上海海綿城市規(guī)劃建設(shè)策略研究

戴慎志

上海海綿城市規(guī)劃建設(shè)策略研究

戴慎志

簡述海綿城市的內(nèi)涵和規(guī)劃建設(shè)目的，分析上海的地理水文特性、氣象氣候特性和城市水環(huán)境與水安全問題，提出上海海綿城市規(guī)劃建設(shè)需關(guān)注的關(guān)鍵問題和總體策略，闡述統(tǒng)籌水利規(guī)劃建設(shè)，全面提升抗潮、排澇能力；完善、更新道路、廣場、綠地系統(tǒng)，科學(xué)有效排蓄雨水；建設(shè)街區(qū)雨水調(diào)蓄系統(tǒng)，保障街區(qū)水安全；聯(lián)通城市地下雨水調(diào)蓄系統(tǒng)，適度解決飲用水水源安全問題等具體策略。

上海 | 海綿城市 | 規(guī)劃建設(shè) | 策略研究

戴慎志

同濟大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院

教授，博士生導(dǎo)師

上海同濟城市規(guī)劃設(shè)計研究院

總規(guī)劃師

1 海綿城市的內(nèi)涵

1.1 海綿城市的內(nèi)涵

海綿城市是指通過加強城市規(guī)劃建設(shè)管理，充分發(fā)揮建筑、道路、綠地和水系等生態(tài)系統(tǒng)對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，有效控制雨水徑流，實現(xiàn)自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發(fā)展方式。因此，要優(yōu)先考慮把有限的雨水留下，優(yōu)先考慮更多利用自然力量排水，建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市。

以雨水徑流減排、積蓄回用、污染控制、灰色綠色基礎(chǔ)設(shè)施相結(jié)合的多目標雨水系統(tǒng)構(gòu)建為切入點，建立科學(xué)的城市建設(shè)方式，建成具有彈性的海綿城市。

1.2 海綿城市規(guī)劃建設(shè)的目的

海綿城市規(guī)劃建設(shè)的目的是，通過海綿城市建設(shè)確保城市水安全、合理利用和保護城市水資源，有效保護和提升城市水環(huán)境，科學(xué)保護和修復(fù)城市水生態(tài)，因地制宜地維持和營造城市水文化，從而使城市具有良性的水循環(huán)、良好的生態(tài)環(huán)境和優(yōu)美的城市景觀系統(tǒng)。

海綿城市規(guī)劃建設(shè)原則應(yīng)遵循：規(guī)劃引領(lǐng)、生態(tài)優(yōu)先、安全為重、因地制宜、統(tǒng)籌建設(shè)。

海綿城市規(guī)劃建設(shè)抓住雨水徑流總量控制、雨水徑流峰值控制、雨水徑流污染控制、雨水資源充分利用等多目標控制，采用多種技術(shù)使雨水快速浸透、無損滯留、安全蓄存、有效凈化、科學(xué)使用、適時排放。通過降落雨水的削減、轉(zhuǎn)輸、調(diào)蓄，多途徑保護、修復(fù)、建設(shè)城市水環(huán)境和水生態(tài)，確保城市水安全，營造城市水文化。

1.3 海綿城市建設(shè)的政策要求

自2013年起至今，中央政府出臺了一系列政策和規(guī)定，著力推動海綿城市規(guī)劃建設(shè)。2015年10月，國務(wù)院《關(guān)于推進海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》明確要求：通過海綿城市建設(shè)，最大限度地減少城市開發(fā)建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響，將70％的降雨就地消納和利用。到2020年，城市建成區(qū)20％以上的面積達到目標要求；到2030年，城市建成區(qū)80％以上面積達到目標要求，并從加強規(guī)劃引領(lǐng)、統(tǒng)籌有序建設(shè)、完善支持政策、抓好組織落實等4個方面，提出了科學(xué)編制規(guī)劃、嚴格實施規(guī)劃、完善標準規(guī)范、統(tǒng)籌推進新老城區(qū)海綿城市建設(shè)、推進海綿型建筑和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、推進公園綠地建設(shè)和自然生態(tài)修復(fù)、創(chuàng)新建設(shè)運營機制、加大政府投入、完善融資支持、抓好組織落實等10項具體措施。

2015年12月，中央城市工作會議提出要提升城市建設(shè)水平，加強城市地下和地上基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建設(shè)海綿城市。城市供排水、污水處理等基礎(chǔ)設(shè)施，要按照綠色、循環(huán)、低碳的理念，進行規(guī)劃建設(shè)，城市建設(shè)要以自然為美，把好山、好水、好風(fēng)光融入城市。

