西咸新區(qū)：重構城市水安全屏障

■ 張 亮

陜西西咸新區(qū)作為國家首批、西北唯一的海綿城市建設試點城市，按照海綿城市的理念和要求，積極探索具有西北地域特色的、涵蓋源頭減排系統(tǒng)、排水管渠系統(tǒng)、排澇除險系統(tǒng)的城市內(nèi)澇防治體系。

一、西咸新區(qū)概況

西咸新區(qū)位于陜西省西安市和咸陽市建成區(qū)之間，轄空港新城、灃東新城、秦漢新城、灃西新城、涇河新城等5個組團。屬溫帶大陸性季風型半干旱、半濕潤氣候區(qū)。夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，四季干、濕、冷、暖分明。

根據(jù)臨近的秦都區(qū)國家基本氣象站1960～2014年日最大降雨量和1981～2010年月平均降雨量的統(tǒng)計分析，西咸新區(qū)多年平均降雨量約520mm。其中，7～9月降雨量占全年降雨量的50%左右，且夏季降水多以暴雨形式出現(xiàn)，易造成洪、澇和水土流失等自然災害。

西咸新區(qū)是我國首個以創(chuàng)新城市發(fā)展方式為主題的國家級新區(qū)，被國務院賦予建設絲綢之路經(jīng)濟帶重要支點、我國向西開放重要樞紐、西部大開發(fā)新引擎和中國特色新型城鎮(zhèn)化范例的歷史使命。2012年以來，西咸新區(qū)將海綿城市建設作為創(chuàng)新城市發(fā)展方式的重要著力點和突破口，按照低影響開發(fā)理念開展海綿城市建設探索和實踐。

二、城市排水防澇問題

（一）城市雨水管渠覆蓋不足

西咸新區(qū)內(nèi)新建城區(qū)的排水體制為雨、污分流制，雨水管道隨道路同步敷設，老城區(qū)多為合流制管網(wǎng)或散排。雨水管渠覆蓋率為4．2km/km2，相較于發(fā)達城市，覆蓋率明顯不足。

表1 西咸新區(qū)現(xiàn)狀雨水管網(wǎng)系統(tǒng)及覆蓋率

（二）雨水管渠排水能力不足

采用Mike Urban水力模型對現(xiàn)狀城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)進行評估，以西咸新區(qū)1年一遇、2年一遇、3年一遇和5年一遇暴雨雨型作為管網(wǎng)排水能力評估的降雨數(shù)據(jù)，綜合分析城市排水系統(tǒng)實際排水能力。根據(jù)《室外排水設計規(guī)范》（2016年版），西咸新區(qū)非中心城區(qū)雨水管渠及泵站設計標準應為2年一遇。模型評估結果顯示，西咸新區(qū)雨水管渠排水能力小于2年一遇的管網(wǎng)為173．84km，所占比例為39．2%。

（三）排澇設施不足、體系不完善

西咸新區(qū)目前在傳統(tǒng)排水設施方面基本按照規(guī)劃、按照標準進行建設，但在應對超標雨水徑流排放方面的措施較為缺乏，對雨水調(diào)蓄空間、雨水行泄通道、內(nèi)河整治等大排水系統(tǒng)方面考慮不足。同時，由于西咸新區(qū)大部分為新建城區(qū)，雨水管網(wǎng)隨道路建設過程中，容易出現(xiàn)上游建成、下游管網(wǎng)尚未建設的情況，導致下游排水無出路。

表2 西咸新區(qū)現(xiàn)狀雨水管網(wǎng)系統(tǒng)及覆蓋率

（四）日常管理維護不足

城市排水管理薄弱是造成城市內(nèi)澇的一個重要原因。城區(qū)內(nèi)大量施工場地的余泥渣土、泥漿偷排等行為引發(fā)管道堵塞，嚴重破壞了排水管道的排水能力和防洪能力。

