海綿城市在高速公路設計中的應用

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1引言

近些年來我國城市在發展的過程中，由于受到雨水徑流的污染和城市洪澇災害的影響，很容易導致城市生態環境建設質量不理想。為此，國家提出了海綿城市建設的理念，通過科學有效的雨水循環開發系統解決城市洪澇災害的問題，并且減少地表徑流所造成的污染。高速公路作為最重要的基礎設施，其自身結構的安全性與穩定性對于交通具有非常重要的影響，雨水處理問題作為建設高速公路的重點，現有研究對高速公路抵御雨水風險，綜合利用雨水的探討稍有不足，未引入海綿城市的理念。高速公路更注重行車安全、環保節約、環境友好，因此有必要提出海綿型高速公路的概念，以期提升高速公路應對不同路域環境的“彈性”，建設具有自我調節能力，環保節約，與自然環境協調統一的高速公路。

2海綿城市以及相關的理念

海綿城市就是指城市可以像海綿一樣自由的適應環境變化，應對自然災害，在下雨時可以吸水蓄水滲水凈水，而在蓄水時則可以將存儲的水資源進行釋放并且加以利用，所以在海綿城市建設的過程中，最重要的就是對原有的生態系統進行保護，其次應該針對生態系統進行恢復，保證城市建設對于生態環境的影響不造成破壞。而低影響開發必須要遵循在城市建設的過程中，通過采用源頭分散式措施，維持和保護場地自然水文功能，保持良好的循環。

3海綿城市設計的主要原則

3.1安全原則

高速公路作為最重要的交通樞紐，由于其運量大，速度快，所以經常會引發安全事故，由于路面的積水問題也會導致高速公路路面更加的平滑，很容易導致汽車剎車失靈，所以在高速公路設計的過程中必須要加強對于道路內部的水排放，從而減少對于公路路基和路面邊坡造成的影響，在運用海綿城市設計理念時，首先要考慮的就是要保證高速公路的整體運行安全，

3.2生態化的設計

由于在高速公路建設的過程中，很容易出現開山鑿洞的問題，造成了嚴重的生態環境破壞，而現階段為了能夠保證生態環境的發展，必須要根據自然規律結合自然的特點進行分析，通過將多個小海綿體進行連接保證高速公路建設的整體質量得到全面的提高，最最大程度上保證降低對生態環境產生的影響。

3.3經濟效益的原則

在海綿城市建設的過程中，通過對于水資源進行回收再利用，能夠減少公路工程后期的運行維護成本，并且也可以將這些雨水資源進行收集凈化來運用到路面沖洗、綠化澆灑以及消防用水之中，從而有效提高水資源的利用效率。

4海綿城市理念在高速公路應用的意義

由于前期規劃與城市發展不協調，導致很多中心城區內存在高速公路，對城市形成分割之勢，另一方面許多地級市、鄉鎮靠路而居的習性也導致高速公路及互通周邊分布居民區的情況非常普遍。而在道路設計的過程中，大多數設計師都以城市為中心，通過對于城區進行綠化改造，這樣能夠有效的提高整體設計水平，讓大多數的城市人口感受到道路建設的優點但是這樣的設計往往犧牲了城鄉結合部，工業園區的生態效益，甚至破壞了原有的城郊生態平衡。例如在高密度建筑分布的城市中心分布的高速公路工程，會導致原有的土地資源更加緊張，而且城市熱島效應也會導致城區綠化的收益不理想[2]。城郊結合部作為城市外圍的天然屏障，具有非常高效的生態效能，進一步改善城市空氣質量，降低熱島效應，但是由于設計師忽略了城郊綠化工作，所以也會導致城郊生態效率提高不明顯。在高速公路規劃的過程中，通過引入海綿城市的理念能夠避免由于夏季暴雨而導致積水的問題，盡可能地減少路面水流量也能夠避免由于雨水沖刷而導致路面破損的問題，減少路面污染，提高道路的干凈整潔，另外在運用海綿城市理念過程中，可以通過物理技術，生物技術，針對高速公路沿線的生態水環境進行深入分析，避免對生態環境造成破壞。另外通過水循環處理技術，還能夠針對高速公路所收集到的各種水資源進行回收，既能夠提高生態環境的保護效果，又能夠減少生態資源的浪費。

5海綿城市理念在高速公路的具體應用分析

與城市面臨的雨水問題不同，高速公路是帶狀結構，路線里程長，周圍環境包括山區、林地、水源地、農村、城鎮等多種情況，與雨水相關的問題呈現出差異化、分散化，主要存在路面排水能力弱，服務區水資源利用率不高，邊坡抗雨水沖刷能力弱等方面問題。并且高速公路必須更加注重行車安全、環保節約、環境友好，因此有必要提出海綿型高速公路的概念，以期提升高速公路應對不同路域環境的“彈性”。針對高速公路存在的問題和特性，高速海綿設計必須兼顧安全性、環保性、可持續性，可從排水降噪路面、透水鋪裝、綠色建筑及海綿邊坡等方面入手。

