海绵城市理论下市政道路工程应用的研究探究实践

海绵城市理论下市政道路工程应用的研究探究实践

王继忠

辽宁省市政工程设计研究院有限责任公司 辽宁省沈阳市 110006

摘要：随着我国经济的快速发展和社会的进步，城市建设进程十分迅速。人们生活水平的提升促使人们对城市的要求越来越高，因此城市在发展和建设的过程中需要与时俱进，不断创新建设理念，从而提高城市建设的质量和效率。在城市化建设和发展中运用的海绵城市理念是新的发展理念，海绵城市理论主要是指城市在对环境变化进行适应或者是对雨水等自然灾害进行应对时表现出较强的弹性，从而不仅能够收集和储存雨水，同时也能够在适当的时候将储存的雨水进行释放，确保城市用水平衡。当前我国很多城市建设中都进行了海绵城市理论的应用，并取得了良好的效果。本文主要就海绵城市理论下市政道路工程应用进行分析和研究。

关键词：海绵城市；理论；市政道路；工程应用

在城市化发展不断加快的背景下，城市建设也不断呈现出各种问题。随着社会经济的发展，现代化城市有了新的代名词，即硬化，我们随处可见城市里各种繁荣景象，宽阔的道路、高楼大厦等，这些都是在城市发展和建设中追求的目标，然而在发展和建设的过程中也不断出现各种问题，影响到人们的长远生活，比如说城市内不断加重的内涝问题，有相当多的城市发展正面临着严重的内涝问题。产生城市内涝的主要原因有：填河还耕导致大自然天然的蓄水设施被严重破坏；城市在发展中，老城区传统的排水系统无法与城市快速发展和扩张的节奏相适应；城市的地表不断增加的不透水率，导致地表径流量扩大，进而对排水管道的运行造成极大的压力，同时导致城市内涝现象不断升级。城市的发展和壮大不仅加大了城市排放雨水和污水的压力，同时频繁发生缺水现象，导致城市发展的背后也不断出现问题影响到居民的日常生活。所以，国家针对城市发展中内涝和缺水问题，积极寻找措施缓解城市的用水压力，其中的南水北调工程是比较成功的措施之一。然而为了满足城市排水需求，单纯依靠管道排水是不够的，加强对洪水和雨水的管理，进一步调水蓄水，海绵城市理论发挥着重要的作用，并在城市建设中得到广泛应用和推广。海绵城市理论主要是指城市像海绵一样收集、渗透并净化、储存水分，在必要时对水分进行释放。当前我国主要是从2012年提出海绵城市理论，并在2013年底由国家最高领导人的首次公开提出，随后在全国逐步试点建设相关的工程项目^[1]。

1设计海绵城市的思路

在城市发展和市政道路工程建设中应用海绵城市理论，其设计思路主要体现在以下几点：首先是在开发建设城市的过程中确保地表的不透水率得到降低；其次是避免出现围湖造田现象，对自然的生态水系进行保护；第三，合理应用雨水的渗透性，对雨水的径流时间进行适当增加，从而减少开发建设地块行为影响到周边环境的生态水系；第四，在城市建设中与绿化景观相结合，不仅要对雨水问题进行解决，同时还需要确保对城市生态景观工程进行美化和改善。在市政道路工程建设中与海绵城市理论相结合，在设计道路建设施工图时，会将强渗透管或者是卵石渠设置到道路的绿化带，或者是在道路建设中进行雨水花园或者是植草浅沟的设置，进而能够对车行道路表面的积水进行及时的收集和排除；选择具有透水性能的材料铺设人行横道，将透水砖材料用于道路表面层铺设，透水混凝土用于基层铺设，同时在人行道的衔接设计中设计生态型树池；在道路的红线两侧预留位置作为绿化带，用植草浅沟或者是雨水花园等美化绿化带，及时将雨水进行汇集，通过一定的净化处理，将雨水向附近河道进行排放。

