城市道路是城市空間的重要組成部分，也是徑流及其污染物產(chǎn)生的主要場所之一，城市道路海綿城市建設應采用凈、滲、蓄、緩排的系統(tǒng)模式。隨著城市化進程不斷加快，城市道路面積不斷增加，道路硬化用地面積占城市建設用地面積的15%~20%。目前在城市道路建設中，以滿足城市道路功能為前提，在雨水控制和利用思路上主要體現(xiàn)了“排”，忽略了對生態(tài)保護的影響。

今天小編就給您介紹兩個案例，帶您了解融入海綿城市理念的道路設計應該怎么做~

案例一：廈門某改建道路

1、工程概況

1.1項目概況

該城市道路位于廈門海綿城市建設試點區(qū)中西部，總體呈南北走向，本次設計長度650m。道路原狀機動車道寬7.5m，人行道寬3.5m，綠化退線寬8~10m，周邊地塊主要為廠區(qū)、綠化用地，改造前現(xiàn)狀見圖1。

本次設計主要圍繞海綿城市這一理念，改變傳統(tǒng)的雨水收集排放系統(tǒng)，即路面雨水→雨水口→雨水口連接管→檢查井→市政管網(wǎng)的“快排”系統(tǒng)，綜合運用透水鋪裝、路緣石開口、植草溝、生物滯留等工程措施，將路面的雨水通過低影響開發(fā)設施使其在雨水徑流量控制、面源污染控制和排水防澇方面取得效果。

1.2設計標準

（1）雨水年徑流總量控制率。通過海綿城市方案設計，使本條城市道路年凈流總量控制率達到70%，即滿足26?8 mm雨水不外排的建設要求。

（2）雨水年徑流污染控制率。綜合考慮廈門市初期雨水污染實際和城鎮(zhèn)排水受納水體水環(huán)境容量，參考國內(nèi)外城鎮(zhèn)初期雨水截流量，雨水利用設施的徑流污染控制以盡可能降低水環(huán)境污染為目標，同時考慮初期雨水處理設施規(guī)模。本次設計初期雨水截流量按照10 mm的降雨徑流量計算。

（3）排水防澇標準。采取綜合措施，有效應對50年一遇暴雨。

2、海綿城市系統(tǒng)設計

2.1整體方案

雨水管道均布置于道路中心線下，本次設計保留現(xiàn)狀雨水主管及檢查井，檢查井井蓋標高與設計路面標高保持一致。道路紅線寬度20 m=2 m（人行道）+2 m（生物滯留綠地）+25 m（非機動車道）+35 m（機動車道）+35 m（機動車道）+25 m（非機動車道）+2 m（生物滯留綠地）+2 m（人行道），本方案雨水綜合利用主要是人行道及非機動車道采用透水鋪裝，道路兩側(cè)設置下凹式生物滯留設施，改造斷面見圖2。

2.2生物滯留設施設計

將側(cè)分綠化帶加寬至2.5 m，并做成下凹綠地，路緣石開口，收集、滯留機動車道的匯水。結合本次設計道路的實際情況，推薦采用生物滯留設施，復雜型生物滯留設施可通過化學過程、物理過程、生物過程有效去除徑流初期的污染物。

生物滯留設施結構剖面自上至下為持水區(qū)/沉砂池/擋水堰/雨水溢流井、種植土壤層、砂濾層、卵石層，詳見圖3所示。生物滯留設施中材料參數(shù)見表1。

結合景觀道路沿線兩側(cè)種植錢根喬木的需要，本次設計生物滯留溝種植土壤層厚度采用120 cm。下凹式生物滯留設施主要負責收集和處理沿線相鄰車行道及人行道的徑流雨水。下凹式生物滯留設施收集的雨水優(yōu)先通過下滲進行水質(zhì)和水量的處理（下滲雨水通過卵石層內(nèi)的穿孔管收集）；超出下滲能力的雨水在持水區(qū)持續(xù)蓄積，超量雨水將通過溢流口（溢流口高出持水區(qū)底部20 cm或25 cm）直接溢流至雨水管道系統(tǒng)。