5.1排水降噪路面

高速公路采用透水鋪裝首先必須考慮對路基結構的影響，不能采用傳統的促進下滲的鋪裝，同時路面積水易出現水霧大、路面摩擦系數低、行車視線不佳等現象，影響行車安全，另外高速公路直接將雨水排放至道路兩側，對道路兩側環境造成不好影響。綜合考慮，高速公路宜采用排水降噪路面，可借助面層、基層、墊層實現對雨水的收集、存儲、釋放，路面快速吸水，緩慢放水，減少雨水對路面結構的損害，并且可對雨水過濾，讓優質水回歸自然，有效提升行車體驗和環保效果，保障行車安全[6]。

5.2透水鋪裝

考慮到車行道路的安全，路面一般不考慮透水鋪裝，但可以應用在服務區、收費站等附屬區域。服務區可在小車停車區和室外人行道設置透水磚，在大車停車區和行車道設置排水瀝青路面，并集中規劃綠化帶，將功能區、停車區以外的綠化區域修筑成下凹式綠地。借助透水磚、排水瀝青路面和下凹式綠地的物理特性及生物特性，去除雨水污染物，涵養補充地表徑流和地下水，減少對當地自然平衡的破壞。

5.3綠色建筑

綠色建筑可應用在高速公路配套的附屬建筑中，這些配套建筑位置偏遠，自成體系。在應用綠色建筑的過程中，不能夠只局限在地表，更應該針對樓頂屋檐處設置專門的雨水回收裝置，對雨水進行截流和凈化，通過將雨水直接引入地下進行存儲，使凈化處理的雨水可以回用于服務區綠化灌溉、道路清掃、消防、沖廁、車輛沖洗等方面，實現資源化利用。采用這種方式，能夠有效的保護屋頂，避免雨水對屋頂的破壞，而且也可以提高整個建筑屋頂的整體美觀效果。

5.4海綿邊坡

高速公路設計中，不可避免的會穿越山體，形成擋墻、邊坡等破壞生態的構筑物。傳統高邊坡采用工程防護形式不僅造價高，而且持續效果不理想、環境不友好、景觀效果差，缺乏對雨水的調節能力和生態恢復能力。借鑒“海綿城市”的特點，可以讓高速公路邊坡具有生態彈性，是改善邊坡防護最直接有效的方式。采用生態防護能夠讓高速公路邊坡成為海綿邊坡，雨季時，利用綠色植物根系吸收水分，有截留水分作用，一定程度上延緩土壤基質吸附力下降；待降雨后，發揮植物的蒸騰作用，釋放根系水分。海綿邊坡依靠植物根系錨固至巖土深處，與巖土構成整體，可有效提高土地強度，保持邊坡穩定，減少水土流失，改善土壤質量，同時使裸露邊坡恢復綠色生態面貌，重構裸露邊坡生態系統，使之與周邊生態系統相協調。

6海綿城市理念在高速公路應用的建議

在高速公路海綿規劃設計的過程中，必須堅持安全第一的原則，考慮道路的荷載及覆蓋的耐久性，并充分考慮高速公路的特殊性，設計良好的視景結構，保持優美的視線通廊，提升景觀設計效果，給駕乘人員良好的景觀感受，消除駕駛疲勞，減少安全隱患。在具體工程的設計中，必須要與當地部門和專家學者進行深入的探討，深入了解當地水文條件，地質條件，總結相關資料，并且積極結合其他的海綿城市應用實際案例對高速公路設計的整體應用效果進行深入分析，才能做到因地制宜、打造與當地生態環境相適應的彈性海綿高速公路，避免生搬硬套導致水土不服的問題。此外，在設計過程中必須完善管理制度和管理體系，尤其是對于高速公路建設完成之后的質量管理，這樣才能夠有效促進海綿型高速公路的應用。

7結束語

綜上所述，在高速公路設計中，嚴格按照海綿城市的理念，堅持因地制宜的原則，處理好細節工作，可有效解決路面積水、邊坡水毀等問題，提高水資源利用率，提升景觀效果。今后可進一步借鑒海綿城市打造海綿型住宅小區的思路和經驗，探究高速公路沿線附屬設施的海綿化設計，提升高速公路建設的整體水平。

參考文獻：

[1]王幼殊.城市地表徑流有機污染特征及典型污染物在雨水滲濾介質中的遷移規律研究[D].北京建筑大學,2018.

[2]仇雅靜.高速公路改擴建造價影響因素分析及控制對策[J].華東公路,2018(2):91~92.

[3]曹雷,盧陽陽.大型高速公路互通改造成市政立交海綿城市工程的設計研究[J].西部交通科技,2018(4):32~34.

[4]浦華友.海綿城市在市政道路給排水設計中的應用[D].安徽建筑大學,2017.

[5]鄭華旭.基于海綿城市理論與實踐的高速公路立交互通綠地景觀設計研究[J].廣州城市職業學院學報,2017(2):43~47.、

作者:李蕊言 單位:重慶市市政設計研究院