2海绵城市理论的概念

海绵城市理论主要是指城市在发展中如同海绵对环境变化和自然灾害发生带来的影响进行合理适应，体现出弹性适应模式，即在多雨的季节能够科学吸水、蓄水、渗水和净化水，并将处理好的雨水进行储存和再次使用。在市政道路工程建设中应用海绵城市理论需要严格按照要求和一定的原则，其中在运行海绵城市发展的过程中也需要科学控制自然环境，在确保城市具有排水防涝功能的基础上有效地储存、渗透并净化雨水，在城市缺水状态下充分利用储存的雨水资源，从而达到保护环境的目的，促使城市与自然和谐发展。此外，在海绵城市理论应用的过程中也需要统筹安排不同系统的工作，其中需要协调水循环的环节，包括对地表水、自然降水以及地下水的使用，这些不同类型的水循环利用过程具有长期性和复杂性特点。此外，在建设海绵城市的过程中也需要积极开发雨水统筹发展系统、超标雨水的径流排放以及城市雨水管道系统。合理开发雨水系统，能够有效地控制雨水的径流总量，该系统能够科学地进行雨水渗透、调节、转输、储存和净化等；城市雨水管道系统也就是传统的排水系统，该系统与雨水开发系统结合应用可以有效地收集、排放和传输雨水；超标雨水的径流排放系统主要是通过调节雨水径流，也就是对自然水体、行泄通道、深层隧道、调蓄池、多功能调蓄水体等自然渠道或者是人工构建的设施和途径进行综合选择，从而科学排放雨水。雨水相关的处理系统并不是单独存在和应用的，三种雨水处理系统之间是互相依存和补充的关系，相互之间联系较多，在城市建设中，尤其是在海绵城市的建设中发挥着重要的作用

^[2]。

3海绵城市理论应用的优势分析

在市政道路工程建设中应用海绵城市理论，首先需要对传统的道路排水系统进行分析，不难发现，在降雨季节中，雨水中含有较多的污染物，大多数雨水并未经过任何处理就向周边的水系流入，导致周边自然水环境受到严重污染。在城市发展中，雨水主要是通过内排水管道向周围河道中排除，这些雨水无法向地表进行渗透，进而导致无法有效地通过地下水进行及时供水，降雨强度较低，不同区域会迅速汇集雨水，进而增加了城市排水管道的排水压力，很容易增加城市出现内涝现象的几率，同时也增加了排雨水的难度。此外，城市道路建设中的清洁和绿化等工作需要大量的水，若是直接排放雨水，无法有效地循环利用雨水，也容易造成浪费水资源的现象。针对传统排水管道应用中的问题，海绵城市理论的应用能够有效地缓解相关问题，海绵城市道路很容易促使雨水通过表层向地下渗透，从而确保地下水有足够的供水能力。同时，海绵城市道路能够提高雨水滞留和渗透的能力，通过不同渠道排放雨水，对雨水进行循环利用，从而科学运行城市的各种排水系统，不仅对雨水进行合理净化，减少雨水带来的生活污染和对道路的侵蚀，从而有效地控制自然污染等问题。

4市政道路工程建设中应用海绵城市理论的重要性

在城市发展和建设中，相关部门开展市政道路工程建设和相关的配套基础设施建设中要求集中进行工程建设和改造，其中在市政道路工程建设中运用海绵城市理论，将其运用到道路设计工作中，可以对城市的道路排水系统进行完善和改进，同时确保城市道路的排水设施和系统具有丰富的水渗透、储存、滞留、净化和排放等性能，进而对城市生态环境进行改善，对城市建设和发展中道路与生态环境建设之间的矛盾进行解决，循环利用各种水资源，从而对城市的用水问题进行缓解，协调推动城市水资源的协调利用工作。在市政道路工程建设中，海绵城市理论得到广泛应用，并逐渐成为工程建设的主要指导思想，对传统的城市道路设计与建设模式进行创新和改进，同时加强设计城市雨水径流的收集和排放系统，严格按照保护环境的原则协调维护城市环境，对城市的生态环境进行改善；同时将海绵城市理论应用到城市道路设计工作中，能够集中调查城市出现水资源问题的原因，并深入研究相关内容，结合收集和整理的资料，合理设计城市水循环系统，对城市蓄水压力进行降低，同时提高实际利用水资源的效率，避免城市出现旱涝等自然灾害对居民的生活造成的影响。此外，海绵城市理论在市政道路工程建设中的应用也能够对城市道路进行美化和改善，不仅能够确保城市道路交通运输安全，同时也能够对设计的城市道路结构进行优化，确保城市道具具有美观和实用双重功能^[3]。