2 上海城市水環(huán)境特性與水安全問題

2.1 上海的地理與水文特性

上海地處長江入?？诘臇|海沖積平原，市域內(nèi)河流眾多，全市有河道33 127條，總長度24 915 km，河網(wǎng)密度3.93 km/km2，面積569.6 km2，湖泊20個，面積73.1 km2，河湖總面積642.7 km2，河面率為10.1％。河流受潮汐影響，晝夜潮漲潮落，河流水位變化大。市域大部分河流匯入黃浦江，流經(jīng)長江口，歸入東海，少部分河流直接流入東海或長江。

上海的河流和近海水位受潮汐影響，近海潮高低水位之差有3.6 m左右（蘆潮港測站），黃浦江入長江口潮水位高低差有2.7 m左右（吳淞口測站），黃浦江中段潮水位高低差為2.2 m左右（黃浦公園測站），黃浦江上段潮水位高低差為1.1 m左右（米市渡測站）。上海市域內(nèi)河流匯入黃浦江、長江、東海處均已建有水閘，以防御潮汐和黃浦江漲潮高水位對內(nèi)河的倒溉侵入，調(diào)控內(nèi)河水位和排泄。

上海地下水位高，通常從地面下挖0.5—1 m，便見地下水，土壤入浸率低，上海猶如一塊吸滿水的海綿。

2.2 上海的氣候氣象特性

上海屬亞熱帶氣候，降雨量充沛，平均全年降雨量為1 092.9 mm，歷史上最大年降雨量為1 587 mm。降雨主要集中在每年6—10月份，經(jīng)常發(fā)生連續(xù)幾天下雨，降雨量集中，暴雨出現(xiàn)頻繁，連續(xù)時間長，且瞬時雨量大，極易造成河道水位猛漲，城區(qū)雨水排放不暢，致使內(nèi)澇。尤其7—9月份，常遇海洋大汛，再加臺風(fēng)和暴雨，以及黃浦江上游地區(qū)連續(xù)大雨，流經(jīng)本市域的河流水位高。屆時，城區(qū)排放極度困難，極易致使城區(qū)內(nèi)澇。

2.3 上海城市水環(huán)境和水安全問題

上海城市具有地下水位高、土地開發(fā)強度高、不透水面積多、土壤入浸率低的特點，城市因建筑密度高、建筑容積率高和道路、廣場、鋪裝硬地等不透水面積多、雨水徑流快，以及河流水位高而蓄水空間少，雨水管渠排放受阻等因素，遇到大暴雨，就會造成城市較大范圍的內(nèi)澇；城市水安全受到嚴重影響。尤其在遇受臺風(fēng)襲擊的情況下，城市水安全問題更為嚴重。如2012年8月8日，受“?？迸_風(fēng)影響，上海普降暴雨到大暴雨，平均日降水量為100.2 mm，普陀區(qū)真南路站最高達224.3 mm，人民公園站小時降雨量最大達58.9 mm，造成城區(qū)大范圍內(nèi)澇。又如2013年10月6日起，受雙臺風(fēng)“菲特”和“丹娜絲”的影響，全市普降大暴雨到特大暴雨，24小時最大降雨量達332 mm，使上海發(fā)生嚴重內(nèi)澇。暴雨和臺風(fēng)是上海城市最突出的自然災(zāi)害。

上海城市供水原水主要取自黃浦江上游和長江水源，現(xiàn)已建成黃浦江上游、青草沙、陳行、東風(fēng)西沙等4大水源地，其中青草沙、陳行、東風(fēng)西沙水源地屬長江水源。

黃浦江水源地（位于松江區(qū)內(nèi)）集中原水供應(yīng)始于20世紀80年代，在青草沙水源地建成前，一直承擔(dān)著上海城市供應(yīng)原水的重要使命。但是黃浦江流域的松江、金山、青浦、奉賢、閔行等西南五區(qū)采用“一區(qū)一點”的就近分散取水格局。原水水質(zhì)和供水保障極易受流域水體突發(fā)水污染等事故影響。同時，現(xiàn)黃浦江水源地（位于松江區(qū)內(nèi)）也受上游流域地區(qū)水體突發(fā)水污染等事故影響，其原水水質(zhì)也趨劣。因此，上海市人民政府已在黃浦江更上游地區(qū)建金澤水庫，該工程計劃2016年底具備通水條件，2017年投入運營。該水庫建成后庫容達910萬m3，應(yīng)急備用庫容525 m3。該水庫供給上海市西南五區(qū)（松江、金山、青浦、奉賢、閔行）670萬人的優(yōu)質(zhì)原水。