三、總體思路

城市內(nèi)澇防治體系需要解決源頭減排、排水和防澇三個層次的不同需求。源頭減排指的是在雨水進入城鎮(zhèn)排水管渠設施前，利用滲透和滯蓄等低影響開發(fā)設施減少徑流量。排水指的是及時排除短歷時低重現(xiàn)期的設計降雨，主要通過城市現(xiàn)有的雨水排水系統(tǒng)來解決。防澇指的是有效應對長歷時較大重現(xiàn)期的設計降雨，利用排澇除險設施解決超出排水管渠系統(tǒng)設計標準的雨水徑流。三者共同發(fā)揮作用，組成城市內(nèi)澇防治體系。

（一）新建城區(qū)

優(yōu)先考慮從源頭降低城市內(nèi)澇風險，采用低影響開發(fā)建設模式源頭控制雨水徑流，同時，基于水力模型識別豎向不合理的區(qū)域，通過豎向調(diào)整降低內(nèi)澇風險。根據(jù)規(guī)劃確定的雨水管渠、泵站及附屬設施規(guī)劃設計標準設計雨水排水系統(tǒng)，并根據(jù)內(nèi)澇防治標準，結合水系治理規(guī)劃，合理布局內(nèi)澇防治設施，主要措施如下：

1．源頭減排系統(tǒng)：采用低影響開發(fā)建設模式，減少城市開發(fā)對原有自然水文的影響，減少不透水面積比例，降低徑流系數(shù)，合理規(guī)劃豎向高程，降低新建城區(qū)易澇風險。

2．排水管渠系統(tǒng)：根據(jù)規(guī)劃確定的標準規(guī)劃設計雨水排水系統(tǒng)。

3．排澇除險系統(tǒng)：理順水系，確定水系防洪排澇標準，保證城市水面率，合理布局下凹式綠地、雨水調(diào)蓄設施等增加雨水調(diào)蓄空間，布局澇水行泄通道，保證澇水排放順暢。

（二）已建城區(qū)

重點針對易澇風險區(qū)、在復核雨水管渠及其附屬的基礎上，采取以下思路進行比選：①如雨水管渠滿足相應的設計標準，則不調(diào)整雨水管渠，優(yōu)先采用豎向調(diào)整和高水高排措施，其次采取分區(qū)調(diào)整、新增干管的措施，再次采取布局泵站、新增調(diào)蓄設施以及開辟澇水行泄通道等措施，確保系統(tǒng)達到規(guī)劃標準。②如雨水管渠不滿足相應的設計標準，則結合道路規(guī)劃建設情況，考慮新增或調(diào)整雨水管渠和分區(qū)后，再按上述思路進行綜合措施的布局。因此，對于已建城區(qū)，提高現(xiàn)有城市排水系統(tǒng)，有效應對50年一遇暴雨的主要措施如下：

1．源頭減排系統(tǒng)：結合舊城改造，提出雨水徑流控制目標以及豎向控制建議，源頭降低內(nèi)澇風險。

2．排水管渠系統(tǒng)：結合地區(qū)改建、澇區(qū)治理、道路建設等工程進行逐步改造現(xiàn)有雨水管渠；采取匯水分區(qū)調(diào)整，新增雨水干管等措施提升排水能力。

3．排澇除險系統(tǒng)：結合現(xiàn)狀公園、綠地，建設雨水調(diào)蓄設施，充分利用現(xiàn)有水體、濕地、滯洪區(qū)作為雨水調(diào)蓄空間；有條件的地區(qū)，布局澇水行泄通道，排放澇水。

四、排水防澇體系

（一）源頭控制工程

雨水徑流源頭控制是海綿城市的核心理念之一，同時也是排水防澇體系“源頭控制、中途蓄滯、末端排放”原則的重要組成部分。西咸新區(qū)所有新/改建項目，均應按照低影響開發(fā)的要求進行規(guī)劃設計和建設。建設項目的海綿城市設施的控制目標和設計要點按不同用地性質分類制定，如表3所示。