5市政道路工程建设中海绵城市理论的具体应用分析

5.1在设计城市道路工程绿化带中应用海绵城市理论

在市政道路工程建设中设计道路绿化带不仅能够起到环境美化的作用，同时能够方便道路进行排水。在设计绿化带的过程中，设计人员需要重点考虑绿化带的排水功能，因此绿化带的高度需要与周边道路的高度低，同时设计的坡度整体呈现向下的趋势，这样城市在发生洪涝等自然灾害时，水能够向绿化带流入，进而不仅确保绿化带中种植的植物得到充分的水分，土壤也能够充分吸收流入下水道的水，加强了水资源循环利用，同时也能够有效地控制水资源利用的成本，因此很多城市在道路建设中也充分设计和运用绿化带。在绿化带设计中选择植被类型，也需要设计人员提前了解并考察不同地区的地质条件和气候环境，结合相关部门做出的综合考察结果，同时也需要与植被的整体效益和美观性因素进行结合，进而选择合适的植被。设计人员在对不同地区适合生长的植物类型进行考察时，需要注意确保植物能够充分融合到当地的自然环境，不仅能够发挥维护当地自然环境的作用，同时还需要确保绿化带顺利排除积水^[4]。所以，设计人员还需要清楚认识和了解选择种植的植被，对不同物种之间的依存关系进行了解，进而最大化发挥不同植物品种的优势。

5.2在设计城市道路工程人行道中应用海绵城市理论

在市政道路工程建设中应用海绵城市理论，人们选择道路施工的材料有更多的变化和选择，在过去城市道路建设中选择的道路施工材料大多是没有较好的渗透性，这样就导致在雨水较多的季节里，路面很容易出现雨水淤积现象，路面出现打滑、反光灯问题，甚至会造成交通安全事故。海绵城市理论的应用，人们在道路施工材料的选择上更倾向于施工材料具有良好的渗透性能，这样在多雨季节，道路可以快速下流积水，避免道路出现积水现象，同时也能够对雨水资源进行科学储蓄。因此在人行道设计中需要科学设计应用具有良好渗透性的材料，或者是对道路基层坡度进行改善，合理设置管道等基础设施，进而避免道路出现积水现象，影响到人们的出行安全^[5]。

5.3在设计城市道路工程绿地衔接中应用海绵城市理论

在城市发展和建设中，不同地区的城市降水量是不同的，部分地区因为气候条件导致常年降水，过去的道路工程排水系统无法满足实际地面承载的降水量，将会导致当地出现内涝等问题，所以，在市政道路工程设计过程中需要提前对当地的降水和储水情况进行了解，同时对相关的技术重难点进行充分分析，进而合理设计当地的绿地衔接部分。设计人员在设计中不仅要初步分流积水，同时还需要对水流速度等进行控制和设计，确保充分沉降和过滤积水中的石子、淤泥等，通过专门的区域排放这些积水，并有效地处理积水，起到良好的排放功能。部分地区可能降水量较少，所以在实际绿地衔接设计中也需要根据当地实际的降水情况，遵循因地制宜的原则合理进行下水管的设计安置，从而促使积水向湿地进行排放。此外，部分地区若是降雨量较多，很少发生旱涝等自然灾害，设计人员也需要科学运用相关的技术方法，有效利用积水资源，例如可以向绿地系统中排放积水，促使水资源循环利用，同时对环境进行保护；设计树木花草等绿地种植也能够过滤和缓冲积水，在植被表面将积水中的石子、淤泥等杂质进行滞留，在对水资源进行净化处理之后循环利用水资源

