海绵城市背景下市政道路给排水设计研究

海绵城市背景下市政道路给排水设计研究

傅春翔

天津市政工程设计研究总院有限公司大连分公司 辽宁大连 116033

摘要：海绵城市是一种新型的城市雨洪管理概念，旨在通过城市规划、建设等手段，使城市像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”。海绵城市能够在降雨时有效地吸水、蓄水、渗水、净水，在需要时将蓄存的水释放并加以利用。例如，通过建设大量的绿色屋顶、下凹式绿地、雨水花园等设施，实现雨水的自然循环和净化利用，减少城市内涝和雨水径流污染等问题。

关键词：海绵城市；市政道路；给排水设计

引言

传统市政道路给排水设计往往只注重排水的速度，这导致雨水资源浪费且易引发内涝。在海绵城市背景下，市政道路给排水设计需要重新考量，要将雨水的收集、净化、利用等功能融入其中，以实现城市水生态的良性循环。

1.海绵城市背景下市政道路给排水设计目标与原则

海绵城市背景下市政道路给排水设计，目标是有效控制雨水径流，减少径流量与径流峰值，如利用透水路面、下凹式绿地等设施让雨水下渗、滞蓄。要改善雨水水质，道路上雨水会携带杂质，可通过植被过滤、生物净化等方式去除污染物。还需防止内涝，确保暴雨时道路排水顺畅。

设计原则为生态优先，尽量运用自然生态系统的功能，像植被的截流、土壤的渗透来处理雨水。因地制宜，根据不同地域的降水、地形、土壤等条件设计，比如干旱地区注重雨水收集，多雨地区侧重排水速度。同时遵循系统性原则，道路给排水应与城市整体给排水系统相协调，保障雨水合理流动与处理。

2.市政道路给排水系统组成要素分析

市政道路给排水系统包含多个重要组成要素。雨水收集系统是关键部分，包括路面雨水收集和道路绿化区域雨水收集。路面可通过透水性材料及路缘石开口收集雨水，绿化区域的下凹式绿地和生物滞留池也能有效收集。雨水传输系统中，管道和沟渠的设计至关重要，管道管径、坡度需合理规划，沟渠可采用生态化设计。雨水调蓄系统如雨水塘和雨水湿地，能对雨水进行存储和调节，其选址、容积计算及植物配置都有讲究。雨水排放系统要优化排放口设计，考虑与城市水系衔接，同时制定超标雨水排放策略。

3.基于海绵城市理念的市政道路给排水设计具体措施

3.1横断面设计

3.1.1不同车道与绿化、排水设施的布局优化

在海绵城市理念下，优化不同车道与绿化、排水设施的布局至关重要。对于车道布局，应根据车流量和道路功能合理规划车道宽度，例如在城市支路可适当减小机动车道宽度，为绿化和排水设施腾出空间。绿化布局方面，可增加中央分隔带和道路两侧的绿化宽度，采用下凹式绿地、雨水花园等形式。下凹式绿地能有效收集和滞蓄雨水，减少地表径流。在排水设施布局上，应与绿化设施相结合。雨水口可设置在绿地内或靠近绿地边缘，这样雨水先经过绿地的过滤和渗透后再进入排水管道，减轻排水管道的负担。同时，在公交站点、停车场等区域，采用透水铺装，使雨水能够就地入渗，并且将这些区域的排水与周边绿化和排水系统相衔接，形成一个完整的雨水管理体系。

3.1.2考虑雨水渗透与收集的道路横坡设计

道路横坡设计在海绵城市的市政道路给排水中有着重要意义。在考虑雨水渗透与收集时，横坡的坡度和方向需要精心设计。横坡坡度应适中，不宜过大或过小。如果横坡坡度太大，雨水流速过快，不利于雨水的渗透和收集，可能会导致雨水冲刷路面，造成水土流失；如果横坡坡度太小，雨水无法及时排走，容易在路面形成积水。一般来说，横坡坡度可设置在1.5%-2.5%之间。横坡方向应与雨水收集设施相配合。例如，当道路一侧设置有下凹式绿地或雨水花园时，横坡应朝向这些雨水收集区域，以便雨水能够自然流入。在横坡的设计中，还应考虑不同路面材料的透水性差异，对于透水性较好的路面区域，横坡坡度可以适当减小，以增加雨水渗透时间，提高雨水渗透量。