圖1 西咸新區(qū)濕陷性黃土區(qū)分布

西咸新區(qū)部分區(qū)域存在濕陷性黃土，涇、渭河一級階地為非自重濕陷性黃土場地，渭河二級階地地區(qū)為自重濕陷性黃土場地、部分地段為非自重濕陷性黃土場地；黃土臺塬及渭河三級階地地區(qū)為自重濕陷性黃土場地，地基土濕陷等級達到Ⅲ級。

為避免在濕陷性黃土區(qū)應用低影響開發(fā)時引發(fā)的技術風險，海綿城市控制目標明確要求位于濕陷性黃土區(qū)域的建設項目可在原目標的基礎上降低10%～20%。同時，海綿城市建設應在進行詳細的地質勘查前提下進行，盡量避免采用深層、大型入滲的低影響開發(fā)設施，采用淺層、小型入滲設施時，應采取防滲措施；車行道路不建議采用透水瀝青和水泥。

表3 西咸新區(qū)建設項目分類及海綿城市建設目標

（二）雨水排水系統(tǒng)

排水體制方面采用完全分流制；對現(xiàn)狀為雨污合流的，應結合城市建設與舊城改造，加快雨污分流改造，規(guī)劃遠期實現(xiàn)完全分流制排水。

根據(jù)《室外排水設計規(guī)范》（2016年版），西咸新區(qū)屬于大城市，結合西咸新區(qū)本地匯水地區(qū)性質、氣候特點及地形特點等因素，西咸新區(qū)新建雨水管渠、泵站及附屬設施執(zhí)行以下設計標準。

綜合考慮西咸新區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展趨勢、城市規(guī)劃用地布局，按建設密度、人口密集、商業(yè)水平等因素將西咸新區(qū)劃分出特別重要地區(qū)、中心城市和非中心城區(qū)。特別重要地區(qū)為區(qū)行政中心、交通樞紐（機場、火車站、市客運站、地鐵站、車輛段等）、省級以上文物保護單位，總面積約36．7平方公里，占全區(qū)總面積4．1%。中心城區(qū)為各新城中心，總面積約85．5平方公里，占全區(qū)建設用地9．5%。非中心城區(qū)為除中心城區(qū)、特別重要地區(qū)之外的區(qū)域，約占新區(qū)建設用地的86．4%。

表4 雨水管渠、泵站及附屬設施設計標準

（三）內(nèi)澇防治系統(tǒng)

根據(jù)西咸新區(qū)本地實際，從積水深度、范圍和積水時間三個方面，明確內(nèi)澇災害的標準，即道路積水時間超過30分鐘，積水深度超過15cm；下凹橋區(qū)積水時間超過30分鐘，積水深度超過27cm。西咸新區(qū)內(nèi)澇防治設計重現(xiàn)期為50年，即通過采取綜合措施，有效應對不低于50年一遇的暴雨。

1．平面與豎向控制：城市豎向規(guī)劃是城市規(guī)劃建設的重要組成部分，是實現(xiàn)城市建設工程技術合理、造價經(jīng)濟、景觀美好的重要手段，同時，城市豎向對河流水系的流向、雨水徑流的排除、雨水管渠系統(tǒng)的布設起著舉足輕重的作用。因此，合理的控制城市用地豎向高程，是規(guī)避內(nèi)澇風險，防治城市內(nèi)澇的最為有效的手段之一，是從源頭上降低城市內(nèi)澇風險的方法。

圖2 西咸新區(qū)雨水管渠設計重現(xiàn)期分區(qū)圖

通過基于Mike Flood平臺的URBAN管網(wǎng)和二維地表兩個模塊耦合，實現(xiàn)雨水徑流流動的模擬，識別西咸新區(qū)易受“客水”影響的低洼易澇地區(qū)以及城市規(guī)劃豎向不合理區(qū)域，并結合目前已編制的控制性詳細規(guī)劃，提出豎向控制建議，力求從源頭解決內(nèi)澇風險問題，指導城市開發(fā)建設。西咸新區(qū)建議豎向調(diào)整的區(qū)域有一處，位于渭河流域天翼大道與臨空大道的交匯處，現(xiàn)狀標高443～449m，規(guī)劃標高442．1～447．3m，建議調(diào)整規(guī)劃標高至452m以上，減少因地勢低洼造成的排水不暢和積水。

