基于LID低影响开发理念的城市道路排水系统优化研究

摘要：本文根据海绵城市具体建设要求，依托低影响开发理论，针对城市因不透水铺装面积过大引起的排水能力不足、城市内涝等问题，对城市道路进行优化设计，以探索适用的低影响开发设计方案。以天津宝坻区为例，研究了低影响开发优化设计理论，并在此基础上对道路横断面、纵断面以及路基、路面进行了优化设计。探索出的低影响开发设计方案，可为类似区域海绵城市建设提供参考。

关键词：海绵城市；低影响开发；道路优化设计

0 引 言

随着现阶段不透水铺装覆盖面逐渐扩大，自然水文环境被严重破坏，高强降雨天气极易引起城市排水管网系统崩溃，从而导致内涝发生。海绵城市建设理念和低影响开发（LID）理论[1]由此提出。利用土壤及水文自然途径维护自然水质，并通过低影响小规模措施对径流雨水进行控制，避免内涝问题的出现。本文将依托低影响开发理论对城市道路进行优化设计，旨在探索出适用的低影响开发设计方案，为海绵城市建设提供参考依据。

1城市道路存在的问题及改进要求

早期建设的市政道路存在的问题主要有：人行道没有定期铺装导致部分位置不清楚；绿化面积较小或者种植品种单一；主车道和副车道规划不合理，而且部分位置车撞击的痕迹依然没有修补；雨水、污水管道规划存在问题，排水管中有部分大型垃圾影响排水，雨水管和污水管部分合并，导致净水不易等。除此之外，关于道路性能方面也存在很多问题，如部分地面不平整导致大量雨水和污水存积，车辆和步行人员出行不便；车道性能差，车道路面不平整会影响车辆行驶等。为改善以上问题，且有效利用该区丰富的绿地条件，对城市道路设计提出以下要求：

（1）因地制宜地利用道路范围内绿地储排水空间，从径流直排模式转化为低影响开发措施综合利用，增加径流排水路径长度，除排水外，增添渗水、蓄水等功能，限制径流峰值。

（2）充分利用路面横断面、纵断面、路基及路面优化设计，提升城市道路系统排水能力。

2海绵城市LID理念在市政道路设计中的重要性

2.1有利于水资源的合理利用

海绵城市理念中关于道路设计的主要思路是解决城市的排水问题。要在城市道路的设计施工中充分发挥水资源综合作用，提高排水系统的效率，防止城市内涝的出现。同时对现有或新增的排水、蓄水系统进行改造升级，降低城市蓄水的压力，提升水资源的二次利用，这样既能防止内涝，又能通过海绵城市的理念解决水资源日益匮乏的现状，综合提升城市水资源的调节能力[2-3]。

2.2有利于提升市政道路建设水平

市政道路作为城市发展过程中非常重要的组成部分，随着当前城市化进程的不断加快，市政道路硬化面积也随之增加，这也使市政道路路基范围内能够收集到更多的雨水量。一旦雨季到来，许多城市则会进入到“看海模式”，内涝已发展成为当前城市治理中的顽疾。将海绵城市建设理念引入到市政道路设计中，采用生态的设计实现对道路径流的收集，使其作为地下水及路边绿化带的补充水源，这不仅有利于提高市政道路的使用寿命，而且有利于修复城市的生态环境，具有较好的生态效益和经济效益。

3低影响开发优化排水系统设计

结合城市道路设计要求，在道路设计过程中，充分考虑低影响开发措施：一是选取径流控制效果佳的方案，包括透水沥青路面、透水混凝土路面、透水砖铺装及下沉式绿地等单项设施；二是选取去除径流污染物较佳的低影响开发措施，包括植被缓冲带、植草浅沟等[4]。

3.1道路横断面优化

城市道路设计中，横断面包含机动车道、非机动车道、机非分隔带、人行道、中央分隔带等。相较于传统设计方法，分隔带宽度设计除考虑，道路规范及城市规划要求外，还需密切结合低影响开发设施的宽度要求进行综合考虑。考虑到城市道路景观设计，机非分隔带宽度一般应大于 3 m，若其宽度小于 3 m，则无法合理设置下凹式树带。若人行道外侧布有低影响开发设施，可通过调整人行道横坡排放朝向，引导雨水径流排入上述低影响开发设施内，在机动车道和非机动车道间设置预埋管件。结合低影响开发理论，合理设置各处径流分流设施，设置红线内低影响开发设施。

3.2纵断面优化设计

除了考虑城市道路总体标高要求、规范要求外，道路纵断面设计应兼顾道路两侧用地低影响开发设施，优先利用横坡、纵坡将路面径流引入绿地，而城市道路最低处应靠近水体。进行纵断面优化设计时：一要考虑将绿地设置在局部最低处，实现径流雨水的分散控制；二要利用城市河网，通过道路竖向系统在近水体处形成低洼点。

3.3路基优化设计

基于低影响开发的城市道路路基优化设计，其重点在于降低地下水冲刷和地表水下渗。浸水部路基填料应选取清骨料，设置碎石层，防止毛细水上涌。在低影响开发设施和道路主体间设置防水层。防水层与路面的搭接端布设于侧平石下部，防水层向下延伸长度应不小于50cm。

3.4路面优化设计

较为理想的海绵城市建设理念应在道路建设初期就将各类透水铺装路面材料应用起来。透水性路面铺装材料是一种对材料表层进行改良后的新型产品，利用水分子的渗透特性，使渗透进材料内部的水分子积聚并最终汇入地面土壤层。透水性铺装材料主要有：透水混凝土，透水性多孔沥青，透水砖等。我们可以根据不同的路面铺设不同材料的铺装，提高材料的利用率。机动车道可采用透水沥青路面，非机动车道可采用透水沥青路面或透水混凝土路面，人行道可采用透水砖铺装。

透水沥青混凝土是一种性能优良，常用于市政道路建设的材料，因为其渗水性能强的特点，深受设计人员和施工人员的青睐。施工人员调控级配而对其透水性能进行调节。在市政道路建设中，透水沥青混凝土具有降噪、储水、透水特点，其还具有色彩配方，可以根据不同的环境和创造性设计，铺设出符合要求的装饰风格，这是一种普通透水砖无法比拟的特殊铺装材料。

4结语

针对城市因不透水铺装面积过大引起的排水能力不足、城市内涝等问题，本文提出利用低影响开发措施，对城市道路进行综合优化设计。需要综合考虑道路表面雨水的资源化、充分利用雨水资源等目标，以实现对道路表面雨水的吸水、蓄水，在需要水资源时将收集的雨水释放，从而实现了对雨水资源利用效率最大化，并可最大程度的降低雨水径流污染、减轻道路雨水排泄压力。在整体道路排水设计过程中，重点考虑雨水径流引导，并与常规道路设计手段相结合，对城市道路横断面、纵断面、路基及路面进行具体优化设计。探索出的低影响开发设计方案，可为海绵城市建设提供借鉴。

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部．海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建（试行）[M].北京：中国建筑工业出版社，2015．

[2]薛健.浅析市政给排水设计中对海绵城市理念的应用[J].绿色环保建材，2019（10）：73-74.

[3]黄吉慧.“海绵城市”概念在城市排水设计中的应用微探[J].工程建设与设计，2019（18）：70-71.

[4]费佳. 海绵城市在市政道路设计中的应用分析[J].住宅与房地产，2020（6）：253.

基金项目：天津市大学生创新创业训练计划项目：基于LID与海绵城市理念下天津市雨水排水系统优化研究（No.202213898031）