海绵城市理念下的城市道路排水系统优化

海绵城市理念下的城市道路排水系统优化

张鹏超

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摘要：本文探讨了海绵城市理念在城市道路排水系统优化中的应用。研究阐述了海绵城市概念及其在道路排水中的重要性，分析了当前城市道路排水系统的组成、功能及存在的问题。基于海绵城市理念，提出了源头控制和过程控制两类优化措施，包括透水铺装、生物滞留设施、雨水花园等绿色基础设施的应用。通过案例分析和实践效果评估，验证了这些措施在改善城市排水、减少积水、提高水资源利用效率方面的显著成效。研究结果为城市道路排水系统的可持续发展提供了理论依据和实践指导，对提升城市水环境质量和生态韧性具有重要意义。

关键词:海绵城市, 城市道路, 排水系统, 优化措施, 绿色基础设施

1海绵城市理念及其在城市道路排水系统中的应用

1.1 海绵城市理念在城市道路排水系统中的应用

海绵城市理念作为一种新型城市水管理模式，正逐步改变传统城市道路排水系统的设计和运行方式。这一理念强调通过模仿自然水文过程，实现对雨水的吸收、存储、净化和利用，以缓解城市水环境压力，提高城市生态韧性。在城市道路排水系统中，海绵城市理念的应用旨在构建一个能够有效应对暴雨、减少城市内涝、改善水质的绿色基础设施网络。

海绵城市理念下的道路排水系统优化主要体现在源头控制和过程管理两个方面。源头控制措施包括透水铺装、雨水花园和生物滞留设施等。透水铺装技术通过增加路面渗透性，减少地表径流，有效缓解雨水集中排放压力。雨水花园和生物滞留设施则利用植物和土壤的自然净化能力，实现雨水的收集、净化和缓释。过程管理措施涉及雨水管网优化、调蓄池建设和智能控制系统应用等，旨在提高整个排水系统的效率和适应性。

2城市道路排水系统的现状分析

2.1 城市道路排水系统的组成及功能

城市道路排水系统是城市基础设施的重要组成部分，对保障城市正常运转和居民生活质量起着关键作用。该系统由地面汇水设施、管道输送系统和末端处理设施三大部分构成，形成了一个完整的雨水收集、输送和处理体系。

地面汇水设施包括路面、人行道以及绿化带等区域，这些区域通过特定的坡度设计和材料选择，能够有效收集降雨并将其引导至排水口。排水口通常设置在道路两侧，采用格栅设计以防止杂物进入管网。雨水口的数量和分布直接影响着系统的收水效率，合理的布局可以显著提高雨水的收集速度。

管道输送系统是排水系统的核心，由各种口径的管道和检查井组成。这些管道按照特定的坡度和走向铺设，确保雨水能够顺畅流动。检查井则为管道维护和清理提供了便利，同时也起到连接不同管段的作用。现代城市排水系统多采用分流制，即雨水和污水分开收集、输送，这种设计有利于提高雨水资源的利用率和污水处理的效率。

2.2 城市道路排水系统存在的问题

城市道路排水系统在长期运行过程中暴露出诸多问题，严重影响了城市防洪排涝能力和水环境质量。管网容量不足导致暴雨时期积水频发，给市民出行和财产安全带来威胁。部分老旧管网年久失修，管道破损、堵塞现象普遍，降低了排水效率。雨污分流不彻底造成污水直排，加剧了水体污染。传统灰色基础设施难以应对气候变化带来的极端天气事件，城市内涝风险不断上升。

排水设施布局不合理也是一大问题。部分地区排水管网覆盖不全，出水口设置不当，影响排水效果。雨水口数量不足或位置不当，导致路面积水难以及时排除。此外，快速城市化进程中不透水地面比例急剧增加，加大了地表径流，超出了现有排水系统的承载能力。

海绵城市理念下的绿色基础设施应用不足，难以发挥自然调蓄和净化功能。透水铺装、雨水花园等设施使用比例偏低，无法有效减缓峰值流量和净化初期雨水。雨水资源化利用程度不高，大量可利用的雨水资源白白流失。城市生态空间不足，绿地系统难以发挥应有的调节作用。