生物滯留設施植物的耐淹時間過長將會影響綠地植物的正常生長，因此在滲透設施容積深度確定以后，需要用綠地的淹水時間進行校核。經(jīng)計算，生物滯留設施空池標準蓄水量排空時間 t0=11.1 h，滿足設計的最大雨水排空時間為24 h。

2.3非機動車道、人行道透水設計

為提高地面透水能力及考慮到環(huán)保，采用透水性硬化地面做法，是提高地面透水能力的有效途徑之一。本項目非機動車道、人行道均采用透水磚材料，以便雨水入滲回補地下水，人行道采用環(huán)保透水性地磚鋪面，由上至下主要結構分別為：8 cm聯(lián)鎖透水磚、3 cm中粗砂找平層、一層400 g/㎡土工布、15 cm C15無砂透水混凝土、12 cm級配碎石，如圖4所示。

圖4人行道透水結構示意

透水鋪裝地面削減污染物的去除效果明顯，相關研究表明對COD、BOD5、NH3-N、TP、TN、SS均有良好的去除效果，能達到地表水Ⅱ類水質(zhì)標準。

非機動車道、人行道均坡向綠化退線。道路兩側(cè)綠化退線范圍均較大，通過道路兩側(cè)的植草溝將路面雨水收集至退線內(nèi)雨水花園滯留下滲。

2.4附屬設施設計

2.4.1路沿石豁口

生態(tài)滯留溝入流系統(tǒng)是生態(tài)滯留溝的一個重要組成部分，其結構可影響到生態(tài)溝的凈化效果、維護和使用壽命。目前應用較普遍的就是在路緣石上預留豁口，將徑流道路滯留溝中。路緣石豁口可按式（1）計算：

結合立箅式雨水口進水量綜合考慮，確定路緣石豁口的開口長度確定為每間隔15 m設置1.5 m的路緣石豁口。道路起點至道路樁號K 0+208段，由于設計道路坡度為1.78%，路緣石開口收集雨水難度比較大，本次設計道路坡度大于1.5%段采用環(huán)保雨水口收集路面雨水。設計路緣石為花崗巖，C15混凝土后背，規(guī)格為15 cm×80 cm×130 cm，本次設計路緣石開口為每15m設置一處開口對路面徑流進行引入，路緣石開口尺寸為80cm×7.5cm，并設置鑄鐵格柵防止異物進入綠地。

2.4.2溢流雨水口

生物滯留設施間隔20～30m設置一處溢流雨水口，當雨水超過海綿城市收納能力時，通過溢流設施排入市政管網(wǎng)。溢流雨水口采用模塊混凝土結構，規(guī)格為680mm×1300mm，溢流口最大過流流量為30 L/s。

2.4.3沉泥槽

路緣石后側(cè)設置8 cm×20cm×12.5cm沉泥槽（PVC沉淀槽），沉泥槽采用鋼筋混凝土底座，底座規(guī)格130cm×30cm×20cm。

2.4.4擋水堰

擋水堰采用卵石堆砌，頂寬為20 cm，底寬40 cm，高度20 cm，基礎50 cm細石混凝土墊層。擋水堰設置于雨水溢流口下游，避免下游就近路緣石開口雨水造成短流，擋水堰根據(jù)雨水溢流口設置間隔約為30 m。城市道路雨水收集系統(tǒng)設計詳見圖5所示。

3、指標校核

3.1雨水年徑流總量控制率校核

定義水量控制比率=（滲透量+空池最大蓄水量）/進水量，可知水量控制比率越高，說明溢流外排的徑流雨水量越少，當水量控制比率值≥1時，說明設施能夠完全控制設計范圍內(nèi)的雨水量而不外排。另外，下凹式生物滯留設施空池標準蓄水量為水池在流入雨水溢流口所需要雨水量，超出空池標準蓄水高度的雨水通過雨水溢流口流入雨水管道系統(tǒng)。取機動車道徑流系數(shù)取0.9，則雙側(cè)2.5生物滯留溝對雨水徑流量控制能力見表2。

