高密度低更新建成區(qū)海綿城市規(guī)劃中源頭減排策略研究
——以上海市黃浦區(qū)為例

黃 怡

（1.上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092；2.上海城市排水系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，上海市 200092）

高密度低更新建成區(qū)海綿城市規(guī)劃中源頭減排策略研究
——以上海市黃浦區(qū)為例

黃 怡1,2

（1.上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092；2.上海城市排水系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，上海市 200092）

海綿城市建設(shè)是國家城市建設(shè)的最新要求，可有效提升城市生態(tài)環(huán)境與宜居水平。首先對海綿城市建設(shè)條件進行了解析，針對高密度低更新的城市建成區(qū)存在的用地問題、改造難度大等制約條件，以上海市黃浦區(qū)為例，研究此類區(qū)域海綿城市建設(shè)的規(guī)劃策略。

高密度；低更新；建成區(qū)；海綿城市；源頭減排；規(guī)劃策略

0 引言

隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加快，傳統(tǒng)城市建設(shè)模式帶來的內(nèi)澇頻發(fā)、徑流污染加劇、雨水資源流失、水生態(tài)惡化等突出問題，已成為制約社會經(jīng)濟發(fā)展的限制性因素之一。

上海是第二批海綿城市建設(shè)國家試點城市，除浦東新區(qū)臨港地區(qū)作為國家試點區(qū)域外，各區(qū)也在積極探索海綿城市建設(shè)，確保完成上位規(guī)劃確定的“2020年20%的建成區(qū)面積達到海綿城市建設(shè)要求”。海綿城市建設(shè)提倡采用“源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理”的理念。源頭減排也是一個系統(tǒng)，主要包括建筑與小區(qū)、道路與廣場等，源頭減排對海綿城市建設(shè)十分重要[1]。對于高密度低更新的城市建成區(qū)，由于用地問題、改造難度大等各種條件的制約，源頭減排推進有很大難度。本文以上海市黃浦區(qū)為例，研究此類區(qū)域海綿城市建設(shè)的源頭減排規(guī)劃實施策略，以期為同類區(qū)域提供參考。

1 海綿城市建設(shè)條件解析

1.1 基本特征

黃浦區(qū)海綿城市建設(shè)基本條件符合上海市整體“三高一低”的特點，即：“地下水位高”、“土地利用率高”、“不透水面積高”、“土壤滲透率低”，同時還具備“低更新”的特征，海綿城市建設(shè)的開展具有一定的難度。

1.2 建筑與小區(qū)系統(tǒng)

區(qū)內(nèi)建成比例高，整體呈現(xiàn)建筑密度高、綠地率低、容積率高等特點，導(dǎo)致全系統(tǒng)不透水面積高于上海平均水平?！笆濉逼陂g，總體改造面積占全區(qū)建設(shè)用地的5.37%，城市更新速度較為緩慢。

全區(qū)保護資源豐富，涵蓋4個歷史文化風貌區(qū)，總面積達584 hm2，約占黃浦城區(qū)面積的1/4；涉及各類優(yōu)秀歷史建筑206處，文物保護單位及登記不可移動文物275處。因此，在海綿城市建設(shè)推進中，必須考慮對保留保護區(qū)域和設(shè)施的影響。

1.3 道路與廣場系統(tǒng)

全區(qū)道路系統(tǒng)整體較為完善，交通通行量大。由于歷史、土地價值等原因，普遍存在道路紅線寬度較窄的問題。為優(yōu)先保障交通通行能力，道路斷面設(shè)置普遍缺少綠化隔離帶，給生物滯留設(shè)施等海綿設(shè)施的應(yīng)用帶來了較大挑戰(zhàn)。

現(xiàn)狀廣場不透水面積高，雨水徑流量大，但由于其休閑娛樂功能需求大，可改造的空間少。

1.4 綠化系統(tǒng)

全區(qū)建設(shè)用地中有較成規(guī)模的集中綠地，主要為公園綠地，且標高高于路面，難以吸納周邊雨水。附屬綠地率水平大部分（5%～15%）低于上海市建設(shè)標準（新建居住區(qū)≥35%，改建、擴建居住區(qū)≥25%，新建學校、醫(yī)院、療休養(yǎng)院所、公共文化設(shè)施≥35%；新建地面主干道路紅線內(nèi)的綠地面積≥20%；新建其他地面道路紅線內(nèi)的綠地面積≥15%），可用于改造的綠地很少。