^[6]。

5.4在设计市政道路工程道路横断面中应用海绵城市理论

与传统市政道路设计模式不同，应用海绵城市理论设计市政道路过程中会优化设计路面坡度，并通过道路坡度将雨水向凹形分区进行排放。浅层土壤吸收水分达到饱和之后，设计雨水格栅收集多余的雨水，并向主雨水管道流入，将渗流井在主雨水管线周边设置，通过渗流井将收集的雨水向深层土壤进行渗透，进而补充地下水。在设计道路横断面的过程中还需要考虑选择合适的路面材料，一般市政道路路面施工的材料就是水泥混凝土和沥青，但是在设计应用海绵城市理论的过程中，还需要对路面材料进行科学选择，以适应道路设计和应用需求。此外，为了确保道路路面具有较强的渗透性，在设计中还需要确保路面水能够向基层流入，进而朝着附近的排水设施进行排放，或者是通过路面向路基排放路面水。虽然上述方法能够有效地对排放路面水问题进行解决，并对路面水径流进行减少，然而却无法有效地解决吸收、储备、渗透和净化水的问题。一般在设计道路横截面的过程中需要重点考虑影响上述问题的各种路面材料，尤其是在道路主干道将会有众多车流量以及重荷载，因此无法设计透水路面，因此在具体的路面设计中，还需要根据实际需求，确保选择的沥青路面材料具有较好的环保性能和较高的强度。除此之外，设计人员在运用海绵城市理论的过程中还需要做好渗透铺装工作的设计。在过去市政道路工程建设中由于使用大量的混凝土、水泥等材料，虽然对城市交通运输起到改善和美化的作用，但是同时也影响了城市的生态环境和气候^[7]。合理设计渗透铺装，在市政道路设计和建设中铺装透水砖和透水混凝土，能够确保快速将雨水向地下进行渗透，对地下水进行补充，同时确保土壤有一定的湿度，对城市热导效应进行缓解，进而对城市的生态环境进行保护。渗透铺装的设计形式具有较强的适应性，操作方便，可以充分根据城市道路的车流量和路基灵活设置渗透装置，进而对雨水进行合理收集，同时对水源进行净化。然而维护渗透铺装的成本你较高，所以还需要合理设计市政管网，进而将对多余的雨水进行排放^[8]。

5.5在设计市政道路工程道路衔接中应用海绵城市理论

在设计市政道路工程的过程中，设计人员需要对道路以及道路两侧绿地、绿化带等设施进行合理的衔接设计，从而避免重复设计绿地设施，充分发挥基础设施的功能。在道路衔接设计过程中，设计人员不仅要做好人行道绿化带的衔接设计，积极设计种植绿植和灌木，确保绿化带结构具有连续性，同时按照道路绿化建设的相关条件和要求，结合实际情况进行生态树池的建设，增加透水装置的建设，从而集中收集、储存和处理路面的雨水径流，借助透水装置，向地下水进行雨水渗透，从而补充地下水，对市政道路周边的土壤土质进行改善，同时加强对雨水的净化，确保绿化带设计种植的植物健康生长；此外，设计人员还需要做好道路与绿地之间的衔接设计，在确保路面有储存和调节雨水功能的基础上，整体设计研究如何对雨水进行分流，将雨水径流的流量和速度进行降低，同时加强过滤和沉淀雨水，科学运用拦截、净化和渗透雨水技术，有效拦截雨水中的污染物，从而提高市政道路周边设施净化和处理雨水的效果^[9]。