上海的長江水源處于長江入海口的附近上游，易受東海海水漲潮倒灌，原水咸化，影響水源安全。尤其青草沙水源地離長江入?？谧罱钜资芎Ｋ疂q潮倒灌，致使原水咸化；該水源地承擔(dān)上海城市58％的原水供應(yīng)量，對上海城市供水安全影響很大。

上海兩大水源水質(zhì)均有上海自身難以控制的因素：①長江水源除海水倒灌致咸外，還受長江中上游及附近流域水污染影響，若上游流域發(fā)生如遼化事件等突發(fā)水污染事故，長江水源就難以使用。②黃浦江上游水源雖已在建金澤水庫，試圖提高原水水質(zhì)，但該水庫仍在浙江和江蘇兩省河湖水系下游，其原水水質(zhì)受江、浙兩省河湖水系水質(zhì)污染影響，上海難以控制其水質(zhì)。

縱觀上海供水水源狀況，可以得出結(jié)論：上海自身的水資源非常豐富，但水質(zhì)差，且難以憑自己能力有效控制。上海城市供水安全難以自控的問題，需深遠仔細考慮。

城市暴雨內(nèi)澇和供水原水水質(zhì)是上海城市水環(huán)境和水安全的最關(guān)鍵問題。

3 上海海綿城市規(guī)劃建設(shè)策略

3.1 上海海綿城市規(guī)劃建設(shè)需關(guān)注的關(guān)鍵問題和總體策略

上海猶如一塊吸滿水的海綿，水資源非常豐富，水環(huán)境和水生態(tài)狀況也較好，有一定特色的水文化。但是，存在著城市內(nèi)澇、供水原水水質(zhì)難控制等水安全問題。因此，上海海綿城市規(guī)劃建設(shè)首先從解決暴雨、臺風(fēng)造成城市內(nèi)澇問題為突破點，使上?！斑@塊已經(jīng)吸滿水的海綿”在確保安全的前提下，還能吸納雨水，并為城市提供可靠生活飲用水水源，從市域、城市、道路、廣場綠地、街區(qū)等各個層面，系統(tǒng)地保障城市水安全，維護和修復(fù)城市水環(huán)境與水生態(tài)，營造和彰顯城市水文化。

圖1 上海市域河流水閘、排澇泵站規(guī)劃示意圖

所以，上海海綿城市規(guī)劃建設(shè)應(yīng)關(guān)注系統(tǒng)解決上海城市防潮排澇，合理科學(xué)、因地制宜地吸納雨水，蓄備可控可靠的生活飲用水源。為此，上海海綿城市規(guī)劃建設(shè)總體策略為：第一，必須對全市水利進行統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)，降低地下水位，增強調(diào)控河流水系抗御外水和排泄內(nèi)水能力，擴充河流水域的納水空間，溝通水系聯(lián)系，形成抗得住外潮、承得起暴雨、排得出河水、蓄得住雨水的海綿城市水系機體，確保城市水安全；第二，通過道路、廣場、硬質(zhì)鋪地、綠地系統(tǒng)改造建設(shè)，有效排泄受污染的初期雨水，滯留清潔雨水；第三，建設(shè)街區(qū)雨水調(diào)蓄系統(tǒng)，滯留蓄存街區(qū)內(nèi)清潔雨水，保障街區(qū)水安全；第四，聯(lián)通各街區(qū)地下雨水調(diào)蓄設(shè)施，配建地下雨水凈化處理廠，生產(chǎn)達標生活飲用水，解決城市飲用水水源安全問題。

3.2 統(tǒng)籌水利規(guī)劃建設(shè), 全面提升抗潮排澇能力

上海海綿城市規(guī)劃建設(shè)與全市水系規(guī)劃建設(shè)統(tǒng)籌進行，適宜采用下列措施：

（1）疏浚、溝通、挖深全市域河流、湖池，降低地下水位，擴充河流水系的容水空間。

全市有河道33 127條，總長度24 915 km，河網(wǎng)密度3.93 km/km2，河湖總面積642.7 km2，河面率為10.1％。全市河湖若能平均挖深1 m，按河湖總面積計，將增加64 270萬m3的蓄水空間；若按河湖總面積的50％計，能增加32 380萬m3的蓄水空間。