3.2纵断面设计

3.2.1与地形相结合的道路纵坡设计

在海绵城市理念下，道路纵坡设计与地形相结合是十分关键的。要充分尊重原始地形地貌，根据地形的起伏来确定道路纵坡。在山地地区，如果地形坡度较大，道路纵坡可顺应地形设置合理的坡度，但要考虑车辆行驶的安全性和舒适性，避免纵坡过大。例如，可设置分级坡度，在陡坡路段采用较小的坡长，并设置缓冲段。在平原地区，地形较为平坦，纵坡设计应考虑排水需求，避免出现积水路段，可设置较小的纵坡以保证雨水能缓慢流向排水设施。同时，结合地形的道路纵坡设计有利于减少土方工程，降低建设成本。并且，这种设计能更好地引导雨水按照自然地势流动，使雨水自然地汇入附近的雨水收集和调蓄设施，如雨水塘或下凹式绿地等。

3.2.2纵坡对雨水径流速度和流量的影响及控制

纵坡对雨水径流速度和流量有着显著影响。当纵坡较大时，雨水径流速度加快，这会导致雨水对路面的冲刷力增强，可能携带更多的泥沙和污染物进入排水系统，径流速度快使得雨水在道路上的停留时间短，不利于雨水的渗透和收集，径流量也会在短时间内增大，增加排水设施的负担。为了控制这种影响，在纵坡较大的路段，可以设置一些减速措施，如设置缓坡段或在路面设置减速带样式的透水结构，降低雨水径流速度。还可以在道路两侧设置植被缓冲带，减缓径流速度的同时过滤污染物。对于纵坡较小的路段，要注意防止积水，可适当加密雨水口的设置，确保雨水能够及时排出，避免因径流速度过慢而影响道路正常使用。

3.3给排水设施的材料选择

3.3.1新型环保、透水材料的应用

在海绵城市背景下的市政道路给排水设计中，新型环保、透水材料的应用具有重要意义。新型透水材料如透水混凝土、透水砖等，能有效提高道路的雨水渗透能力。透水混凝土具有多孔结构，雨水可透过孔隙渗入地下，补充地下水，减少地表径流。透水砖则在人行道、广场等区域广泛应用，其不仅透水性能良好，还具有一定的防滑性。此外，还有新型的排水管道材料，例如HDPE（高密度聚乙烯）双壁波纹管，它具有重量轻、耐腐蚀性强、排水能力强等优点。在雨水收集设施方面，可采用新型的土工布材料，其具有良好的过滤性能，能有效过滤雨水中的杂质，保证收集雨水的质量。这些新型环保、透水材料的应用有助于构建高效的市政道路给排水系统，更好地实现海绵城市的建设目标。

3.3.2材料的耐久性与成本效益分析

材料的耐久性和成本效益是市政道路给排水设施材料选择时必须考虑的因素。从耐久性来看，给排水设施需要长期稳定运行，如排水管道应能承受不同的压力、温度和土壤环境等。像钢筋混凝土管道，虽然初始成本相对较低，但如果在腐蚀性土壤环境中，其耐久性会受到影响，可能需要频繁维修或更换。而HDPE双壁波纹管具有较好的耐腐蚀性，使用寿命较长。在成本效益方面，要综合考虑材料的采购成本、安装成本、维护成本等。例如，新型的透水材料可能采购成本较高，但它能减少雨水径流带来的一系列问题，如减轻排水系统负担、减少内涝治理成本等，从长期来看具有较好的成本效益。在选择材料时，要权衡耐久性和成本效益之间的关系，以达到最优的投资和使用效果。

结束语

海绵城市背景下的市政道路给排水设计是城市可持续发展的关键环节，它综合考虑雨水径流控制、内涝防治与水质改善等多项目标，遵循相关设计原则。通过多种设计措施与合理的材料选择，提升城市应对雨水的能力，实现城市水生态系统的良性循环，推动海绵城市建设进程。

参考文献

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