5.6在设计市政道路工程附属设施中应用海绵城市理论

在市政道路工程建设中应用海绵城市理论，相关单位还需要做好对附属设施的设计工作，设计人员将海绵城市理论与实际情况进行结合，坚持以实际道路情况为设计的主要原则，对道路周边的附属设施进行合理设置，同时设计人员还需要对工程道路的建设区域进行分析和考察，合理设计市政道路周边的路路肩沟、路缘石、植草沟、侧石、排水管、下沉式绿地等设施，并完善制定附属设施建设和施工规划^[10]。设计人员在海绵城市理论以及通透、隔离概念的指导下，合理设计路缘石，进而有效阻隔雨水，分离车辆和人流；合理处理道路测地，并进行路肩沟设计，确保市政道路具有良好的渗透和净化雨水的功能；合理设计植草沟，通过植物净化处理雨水，确保道路与周边设施相互协调，共同作用。具体而言，市政道路附属设施设计中需要做好以下几点：

5.6.1在设计市政道路工程路缘石和路肩边沟中应用海绵城市理论

传统的道路路肩边沟施工中主要是使用水泥材质进行施工，然而这种材料在后期长期使用过程中发现并没有较强的渗透性，同时也容易导致路面出现淤积现象，无法对积水进行净化，因此在路肩边沟的设计中选择使用植被，进而不仅起到良好的渗透作用，同时更加美观，对积水进行科学净化。在设计路缘石的过程，需要注意根据施工现场实际的路况，因地制宜进行平缘石和立缘石的设计和铺设，同时合理设置间隔，并做开孔设计，从而提高路面的排水性能。路缘石的设计不仅达到美观作用，同时能够对道路积水进行引导，对道路边沿进行保护。

5.6.2设计侧石

将海绵城市理论贯穿到侧石设计工作中，在侧分带进行开口式侧石的设置，通过开口式侧石，雨水能够向侧分带的下凹式绿地进行流入，从而在雨水管中渗透多余的水。

5.6.3设计排水管渗透

为了加强PVC管填充，提高排水管的渗透性能，当前在设计中主要是采用使用的多孔材料需要具有较小粒径，同时通过多孔层整体协调路面的积水问题。设计这种类型的排水管具有较好的透水性能，同时占地面积少，因此在市政道路建设中广泛应用使用排水管，然而在具体施工中需要清理碎石，否则将有可能导致排水口出现碎石堵塞现象，进而限制排水管的渗透作用^[11]。

5.6.4设计植草沟

在市政道路工程建设中设计植草沟，主要是设计地表沟渠，并种植植被，确保地表沟渠保持一定的水量。在设计中主要是设计干式和湿式植草沟两种，植草沟的渗透作用较强，因此当地区具有较大降雨量或者是高坡绿地的渗透能力有限，可以通过植草沟渗透雨水，通过植草沟内设计的植物和土壤进行雨水截流，从而减缓雨水径流的速度。在设计植草沟的过程中，在下游进行下凹绿地的设计，从而对雨水进行充分收集和储存，并在干旱季节及时释放储存的雨水。设计植草沟的建设和维护保养成本低，可以结合城市绿化带进行整体设计规划，从而整体提升城市自然景观的质量，相关单位可以打造城市湿地，提供栖息地给野生动物，并在城市发展中大范围进行推广。当前我国部分省会城市已经开始在设计市政道路工程建设中应用植草沟，并取得了良好的效果。值得注意的是，在具有较小汇水面积的地方适合建设植草沟，在市政道路建设中主要是在城市绿地或者是停车场、小区内道路等不透水路面设计植草沟。

5.6.5设计下沉式绿地

在市政道路工程建设中应用海绵城市理论中设计下沉式绿地，可以将雨水溢流口设置在绿地中，在高于绿地、低于硬化地面高程的位置设计雨水口。一般在市政道路建设中的停车场、广场等周边进行下沉式绿地设置，从而将周边硬化地面的雨水径流进行汇集，对雨水径流进行截留和净化，同时通过雨水溢流口将雨水向雨水管网进行排放。在设计下沉式绿地时，一般绿地的高程比周边硬化地面的高程矮5到25公分。下沉式绿地在市政道路工程建设中主要起到减缓洪涝灾害发生、对雨水径流量进行削减以及增加土壤含水量的作用^[12]。