由表2可知，按照海綿城市要求年徑流總量控制70%設計降雨量條件下的生物滯留溝都不發(fā)生溢流，能滿足海綿城市的徑流總量控制目標。

3.2初期雨水污染的控制校核

設計按照每延米生物滯留溝處理其側(cè)面車行道、人行道相應每延米的初期雨水量計算。另外，定義空池最大蓄水量為水池在不考慮下滲和溢流口外溢情況下的最大蓄水量。當空池最大蓄水量≥初期雨水徑流控制量時，說明設施能夠完全控制設計范圍內(nèi)的初期雨水攜帶的污染物量。在降雨后期或者降雨停止后，設施內(nèi)滯留的污染物將通過設施內(nèi)的植物吸附分解，或土壤及填料的過濾等方式得以有效地去除。生物滯留溝對初期雨水污染控制能力見表3。由表3可知，本次設計中的雙側(cè)生物滯留溝能夠完全控制設計范圍內(nèi)的初期雨水污染。

3.3滲透設施設計校核

生物滯留設施植物的耐淹時間過長將會影響綠地植物的正常生長，因此在滲透設施容積深度確定以后，需要用綠地的淹水時間進行校核。綠地淹水時間與持水深度、土壤滲透系數(shù)有關，校核是按照最不利情況進行計算，即空池標準水深（滲透設施蓄水高度達雨水溢流口）時，雨水全部下滲所需的時間，見式（2）：

經(jīng)計算，生物滯留溝空池標準蓄水量排空時間 t0=11.1 h，滿足設計的最大雨水排空時間為24 h的要求。

3.4排水防澇能力校核

本設計中采用的海綿城市工程措施不改變傳統(tǒng)設計中的雨水管道系統(tǒng)（雨水管道系統(tǒng)設計重現(xiàn)期標準為3年一遇），雨水通過開口路緣石進入綠地，并在綠地沿線設置沉淀槽/沉砂池、溢流雨水口等排水構筑物，溢流雨水口與市政雨水排水系統(tǒng)相連，路面降水經(jīng)過綠地滲透后利用雨水系統(tǒng)進行排放。

4、維護及管理

4.1基本要求

（1）應建立健全低影響開發(fā)設施的維護管理制度和操作規(guī)程，配備專職管理人員和相應檢測手段，并對管理人員和操作人員加強專業(yè)技術培訓。

（2）低影響開發(fā)雨水設施的維護管理部門應做好雨季來臨前和雨季期間設施的檢修和維護管理，保障設施運行正常、安全運行。

（3）低影響開發(fā)設施的維護管理部門宜對設施的效果進行檢測和評估，確保設施的功能得以正常發(fā)揮。

4.2生物滯留設施維護

應及時補種修剪植物、清除雜草；進水口不能有效收集匯水面徑流雨水時，應加大進水口規(guī)模或進行局部下凹等；進水口、溢流口因沖刷造成水土流失時，應設置碎石緩沖或采取其他防沖刷措施；進水口、溢流口堵塞或積淤導致過水不暢時，應及時情理垃圾與沉積物；調(diào)蓄空間因沉積物導致調(diào)蓄能力不足時，應及時情理沉積物；邊坡出現(xiàn)坍塌時，應進行加固；由于坡度導致調(diào)蓄空間調(diào)蓄能力不足時，應增加檔水堰或抬高檔水堰、溢流口高層；當調(diào)蓄空間雨水和排空時間超過36 h時，應及時置換樹皮覆蓋層或表層種植土；儲水水質(zhì)不符合設計要求時應換填填料；由于坡度大導致溝內(nèi)水流流速超過設計流速時，應增設檔水堰或抬高檔水堰高層。具體維護頻率見表4。

案例二：水源保護區(qū)新建道路

1、工程概況

西玉路位于北京市延慶區(qū)西部，南起興延高速公路主線收費站，北至京張公路，是世園會周邊路網(wǎng)系統(tǒng)中的一條南北向骨架道路，該路南端銜接興延高速和京藏高速，北端銜接北京冬奧會的選址區(qū)，其交通功能非常重要。西玉路的建設是配合2019年延慶世界園藝博覽會及2022年北京冬奧會，同時為完善延慶路網(wǎng)結構，為沿線配套設施及村鎮(zhèn)居民出行提供服務。西玉路規(guī)劃為一級公路，規(guī)劃紅線寬50m，設計速度為80km/h，路線總長度14.6km，工程總投資約20億元。

