城市道路海绵化改造技术与效益

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燕婷 蒿冰

西安市政道桥建设集团有限公司 陕西省西安市 710003

摘要

城市道路海绵化改造旨在通过透水铺装、生态边沟、下沉式绿地等多元技术手段,提升道路系统的雨水调控能力。改造后,地表径流得到有效削减,雨峰流量延迟,排水压力明显下降,同时雨水水质得到净化,水资源利用效率提高。研究表明,此类改造不仅提升了城市应对极端天气的能力,也带来了良好的生态与社会效益。未来需加强技术集成与政策支持,以实现更大范围的推广应用。


关键词

海绵城市;道路改造;雨水管理;生态设计;城市韧性

正文


引言:  

快速城市化导致传统硬化道路排水系统面临严峻挑战,暴雨引发的城市内涝问题日益突出,水生态失衡现象加剧。在此背景下,海绵化改造成为城市道路更新的重要方向。通过系统性技术整合,增强道路对雨水的吸纳、调蓄与净化能力,有助于构建更加高效、绿色、可持续的城市水管理体系,为城市环境治理和基础设施升级提供新路径。

一、城市道路系统对雨水调控能力的弱化

随着城市化的快速发展,传统道路建设普遍采用硬化铺装材料,如沥青、混凝土等,以提升道路通行能力和耐久性。然而,这种高度硬化的路面结构在提高交通效率的同时,也显著削弱了地表对雨水的自然渗透与调蓄能力。雨水无法有效下渗,导致地表径流迅速增加,特别是在强降雨条件下,短时间内形成较大汇流,加剧了城市排水系统的负担。与此同时,传统道路排水设计多依赖地下管网收集和输送雨水,忽视了雨水就地滞留与利用的可能性,造成排水系统负荷集中,容易引发道路积水、城市内涝等问题。

城市道路作为线性基础设施,往往贯穿城市各个功能区域,其排水行为对周边地块的水文循环产生重要影响。由于缺乏有效的雨水拦截与缓释机制,雨水通过道路表面快速汇集至低洼地带或排水口,进一步放大了局部区域的洪涝风险。尤其是在老城区或排水设施老化区域,排水能力不足的问题更加突出,频繁出现“小雨积水、大雨成灾”的现象。这种状况不仅影响居民出行安全,也对城市生态环境造成负面影响,例如雨水携带污染物进入水体,导致水质下降,破坏原有水文生态平衡。更为严峻的是,当前许多城市道路在规划与设计阶段未能充分考虑雨水管理需求,导致道路系统与城市整体水环境之间的协调性较差。

部分新建道路虽然配备了基本的排水设施,但缺乏系统性布局,难以应对极端天气事件频发的趋势。道路绿化带、隔离带等功能空间未被有效利用于雨水收集与净化,错失了构建多层次雨水调控体系的机会。总体来看,现有城市道路系统在面对日益增长的雨水管理压力时,表现出明显的被动性和局限性,亟需通过技术手段进行优化改造,以恢复和增强其对雨水的调控能力。

二、多要素协同下的道路海绵化技术集成  

在城市道路海绵化改造过程中,单一技术手段难以实现对雨水的系统性调控,必须依托多种技术要素的有机整合,构建功能互补、层级分明的技术体系。该体系通常包括透水铺装、生态边沟、雨水花园、下沉式绿地、调蓄池等多种设施,并通过合理的空间布局与结构设计,使各项技术在不同降雨强度和地表条件下均能发挥相应的雨水调控作用。这些设施不仅具备独立的雨水收集、渗透与净化能力,更重要的是在整体系统中形成联动效应,从而提升道路系统的综合水文响应能力。

透水铺装作为道路表面处理的核心技术之一,能够有效减少地表径流生成量,促进雨水就地下渗,补充地下水资源。其材料选择与结构设计需兼顾承载力与渗透性能,确保在满足交通功能的同时,增强雨水入渗效率。在道路两侧或绿化隔离带中设置生态边沟,可以实现对路面初期雨水的有效拦截与导流,避免雨水无序漫流,同时借助植被和填料的过滤作用去除部分污染物,改善雨水水质。雨水花园与下沉式绿地则主要布置于道路沿线低洼区域,利用植物根系与土壤层的自然净化机制,对汇集的雨水进行滞留、渗透与生物降解,降低峰值流量并延长汇流时间。在高密度建成区或排水压力较大的路段,由于空间受限且雨水排放需求集中,单纯依靠透水铺装或生态边沟难以完全应对高强度降雨带来的瞬时径流。在此类区域,配套建设地下或地表雨水调蓄池成为提升系统弹性的重要手段。