5.7在设计市政道路工程生物滞留设施设计中应用海绵城市理论

在市政道路工程设计中在较低地势地区域设计生物滞留设施，同时进行微生物、土壤和植物地设置可以起到良好的雨水渗透和净化作用。在海绵城市理论指导下设计生物滞留设施，根据设施的难易程度可以分为简易型和复杂型两种设施形式，一般会在设计中将其在建筑道路、城市绿化带以及停车场周边的绿地选择设计生物滞留区域，若是当地雨水径流产生严重的污染，则选择设计复杂型的生物滞留设施，同时合理设计沉淀池和植草沟预处理雨水径流，将雨水中的较大颗粒污染物进行过滤，进而避免伤害到植物。部分城市在建设海绵城市方面取得了一定的效果，并将城市中心路段改造设计成为绿化带，合理设置了生物滞留区域，对雨水中较大污染颗粒进行及时拦截，收集雨水后并及时进行净化处理，方便后续循环利用净化后的雨水。生物滞留设施有较多的形式，在实际市政道路工程设计中结合景观和生物支流设施，能够有效地控制工程建设和维护成本。然而若是在较陡峭地势或者是较高岩石层和地下水位的区域设置生物滞留设施，还需要加强换土、防渗等措施的应用，从而避免发生次生灾害和安全事故。

6市政道路工程建设中海绵城市理论的应用展望

海绵城市理论在城市发展和建设中的应用具有突破性的进展，该理论能够对现代化城市发展中遇到的洪涝灾害、资源短缺等问题进行缓解，确保循环使用水资源，对自然环境进行保护，推动人与自然和谐发展。当前市政道路工程建设中，海绵城市理论的应用还没有专门设置规范进行约束和肯定，在具体应用海绵城市理论的过程中，相关部门还需要根据城市实际发展的情况分析，充分结合我国国情和地区发展特点，改善并优化海绵城市工程建设，有针对性设置工程规范，尤其是根据实际情况合理选择具有较好渗透性能的材料，合理设计下沉式绿地，增加植被的设计，确保城市具有较好的储水和净化功能，循环利用水资源^[13]。

7市政道路工程中海绵城市理论应用的注意事项

在市政道路工程建设中应用海绵城市理论需要注意：第一，严格按照相关规定、标准和要求开展各项工程建设工作，在具体开发道路设施的过程中需要确保进水口有下凹设计装置，从而提高设施的进水效率，同时加强设置防冲刷设施；第二，部分市政道路工程的道路高程低，将会对道路开发设施造成影响，因此为了最大化发挥溢流排放系统的功效，还需要将其连接到城市的排水系统，形成完整的水循环系统进行运行；第三，在建设市政道路设施的过程中也需要注意做好防渗漏工作，采取合理的措施加强防渗控制，进而确保道路的可靠性和安全性；最后是合理设计开雨水调蓄设施，同时配套建立预警系统和警示标志，从而避免路面积水危害到公共安全^[14]。

8结语

总之，在城市建设和发展中加强道路工程建设是非常重要的，因此在市政道路工程设计中需要科学运用海绵城市理论作为指导思想，确保设计的市政道路的安全性、排水性以及美观性符合要求，同时避免道路使用中出现积水问题，甚至是引发安全事故，切实保障人们的出行安全。在市政道路工程设计和建设中应用海绵城市理论，不同部门需要相互配合和协调，对国家规定的相关政策和措施进行落实，确保市政道路在水的吸收、储蓄、排放、净化和循环使用方面发挥最大化作用，合理使用与水资源，对地下水进行补充，对城市内涝问题进行缓解，从而对城市水环境进行改善，推动现代化城市的快速、可持续发展。

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