（2）增建市域邊界和外環(huán)線外的河流水閘，利用水閘、排澇泵站調(diào)控市域和中心城區(qū)河流水位，調(diào)控預(yù)留蓄納雨水空間。

目前，全市所有匯入黃浦江、長江、東海的河流均在其匯入口處建有水閘和排澇泵站，防御黃浦江漲潮水、長江潮水和海潮侵襲內(nèi)河；并將內(nèi)河水用泵排入黃浦江、長江和東海。增建市域邊界和外環(huán)線外河流水閘，與上述閘泵站聯(lián)合調(diào)控內(nèi)河水位。一是能在暴雨前，預(yù)留中心城區(qū)段河流的蓄納雨水空間，阻擋內(nèi)河上游河水下涌。二是在平時，能利用黃浦江潮水、海潮的高低水位差，沖刷疏洩各段河道，保持河道暢通。具體步驟為：

（1）暴雨前預(yù)留中心城區(qū)段河流的蓄納雨水空間，利用黃浦江漲落潮的水位差，在黃浦江落潮時關(guān)閉外環(huán)線外河流水閘和市域邊界河流水閘，開啟匯入黃浦江處的水閘，使中心城區(qū)段河流水位降至最低，且該河流上游水不流入該段；待黃浦江開始漲潮時，即刻關(guān)閉水閘，阻擋黃浦江潮水進入內(nèi)河。使中心城區(qū)段河流內(nèi)水位保持最低，留有足夠的蓄納空間，迎接暴雨時雨水管渠的雨水排入，確保城區(qū)不內(nèi)澇。

（2）平時利用黃浦江漲落潮水位差，沖刷疏洩河道。首先，在黃浦江第1次落潮時，關(guān)閉外環(huán)線外水閘，開啟匯入黃浦江處水閘，使中心城區(qū)段河流水位降到最低；等黃浦江第1次漲潮時，關(guān)閉水閘，保持中心城區(qū)段河流最低水位。然后等到黃浦江第2次落潮至最低時，開啟匯入黃浦江處水閘和外環(huán)線外水閘，使外環(huán)線外高水位河水沖刷中心城區(qū)段河道，起到疏洩作用。再到黃浦江第2次漲潮時，關(guān)閉匯入黃浦江處水閘和市域邊界水閘。當黃浦江第3次落潮開始至最低點時，開啟匯入黃浦江處水閘和市域邊界水閘，讓市域外河流高水位水沖刷市域邊界至中心城區(qū)外的河道，起到疏洩此段河道作用。按此重復(fù)操作，達到利用黃浦江漲落潮水水位差和分段河道水位差，沖刷疏洩河道之目的（圖1）。

（3）結(jié)合綠地系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)，開挖暴雨常澇地區(qū)的人工湖河，蓄納雨水；并連通附近河流，形成串通流動的具有納雨排澇、休閑觀賞等多功能的水系，使常澇地區(qū)免遭澇災(zāi)。

采取上述3項措施，建成完善的海綿城市河湖水系機體，有效保障城市水安全，保護城市水環(huán)境。

上海曾有修建黃浦江吳淞口水閘的規(guī)劃設(shè)想，試圖更大力度地保障上海城市水安全，調(diào)控黃浦江水位，抗御海潮倒灌，應(yīng)對海平面上升對上海的影響。該設(shè)想利用吳淞口漲落潮水位差，建閘減少海水對黃浦江水的頂托，調(diào)控降低黃浦江水位，從而減輕黃浦江漲潮高水位對沿江兩岸河流的壓力；并可加快黃浦江匯入長江、東海的流速，減輕黃浦江水污染程度。這有利于保障上海城市水安全，有利于內(nèi)河排澇和城市雨水管道排放；同時，這也將對黃浦江流域的水生態(tài)和水環(huán)境產(chǎn)生重大影響。因此，需要對該設(shè)想作進一步深入研究和必要的水利、水環(huán)境模擬試驗求證，必須引起高度重視。

3.3 改造道路、廣場、綠地系統(tǒng), 科學(xué)有效排蓄雨水

（1）系統(tǒng)進行城市道路海綿性改造更新，科學(xué)承接、排泄雨水。除對暴雨時常澇地區(qū)道路雨水管道和泵站進行擴容更新外，重點進行透水人行道鋪設(shè)，敷設(shè)溢流式雨水口和浸管，改建生態(tài)樹池。建成區(qū)改造人行道透水鋪裝應(yīng)大于30％。人行道雨水由透水鋪裝及生態(tài)樹池滲透吸收，車行道雨水通過開孔側(cè)石進入生態(tài)樹池。溢流式雨水口收集雨水先進入道路下雨水管道；發(fā)生超標降雨時，雨水由溢流口排入滲管系統(tǒng)，就近排入河道。根據(jù)道路兩側(cè)綠帶高程情況，在高于道路高程的綠帶中，設(shè)置植草溝和蓄滲模塊；在低于道路高程的綠帶中，設(shè)置下凹式綠地和植草溝。使綠帶雨水就地滯留，不排入城市道路的雨水管道，減少道路雨水排放壓力。