由于西玉路設計線位位于水環(huán)境敏感段，出于保護水體的要求，本道路排水工程方案設計包含以下內(nèi)容：①路面降水徑流收集設施；②危險品等事故泄漏應急處理設施；③初期降水調(diào)蓄、處理、回用設施；④路界內(nèi)坡面降水徑流排水設施等內(nèi)容。

2、設計理念及原則

（1）以海綿城市建設——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建為基本原則，優(yōu)先利用自然排水系統(tǒng)，建設生態(tài)排水設施，充分發(fā)揮綠地、道路等對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，消減徑流污染、節(jié)約水資源、保護生態(tài)環(huán)境。

（2）對工程具體設計方案進行多方案充分論證，提出最佳設計方案，減少占用農(nóng)田耕地等、減少工程投資、減少對周邊環(huán)境的影響。

3、設計標準及要求

3.1路面排水工程設計標準

（1）路面及橋區(qū)排水設計降雨重現(xiàn)期5年，徑流系數(shù)0.95。

（2）路界內(nèi)坡面排水設計降雨重現(xiàn)期15年，徑流系數(shù)0.35。

3.2《公路排水設計規(guī)范》（JTG/TD 33-2012）對水環(huán)境敏感路段保護水體的要求

（1）路面表面徑流采取集中收集處理，收集處理設施采用防滲措施。

（2）集中處理設施采用多功能處理池、人工濕地或干式沉淀池等設施。

4、路面降水徑流收集設施設計方案

依據(jù)《公路排水設計規(guī)范》，在水環(huán)境敏感路段對路面降水徑流進行集中收集處理，收集管路采用防滲措施。以下對常用的管道和明溝兩個方案做比較論證。

4.1管道方案

敷設排水管道及在路面設置雨水口的方式對路面降水徑流進行收集。為了減少雨水口管敷設長度、減少雨水管道管頂覆土厚度（即減少道路路基填方高度），采用道路兩側(cè)分別鋪設排水管道，兩側(cè)敷設位置位于道路兩側(cè)綠化帶下。管道設計坡度隨道路設計坡度（本道路最小設計縱坡為3‰）。根據(jù)計算，管道長度在1 km范圍內(nèi)：設計管徑D=500 mm；1～2 km范圍內(nèi)：設計管徑D=600 mm；在道路豎向低點兩側(cè)管道匯集后采用D=800 mm管徑雨水管排入道路外側(cè)設置的雨水集蓄、凈化處理設施。如圖1所示，在道路中線兩側(cè)各21.13 m處的綠化帶下布置雨水管道。

4.2明溝方案

在行車道外側(cè)每隔一定距離設置急流槽，排入道路兩側(cè)綠化帶內(nèi)（下凹式）設置的集水溝，集水溝設計坡度隨道路設計坡度（本道路最小設計縱坡為3‰）。1 km范圍內(nèi)：集水溝設計斷面尺寸為W×H=500 mm×500 mm；1～2 km范圍內(nèi)：集水溝設計斷面尺寸為W×H=600 mm×600 mm；在道路豎向低點設置D=800 mm橫向排水管，將兩側(cè)集水溝匯集的水排入道路外側(cè)設置的雨水集蓄、凈化處理設施。如圖2所示，在道路中線兩側(cè)各21.13 m處的綠化帶（下凹式）布置雨水明溝。

4.3方案比選

以上兩個方案都可以做到對道路路面降水徑流集中收集，并且均具有防滲功能。但是由于設計道路兩側(cè)村鎮(zhèn)密集，相交路口較多，集水溝在通過路口時還是需要設置過路涵洞聯(lián)通，勢必增加了下游集水溝的深度，實現(xiàn)連續(xù)明溝排水難度較大，所以確定采用管道排水方案。

5、危險品等事故泄漏應急處理設施設計方案

為了防止在道路運輸過程中由于事故產(chǎn)生的危險品泄漏對周邊環(huán)境特別是水環(huán)境的污染，應對泄漏的危險品進行收集貯存并及時外運處理。貯存有效容積按不少于5倍油罐車容積設計，按運輸能力20 m3的罐車5倍容積計算，即其有效容積為100 m3。以下對管道貯存和常用的應急池貯存方案做比較論證。