1.5 水務(wù)系統(tǒng)

全區(qū)內(nèi)部無河道，雨水排除基本依賴雨水管網(wǎng)和泵站排入外部的黃浦江和蘇州河。全區(qū)雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期總體為1 a一遇，與5 a一遇的新標準要求有較大差距。由于管網(wǎng)提標改造并非一蹴而就，研究如何在管網(wǎng)改造尚未完成之前降低內(nèi)澇發(fā)生頻率，緩解內(nèi)澇影響，也是開展海綿城市建設(shè)的重要內(nèi)容。

2 海綿城市規(guī)劃策略與案例分析

2.1 總體策略：區(qū)域整體問題導(dǎo)向

（1）治澇。通過構(gòu)建源頭減排、排水管渠、排澇除險三段式內(nèi)澇防治工程體系以及應(yīng)急管理措施，系統(tǒng)性地防治城市內(nèi)澇風險。對于此類區(qū)域而言，通過在城市更新過程中融入海綿城市建設(shè)理念，通過低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建，建設(shè)可持續(xù)排水系統(tǒng)，科學有效地調(diào)控降雨地表徑流，削減降雨徑流總量和降雨峰值流量，減輕城市排水壓力。此外，再有針對性地治理易澇積水點，緩解和治理城市內(nèi)澇問題。

（2）治黑。通過“控源截污、內(nèi)源治理、生態(tài)修復(fù)、活水保質(zhì)、長制久清”等手段，合理安排設(shè)施，系統(tǒng)性地改善城市水體環(huán)境質(zhì)量。對于此類區(qū)域而言，通過在城市更新過程中融入海綿城市建設(shè)理念，通過低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建，實現(xiàn)雨污分流，減少分流制排水系統(tǒng)的初期雨水污染，減少合流制排水系統(tǒng)的溢流頻次，改善水環(huán)境質(zhì)量。

2.2 建筑與小區(qū)：新建項目目標導(dǎo)向

就建筑與小區(qū)制定相關(guān)低影響開發(fā)設(shè)施指標，推廣綠色屋頂、生物滯留設(shè)施（高位花壇、雨水花園等）、下沉式廣場與透水鋪裝等的使用，增加地塊的雨水徑流控制能力，減少雨水外排量，削減徑流污染，減小開發(fā)前后水文特性的差異。

以黃浦區(qū)某街區(qū)商業(yè)開發(fā)項目為例，該項目占地約22.36 hm2，用地類型為商辦綜合用地部分住宅用地及代建公共綠地一塊。原設(shè)計方案建筑密度高（42.9%）、綠化率低（雖然規(guī)劃用地中公園綠地比例基本達到全市平均水平，但是由于建筑密度大，導(dǎo)致附屬綠地比例遠低于上海市35%的綠地率標準，總體綠地率僅為25.7%）、地下空間開發(fā)強度大（接近滿鋪）。原設(shè)計方案中已采用了綠色屋頂、透水鋪裝、調(diào)蓄設(shè)施（原有利用地下停車場邊角修建調(diào)蓄池）三種海綿設(shè)施。用SWMM模型對原設(shè)計方案進行模擬校核，模型選用降雨量接近上海多年平均值的1996年（雨量1 183 mm）的逐分鐘降雨數(shù)據(jù)。蒸發(fā)量采用上海各月平均蒸發(fā)數(shù)據(jù)，采用典型海綿設(shè)施的設(shè)計值與模型參數(shù)（見表1～表4）。模型結(jié)果表明，該項目按照原設(shè)計方案為年徑流總量控制率為57.2%，不滿足上位規(guī)劃70%的指標值要求，需要原方案進行優(yōu)化設(shè)計。

表1 原設(shè)計方案下墊面情況統(tǒng)計表

表2 原設(shè)計方案海綿設(shè)施設(shè)計參數(shù)

表3 SWMM模型中部分海綿設(shè)施參數(shù)表

表4 SWMM模型水量平衡統(tǒng)計表

改造方案中，采用容積法對方案進行了重新設(shè)計。由于原方案場地內(nèi)諸多制約條件，地塊開發(fā)同時代建周邊市政道路，考慮在地塊周邊的人行道上新增773 m3調(diào)蓄設(shè)施[2]，并通過模型分析達到設(shè)計目標要求。需要說明的是，模型假設(shè)所有設(shè)施均發(fā)揮最大效率，實際效果可能比模擬的年徑流總量控制率低。