调蓄池可根据实际地形与排水需求进行多点布局,形成区域性雨水调控节点,在暴雨期间有效拦截并储存超出管网输送能力的雨水流量。通过设置可控的出水口结构,调蓄池能够实现雨水的错峰排放,将集中强降雨所产生的排水压力分散至更长时间段内释放,从而避免下游排水系统超载运行。部分调蓄池还可结合雨水回用系统,将收集的雨水经简单处理后用于道路绿化灌溉、地面冲洗等用途,进一步提高水资源利用效率。

三、改造区域雨水调控效果与综合效益评估

在实施城市道路海绵化改造后,雨水的汇集、渗透、滞留与排放过程发生显著变化,整体水文响应特征趋于优化。通过对改造区域降雨期间的地表径流监测发现,雨水在透水铺装、生态边沟、下沉式绿地等设施的协同作用下,入渗速率明显提升,地表径流系数大幅下降,雨峰流量得到有效削减,汇流时间相应延长。这种改变有助于缓解排水管网瞬时压力,降低暴雨期间的城市内涝风险,提高城市应对极端天气事件的能力。从水质调控角度看,海绵化设施对初期雨水中的悬浮物、有机污染物及部分重金属具有良好的截留与净化作用。

植被过滤系统与土壤吸附机制能够有效去除雨水中的有害成分,减少未经处理的雨水直接排入自然水体所造成的污染负荷。这一过程不仅改善了城市水环境质量,也为雨水资源的再利用提供了基础保障。雨水在被滞留、渗透和蒸发的过程中,对局部微气候产生积极调节效应,提升了城市热环境的舒适度,增强了绿色基础设施的生态服务功能。在经济效益方面,尽管海绵化改造在初期需要一定的资金投入,但其长期运行过程中减少了传统排水系统的维护成本,并通过雨水收集与回用技术实现了水资源的有效利用。部分区域结合调蓄池与雨水回收系统,将处理后的雨水用于绿化灌溉、道路冲洗等非饮用水场景,降低了市政用水压力,提升了城市水资源利用效率。海绵化道路还具备改善城市景观、提升公共空间品质的功能,增强了居民的生活体验与环境满意度。

从社会层面来看,海绵化改造工程不仅提升了城市基础设施的功能水平,也带动了社会各界对生态城市建设理念的广泛关注与认同。公众通过参与社区宣传、实地观摩及环境教育活动,逐步增强了对雨水资源利用和生态保护的认知,形成了更为积极的环境行为取向。与此同时,政府相关部门在政策引导、资金投入和管理机制上不断优化,推动跨部门协作与公众参与机制的建立,使海绵城市建设由单一工程实施向多元共治模式转变。企业在技术开发与工程实践中也发挥了重要作用,通过创新材料、智能监测和系统集成等方式提升改造项目的科技含量与可复制性。这种多方协同推进的模式,不仅加快了海绵理念在城市建设中的深度融合,也为构建共建共享的城市治理新格局奠定了坚实基础。

结语

城市道路海绵化改造作为提升雨水管理能力的重要路径,通过多要素协同的技术集成,有效增强了道路系统对雨水的渗透、滞留与调控能力。实际改造区域的监测数据显示,该模式在缓解内涝、改善水质、节约用水及优化生态环境方面展现出显著成效。未来应进一步完善技术标准与评估体系,推动海绵化理念在更广泛的城市基础设施建设中推广应用,助力构建安全、生态、可持续的城市水循环系统。

参考文献:

[1] 陈志远. 城市道路雨水渗透系统设计与应用研究[J]. 城市规划学刊, 2022, 46(3): 78-85.  

[2] 吴晓东, 高立群. 海绵城市理念在市政道路工程中的实践分析[J]. 给水排水, 2021, 47(12): 56-62.  

[3] 刘建国, 张文静. 海绵城市建设中透水铺装材料性能与适用性探讨[J]. 建筑科学, 2023, 39(5): 112-119.


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