5.1排水管道臨時貯存方案

在道路排水管道的末端設置閘門井（W×B=1.5 m×1.5 m），平時常開，遇事故后，迅速關閉閘門，將危險液體暫時貯存在閘門上游的管道中，同時派清理車至閘門井處及時將危險液體抽出外運處理。以道路管道設計管徑D=600 mm，縱坡設計i=0.003，管頂覆土深度H=0.9 m，在可貯水管道長度L=300 m，雙側(cè)管路總共可貯存有效體積約為170 m⊃3;。詳見圖3道路排水管道臨時貯存方案示意。

5.2應急處理池方案

應急池的工作原理是：在發(fā)生危險品泄漏后，打開應急池進水閘門，將排水管道收集的污染液體排入應急池，由清理車外運處理，過后需對管道和應急池進行清洗處理。其應急池設計尺寸為L×B×H=10 m×10 m×2.7 m，占地面積約150 ㎡。

5.3方案比選

排水管道臨時貯存方案，僅在道路外側(cè)設置一閘門井，占地約5 ㎡，而應急池方案需占地約150 ㎡且投資較大。同時應在運行管理階段加強非工程措施保護水環(huán)境，比如交通安全管理，減少由于交通運輸事故發(fā)生這種小概率事故等造成的危險品泄漏。所以從占用土地資源和投資費用兩方面來比較，排水管道臨時貯存方案的優(yōu)勢較明顯。

6、初期降水調(diào)蓄、處理、回用設施設計方案

對道路路面降水進行調(diào)蓄、處理和回用作為綠化水源，為了減少占用道路兩側(cè)耕地，擬采用多功能雨水凈化池設計方案。

6.1多功能雨水凈化池有效容積確定

根據(jù)《海綿城市建設技術指南》中，北京市年徑流總量控制率80%時，其對應的設計降雨量為27.3 mm。以西玉路1 km長度路面（行車道）寬度為24.5 m，其匯水面積約為24500 ㎡，雨水體積（即雨水凈化池有效容積）V=24 500×27.3/1 000=669（m⊃3;）。

6.2綠化灌溉用水量計算

綠化次澆灌用水量：2 L/（ ㎡·次）；綠化澆灌用水保證率：75%；綠化澆灌面積：25 500 ㎡（以1 km道路長度計）；設計保證率條件下，綠化年需水量：510 m⊃3;；蓄水工程損失系數(shù)：0.06；蓄水工程容積系數(shù)：0.75。

計算可得：蓄水工程有效容積為407 m⊃3;。

從以上計算可知，按北京市年徑流總量控制率80%設計的雨水凈化池有效容積為669 m⊃3;，也同時滿足道路綠化澆灌要求的回用水蓄水體積。

7、路界內(nèi)坡面降水徑流排水設施方案設計

路界內(nèi)坡面降水包含路基坡面及路基兩側(cè)坡向道路一側(cè)的坡面降水徑流。本工程道路兩側(cè)現(xiàn)狀地面多為耕地，地面縱坡較為平緩。本次方案設計中道路路基兩側(cè)設置植草溝，植草式排水溝具有減緩徑流峰值的作用，也能很好地融入周邊環(huán)境，且工程費較低。

8、結論

根據(jù)圖4所示路面降雨徑流通過設置在路邊的雨水口收集進入道路兩側(cè)綠化帶下設置的雨水管道，正常情況下通過閘門井進入雨水凈化池，對初期降雨進行調(diào)蓄、處理，根據(jù)需要將處理過的雨水回用于道路綠化和其他市政雜用水。超標準雨水超越至自然水系。道路路基及兩側(cè)坡面降水徑流則通過設置在道路兩側(cè)的植草溝直接排入自然水系。發(fā)生事故時，則關閉閘門，將危險污染物臨時貯存在雨水管里，同時在閘門井處進行抽排，并外運處理。

本文內(nèi)容來源《基于海綿城市理念的城市道路設計方案探討》，作者：王寧；《海綿城市理念在道路排水設計中的應用》，作者：鄧衛(wèi)東。微信對原文內(nèi)容有刪減，原文刊登在《給水排水》2016年11期