2.3 建筑與小區(qū)：改造項目問題導(dǎo)向

據(jù)統(tǒng)計，上海建于20世紀八九十年代、房齡在二三十年的多層住宅有1億多平方米，基本存在電梯老化、小區(qū)積水、綠化品質(zhì)下降、休閑設(shè)施缺乏、停車設(shè)施嚴重不足等問題。目前，上海市已經(jīng)制定出臺了住宅小區(qū)綜合治理三年行動計劃?？偟哪繕耸堑?017年，推進形成政府監(jiān)管、市場主導(dǎo)、居民自治、社會參與“四位一體”的住宅小區(qū)綜合治理格局，基本解決住宅小區(qū)中涉及民生的突出問題，使廣大居民的居住生活環(huán)境明顯改善。對于改造的建筑與小區(qū)項目，應(yīng)針對小區(qū)問題以及整個排水片區(qū)規(guī)劃對本小區(qū)的要求，將海綿城市建設(shè)理念融入，不刻意追求年徑流總量控制率這個指標，因此，結(jié)合技術(shù)的適用性和居民意愿調(diào)查，主要采用了雨落管斷接和生物滯留設(shè)施這一簡單的組合技術(shù)方案，老小區(qū)采用生物滯留設(shè)施需要重點考慮蚊蠅的影響[6]。

以老舊公寓BS、公寓XJH和公寓DD為例，公寓BS由2棟老公房組成，公寓XJH由2棟老公房組成，公寓DD由4棟老公房組成，具體下墊面情況見表5。3個小區(qū)特點為建筑密度較高、綠化較少、硬化面積大。針對上述特點，改造方案中的雨落管斷接和生物滯留設(shè)施占綠地面積的改造比例分別為100%、10%。模型設(shè)置基本參數(shù)與上述案例相同，結(jié)果見表6。改造前年徑流總量控制率不超過40%，改造后年徑流總量控制率可達55%以上。

同時，模擬1 h設(shè)計降雨，如圖1所示。將現(xiàn)狀1 a一遇（粗灰線）、5 a一遇（黑粗線）出流過程線進行對比，可看出兩者差距較大，表明現(xiàn)狀管網(wǎng)較難應(yīng)對5 a一遇的降雨，經(jīng)海綿城市建設(shè)改造后5 a一遇（黑細線）設(shè)計降雨下的出流過程線與1 a一遇（粗灰線）趨近。研究結(jié)果表明，雨落管斷接與生物滯留設(shè)施不僅能有效提高地塊年徑流總量控制率，而且對于現(xiàn)狀管網(wǎng)改造難度大的地區(qū)間接提高雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期。

表5 案例老舊公寓現(xiàn)狀下墊面情況統(tǒng)計表

表6 改造前后年徑流總量控制率評估結(jié)果統(tǒng)計表

圖1 降雨出流情況模擬圖

再以新式里弄住宅CL村為例，新式里弄住宅是在舊式石庫門住宅的基礎(chǔ)上改良發(fā)展而來，新式里弄住宅改變了石庫門住宅的前天井布局，代之為2～5 m2水泥地坪的小庭院。新式里弄住宅一般為行列式，總弄寬度6 m左右，支弄在3.5 m以上，較之石庫門里弄住宅的通道寬度放大近一倍。新式里弄住宅多數(shù)為3層，少數(shù)為2層，也有假3層、4層的，一般進深在10～14 m之間，開間大致在3.6～4.8 m之間。

住宅CL村由6排建筑組成，面積為21 470 m2，其中附屬綠地比例24.8%、建筑密度57.5%，硬化路面占建設(shè)用地比例為17.7%，是上海市新式里弄的典型代表。小區(qū)內(nèi)為低層建筑，改造方案中雨落管斷接率100%。由于住宅CL村綠地主要位于小區(qū)道路和建筑之間，能較好地收集硬化路面的雨水，為此分別根據(jù)綠地周圍硬化面積確定改造生物滯留設(shè)施比例為20%，根據(jù)指標體系確定改造比例為7%。模型設(shè)置基本參數(shù)與上述案例相同，結(jié)果見表7，提高海綿設(shè)施的比例有利于提高年徑流總量控制率。但是，提高單一海綿設(shè)施比例到一定程度對年徑流總量控制率的提高效果有限。