2．雨水行泄通道：城市雨水行泄通道主要以河流水系為防澇體系基礎、以排水干溝、明渠、暗渠等作為排水通道。其主要作用為結合城市豎向、水系布局，將超標雨水就近引入到河道中，避免內(nèi)澇災害發(fā)生。通過采用水力模型分析澇水匯集路徑，結合城市豎向及河流水系分布，合理布局澇水行泄通道。西咸新區(qū)規(guī)劃建設14條雨水行泄通道，分別位于涇河流域、灃河流域和渭河流域，總長度為40．8km，總設計流量達501m3/s。

道路作為主要的地表徑流流經(jīng)通道和內(nèi)澇積水點集中分布區(qū)，成為西咸新區(qū)構建行泄通道的重要組成部分。綜合考慮區(qū)域濕陷性黃土地質構造、氣候干旱少雨等特征，選擇雨水花園、傳輸型草溝、生態(tài)滯留草溝、雨水塘等海綿設施進行雨水徑流控制和輸送，構建針對不同重現(xiàn)期降雨，兼顧“源頭減排、行泄傳輸、排澇除險”不同層級相互耦合的雨水綜合控制系統(tǒng)，充分發(fā)揮道路的雨水行泄功能。

3．雨水調(diào)蓄設施：雨水調(diào)蓄設施的建設應結合公園、綠地建設，落實用地，解決建設用地緊缺問題。同時，應充分發(fā)揮現(xiàn)狀城市濕地、水系、下凹式綠地等雨水調(diào)蓄功能，作為雨水調(diào)蓄空間，解決用地緊缺的同時，節(jié)省工程投資。對于專用雨水調(diào)蓄池，適用于內(nèi)澇積水較為集中局部洼地處、排水通道較長的主干管渠上，工程上采用不同的建設模式，發(fā)揮其最大效應。西咸新區(qū)規(guī)劃建設雨水調(diào)蓄設施16處，其中1座水庫，3處雨水調(diào)蓄空間，12座雨水調(diào)蓄池。

西咸新區(qū)屬于典型的西北缺水地區(qū)，除地下水資源外，基本依靠區(qū)外客水。在雨水調(diào)蓄設施建設過程中，充分考慮到雨水收集回用的需求。一是對建筑小區(qū)內(nèi)的雨水應盡可能收集利用。通過采用植生滯留槽、下凹式綠地、植被草溝、景觀水體、滲透性路面、雨水調(diào)蓄池等工藝，對雨水做到應收盡收。二是利用中央雨洪系統(tǒng)和景觀綠地形成調(diào)蓄樞紐。因地制宜，傳統(tǒng)與現(xiàn)代結合，效仿傳統(tǒng)農(nóng)村“澇池”的理念，利用古河道的低洼地帶建設不間斷生態(tài)綠廊，形成區(qū)域海綿雨洪調(diào)蓄樞紐。三是景觀綠地依托地形自然收集雨水。利用原有城市地形，在適當區(qū)域建設城市綠地、廣場等公共空間，利用植被緩沖帶、生態(tài)型濕地、多形式濕塘、植草溝等措施進行地表徑流進行匯集、生態(tài)凈化、下滲和收集利用，超出設計規(guī)模的徑流流向自然地勢低洼區(qū)域，匯聚到由碎石、砂土等構成的滲井，回補地下水。

西咸新區(qū)在西北地區(qū)海綿城市和排水防澇體系建設方面做出了一定的探索，并實現(xiàn)了兩者有機結合，為其他相似城市提供了一定的借鑒和參考；但在系統(tǒng)的整體性和多目標效益達成等方面仍顯欠缺。提質增效將是下一步工作的重點內(nèi)容和方向。