3基于海绵城市理念的城市道路排水系统优化措施

3.1 源头控制措施

海绵城市理念下的源头控制措施旨在减少雨水径流量，提高雨水资源利用效率。透水铺装作为一种有效的源头控制技术，通过增加地表渗透性来减少地表径流。这种铺装方式不仅能够降低城市道路积水风险，还能补充地下水资源。透水沥青、透水混凝土和透水砖块是常见的透水铺装材料，各具特点和适用范围。

生物滞留设施是另一种重要的源头控制措施，它利用植物和土壤的自然过滤作用来处理雨水。这些设施通常包括浅凹地、植被层和渗透性土壤层，能够有效截留、过滤和净化雨水。生物滞留设施不仅能减少雨水径流，还能去除污染物，改善水质。在城市道路设计中，可以将生物滞留设施与绿化带、分隔带相结合，既美化环境又提高雨水管理效率。

雨水花园是一种小型化的生物滞留设施，特别适用于城市道路周边的绿地空间。它们通过种植耐水湿的本土植物，创造一个微型生态系统，能够吸收和过滤雨水。雨水花园不仅能够减少地表径流，还能为城市增添绿色景观，提升生态多样性。在道路交叉口、人行道旁或停车场周围设置雨水花园，可以显著提高区域的雨水管理能力。

3.2 过程控制措施

过程控制措施在城市道路排水系统优化中扮演着至关重要的角色。这些措施旨在管理和调节雨水在排水系统中的流动过程，有效减少洪峰流量，延缓径流速度，并提高水质。生物滞留设施作为一种典型的过程控制措施，通过植物、土壤和微生物的共同作用，不仅能够滞留雨水，还能净化水质。例如，在北京市海淀区中关村大街的改造项目中，引入了生物滞留带设计，该设施在一次强降雨事件中成功截留了约85%的初期雨水，显著降低了道路积水风险。

雨水花园是另一种广受欢迎的过程控制措施。它通过模拟自然生态系统的功能，在美化环境的同时实现雨水的收集、净化和利用。上海市虹口区的一处雨水花园项目，面积约200平方米，每年可处理周边约3000立方米的雨水径流，大大减轻了市政排水系统的压力。这种设施不仅能够应对日常降雨，还可以在暴雨时期发挥调蓄作用，有效缓解城市内涝问题。

渗透性路面是过程控制的又一重要组成部分。通过采用多孔沥青或透水混凝土等材料，渗透性路面能够增加雨水下渗，减少地表径流。在广州市天河区的一项道路改造工程中，采用了渗透性路面技术，使得该路段的径流系数从原来的0.9降低到了0.35，极大地改善了区域排水条件。

4案例分析及实践效果评估

4.1 实践效果评估

海绵城市理念在城市道路排水系统优化中的应用已经取得了显著成效。通过对多个城市的实践案例进行深入分析，我们可以客观评估这些优化措施的实际效果。以深圳市为例，该市在2015年启动了海绵城市试点项目，重点改造了龙岗区的排水系统。项目实施后，区域内的年径流总量控制率达到了85%，远超过70%的国家标准。暴雨期间，道路积水时间平均缩短了40%，有效缓解了城市内涝问题。

在北京市海淀区，一条长约2公里的示范道路采用了透水铺装和生物滞留设施相结合的方案。经过三年的运行，该路段的雨水收集利用率提高了60%，每年可减少约3万立方米的地表径流。这不仅降低了市政排水系统的压力，还为周边绿化提供了充足的水源，大幅度降低了夏季道路温度。

武汉市江夏区的实践则突出体现了雨水花园的效果。在一处面积约500平方米的雨水花园中，每年可净化处理约2000立方米的道路径流。水质监测结果显示，经处理后的雨水中悬浮物去除率达到90%，总磷去除率超过60%。这一成果充分证明了海绵城市措施在改善水环境质量方面的积极作用。

结语：这些案例充分证明，海绵城市理念下的城市道路排水系统优化措施具有显著的实际效果。未来，我们需要进一步完善评估体系，建立长期监测机制，为海绵城市建设的持续推进提供科学依据。

参考文献

[1]霍发政海绵城市在市政道路设计中的应用分析[J].中国科技信息.

[2]张中宏.海绵城市建设理念下市政道路设计要点分析[J].运输经理世界.

[3]王文娟.基于海绵城市理念的市政道路设计研究[J].运输经理世界.