（2）建設(shè)廣場系統(tǒng)低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)，改善雨水排蓄功能。對現(xiàn)有廣場和鋪裝硬地，進行透水鋪裝改造，采取設(shè)置生態(tài)樹池、滲渠等措施，形成海綿型廣場。改建廣場的透水鋪裝率應(yīng)大于30％。建設(shè)生態(tài)停車場，采取敷設(shè)植草磚、生態(tài)樹池等措施，改造現(xiàn)有硬質(zhì)停車場，提高雨水滲入率。改造停車場的透水鋪裝率應(yīng)大于30％。

（3）增強綠地系統(tǒng)的雨水滯蓄功能，培育特色水文化。在城市綠地系統(tǒng)中設(shè)置多功能雨水調(diào)蓄公園，蓄存降雨，營造水景，培育水文化。在公園、公共綠地設(shè)置下沉式綠地（雨水花園），無雨時作為具有高程層次感的休憩綠地，降雨時可蓄存雨水，保障周圍地區(qū)水安全。新建公園的透水鋪裝率應(yīng)大于50％，改建公園的透水鋪裝率應(yīng)大于30％。

3.4 建設(shè)街區(qū)雨水調(diào)蓄系統(tǒng), 保障街區(qū)水安全

根據(jù)《上海市人民政府貫徹落實<國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見>的實施意見》要求：規(guī)劃用地面積2 hm2以上的新建建筑物要配套建設(shè)雨水收集利用設(shè)施；硬化面積大1 hm2及以上的地塊應(yīng)按照不低于250 m3/hm2的標準配建雨水調(diào)蓄設(shè)施。街區(qū)是實施海綿城市的基本單元，建設(shè)街區(qū)雨水調(diào)蓄系統(tǒng)，保障街區(qū)水安全，營造街區(qū)水文化。針對建成區(qū)和新建區(qū)，采取下列策略措施：

（1）建成區(qū)。結(jié)合街區(qū)公共綠地、停車場庫建設(shè)，因地制宜地建設(shè)雨水花園或地下雨水調(diào)蓄池，以及透水人行道、透水鋪裝硬地、生態(tài)停車場。在用地較寬敞的街區(qū)，修建以雨水花園為核心的公共休憩綠地，調(diào)蓄雨水，豐富居民的日常休閑生活。在用地較緊湊的街區(qū)，結(jié)合街區(qū)綠地、停車庫及市政設(shè)施建設(shè)，修建地下雨水調(diào)蓄池。

（2）新建區(qū)。與街區(qū)修建性詳細規(guī)劃統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)雨水花園或地下雨水調(diào)蓄池以及生態(tài)停車場、透水人行道、透水鋪裝硬地、綠色屋頂?shù)?。根?jù)街區(qū)用地條件、建筑狀況、開發(fā)強度等因素，選擇修建雨水花園或地下雨水調(diào)蓄池。地下雨水調(diào)蓄池可建于高層建筑或地下停車庫下面。

3.5 聯(lián)通城市地下雨水調(diào)蓄系統(tǒng), 保障城市用水安全

在建設(shè)街區(qū)地下雨水調(diào)蓄池的基礎(chǔ)上，規(guī)劃建設(shè)聯(lián)通各地下雨水調(diào)蓄池的地下管渠和調(diào)配設(shè)施，使蓄存的潔凈地下雨水能流動使用。由于街區(qū)的初期雨水在降雨初期已排入城市道路雨水管道，街區(qū)地下雨水調(diào)蓄池所蓄雨水為潔凈雨水，可用作生活飲用水水源?？筛鶕?jù)地下雨水調(diào)蓄池水源分布情況，配建地下雨水凈化處理廠，生產(chǎn)達標生活飲用水供應(yīng)居民使用，在一定程度上解決上海城市飲用水源水質(zhì)安全問題。

References

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Research on the Planning and Construction Strategy of Sponge City in Shanghai

This article briefly introduces the connotation and planning objective of sponge city, analyzes the features of hydro-geography, meteorology and climate, and the issues of water environment and water safety, presents the key points and the overall strategy on the construction of sponge city in Shanghai, and indicates the specific strategies such as planning and constructing water conservancy projects as a whole to entirely improve flood drainage capability, updating road, square and green space systems to effectively discharge and store rainwater, building rainwater storage system in blocks to ensure water safety, and connecting underground rainwater storage system to appropriately solve problems on drinking water source safety.

Shanghai | Sponge city | Planning and construction | Strategy research

1673-8985（2016）01-0009-04

TU981

A