重影响降水循环的效果，导致道路容易出现大面积积水和内涝现象。在萍乡万龙湾建设路的设计中采用透水性沥青路面，这种材质的路面可以有效改善积水问题，也保证土壤的透水性要求，避免出现地表雨水径流，不会产生内涝而影响正常交通。不过，在选择这一材料的基础上，还要引进生物滞留系统对雨水进行充分利用和净化。建设路设计中在边沟利用人工种植植草绿化，来减缓雨水的流速，同时也起到净化雨水的作用，并在道路的路缘石上留出豁口或者使用隔断式的路缘石，满足海绵道路的“渗、滞、蓄、净”的功能，达到渗透、净化效果。

5.4 非机动车道和人行道

人行道结合透水性和环保要求铺设透水砖，采用全透水路面结构，通过面层的空隙将水吸收到面层下面，道路基层一般选用结构具有一定强度且透水性能好的水泥稳定碎石，地面的雨水通过垫层均匀分布到基层后，再通过基层迅速下渗，从而快速的将雨水排出。非机动车道相对于行车道比较荷载交底，可以采用结构强度较低、面层结构为大缝隙混凝土半透水路面，面层为透水混凝土材料，基层为半刚性水泥稳定基层，在面层和基层之间设置下封层，让面层雨水渗入面层后就近排入两侧或者中央绿化带的排水系统中，避免破坏基层。在非机动车道和人行道设计中采用透水性材料考虑到该材料可以通过小孔将道路表明积水渗透到地表下沉，避免出现内涝，还可以最大限度满足土壤含水量，为城市储存地下水资源，有利于城市的绿化建设。

5.5 中央绿化带设计

在设计时将中央绿化带与横坡采用下凹式，绿化带水平高度低于两侧道路，形成中间高、两边低的构造，间隔设置溢流式雨水口，还在绿化带中设置与绿化带风格相搭的碎石层，碎石透水层中设置透水管连接雨水篦子。绿化带主体结构从下至上为：素土回填、土工布过滤层、碎石透水层、土工布过滤层、砂层、种植土。设计保证绿化带即使面临较大的雨水，也会使雨水得到有效的蓄积和排出，降低城市内涝发生概率。

6 结束语

近年来，国家逐渐推行海绵城市理念，其主要作用是减少城市内涝，以萍乡万龙湾片区综合整治为例，采取“上截-中蓄-下排”的综合排水体系，通过源头减排、过程控制、综合治理实现消除城市内涝，让城市道路设计完美融合海绵城市理念中，以改造的建设路为例，根据实际监测数据和实际状况显示在2016年6月15日和7月8日两次暴雨使得建设路大面积积水，平均深度达到36.7mm，通过海绵城市道路改造后，在2017年6月1日2h累积降雨量为84mm的暴雨后，建设路路面排水通畅无明显积水，使得萍乡万龙湾居民的生活质量得到了提高。

本文作者以萍乡万龙湾海绵城市项目为参照，进一步论证海绵城市理念、内涵以及细则分析城市道路设计，为海绵城市中城市道路设计提供参考与借鉴。萍乡万龙湾内涝区综合整治工程也为丘陵型海绵城市解决水安全、水资源、水环境、水生态、水污染等等一系列水问题供了可参考、可复制、可推行的海绵城市建设经验，为中国海绵城市建设提供了有效的技术支撑。