表7 改造前后年徑流總量控制率評估結(jié)果統(tǒng)計表

2.4 道路與廣場：適度提升道路的雨水徑流控制能力

選取近期即將進行改造的SC路作為研究對象。SC路全長791.06 m，道路實施寬度12.4～15.2 m，其中西側(cè)人行道寬度 1.6～3.3 m，東側(cè)人行道寬度1.5～3.1 m，車行道寬度9.0 m。車行道采用雙向橫坡，路拱為三次拋物線形式，平均橫坡為2.0%坡向外側(cè)。人行道采用單向橫坡，平均橫坡為2.0%，坡向內(nèi)側(cè)，無綠化隔離帶，道路綠化率為0。符合上海市中心道路斷面偏窄、附屬綠地率低的典型特點。針對上述特點，改造方案中結(jié)合道路改造推廣人行道透水鋪磚，人行道透水鋪裝率100%。模型設(shè)置基本參數(shù)見表8，與上述案例相同。結(jié)果表明，改造前年徑流總量控制率不超過20%，改造后年徑流總量控制率可達50%以上。由于SC路道路斷面窄，人行道占道路比例較高，且人行道100%采用透水鋪裝，設(shè)施比例較高，年徑流總量控制率提高效果優(yōu)于一般道路。

表8 SWMM模型水量平衡統(tǒng)計表 m3

3 結(jié)論與建議

對于高密度低更新的城市建成區(qū)，由于用地問題、改造難度大等各種條件的制約，源頭減排推進有很大難度。本文以上海市黃浦區(qū)為例，研究此類區(qū)域海綿城市建設(shè)的源頭減排的規(guī)劃實施策略。結(jié)果表明：

（1）通過問題導(dǎo)向，采取雨落管斷接、生物滯留設(shè)施、停車位透水鋪裝等適用的海綿化改造技術(shù)，新式里弄和老舊公寓的現(xiàn)狀年徑流總量控制率分別可以從35%～40%、35%～40%提高到65%～70%、55%～60%；

（2）通過目標導(dǎo)向，因地制宜，采取生物滯留設(shè)施等多種海綿技術(shù)組合優(yōu)化，新建商業(yè)開發(fā)用地的年徑流總量控制率可以從傳統(tǒng)設(shè)計的40%～50%提高到70%～75%；

（3）通過問題導(dǎo)向，采取透水鋪裝等適用海綿化改造技術(shù)，無綠化隔離帶道路的年徑流總量控制率可以從15%～20%提高到45%～55%；

（4）為落實海綿城市建設(shè)指標，建議將其納入城市規(guī)劃建設(shè)管理體系。

[1]張辰,呂永鵬,陳嫣.《城鎮(zhèn)內(nèi)澇防治技術(shù)規(guī)范》解讀[J].給水排水,2017,43(8):55-59.

[2]張辰,陳嫣,呂永鵬.《城鎮(zhèn)雨水調(diào)蓄工程技術(shù)規(guī)范》解讀[J].給水排水,2017,43(6):9-13.

[3]張辰.適當提高排水管網(wǎng)設(shè)計標準逐步建立城市內(nèi)澇防治體系[J].給水排水,2013,39(12):1-3.

[4]李建勇.Infoworks ICM在城市排水系統(tǒng)分析中的應(yīng)用[J].中國給水排水,2014.30(8):21-24.

[5]新版規(guī)范局部修訂編制組.2014版《室外排水設(shè)計規(guī)范》局部修訂解讀[J].給水排水,2014,40(4):7-11.

[6]夏聞雨,呂永鵬,張辰,等.美國蚊蠅綜合管理措施對海綿城市建設(shè)的啟示與應(yīng)用[J].給水排水,2016,42(12):55-59.

TU99

B

1009-7716（2017）12-0082-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.12.023

2017-08-22

國家重大水專項（2017ZX07403001）；上海市科委項目（15DZ1203601）

黃怡（1983-），女，福建福州人，工程師，主要從事城市規(guī)劃和海綿城市研究工作。