基于LID的三亞市海綿城市規(guī)劃研究

王勝男，蹇 凱,2，畢翼飛

(1.三亞學(xué)院 藝術(shù)學(xué)院，海南 三亞 572022；2.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 建筑學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000；3.許昌學(xué)院 城鄉(xiāng)規(guī)劃與園林學(xué)院，河南 許昌 461000)

2012年4月，“海綿城市”的概念在《2012低碳城市與區(qū)域科技發(fā)展論壇》中首次提出，此后，大量的實(shí)證探索積淀了我國(guó)海綿城市成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[1-4].2014年11月，《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》頒布，提出了海綿城市建設(shè)的五項(xiàng)基本原則[5].從此，采用源頭、分散式措施維持場(chǎng)地開(kāi)發(fā)前的水文特征的低影響開(kāi)發(fā)(Low Impact Development，LID)成為海綿城市建設(shè)依循原則[6].我國(guó)的海綿城市建設(shè)，從明確實(shí)施過(guò)程[7,8]、規(guī)范評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[9]，逐步進(jìn)入到了實(shí)質(zhì)運(yùn)行.2016年4月，共有2批30個(gè)城市被列入中央財(cái)政支持的海綿城市建設(shè)試點(diǎn)城市，三亞市被確定城市修補(bǔ)生態(tài)修復(fù)(雙修)試點(diǎn)市，因此，開(kāi)展基于LID的三亞市海綿城市規(guī)劃研究，不僅可以為三亞的良性發(fā)展提供參考，還可以我國(guó)海綿城市研究提供科學(xué)依據(jù).

1 研究區(qū)概況

三亞市位于海南省的南部(北緯18°09′～18°37′，東經(jīng)108°56′～109°48′)，屬我國(guó)南海的北海岸，陸地總面積1 919.58 km2，海域總面積6 000 km2，市區(qū)規(guī)劃面積37 km2，2017年市區(qū)常住人口76.42萬(wàn).地形北高南低，北部為高山峻嶺、綿延起伏，南部平原沿海岸呈東西分布；域內(nèi)河流依地勢(shì)形成了東、中、西三支相對(duì)獨(dú)立的自然水系；屬于熱帶海洋性季風(fēng)氣候，水資源不足，季節(jié)性、區(qū)域性短缺明顯.結(jié)合城市建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀與研究需要，劃定范圍為：北為環(huán)城高速G98，東至原吉陽(yáng)鎮(zhèn)高速互通立交，西到天涯區(qū)君瀾度假酒店西側(cè)湖畔，南以海岸線為界(圖1).

1.1 綠地水系格局

研究區(qū)被山體的延伸分隔成若干景觀空間，大型綠地斑塊集中在河?xùn)|區(qū)、月川片區(qū)以及主城區(qū)北側(cè)，河西片區(qū)大多布局街區(qū)建筑相間的小面積綠地；中心城區(qū)水系自北向南入海，以三亞河、臨春河、大茅河為主，海坡-活力中心片區(qū)內(nèi)有貫穿中部的東西向內(nèi)河(圖2).現(xiàn)有綠地景觀要素分布不均，海坡-活力中心內(nèi)河水系廊道疏通困難，河流入?？谑苋藶榛顒?dòng)干擾水環(huán)境質(zhì)量下降、水生態(tài)系統(tǒng)脆弱，水系廊道自然屬性較弱、通達(dá)性低，自然生態(tài)、山水景觀格局破壞嚴(yán)重.

圖1 研究區(qū)的位置與范圍

圖2 研究區(qū)綠地水系現(xiàn)狀

1.2 綜合管網(wǎng)系統(tǒng)

三亞城市水源以地表水為主，供水網(wǎng)采用環(huán)狀布置方式.中心區(qū)主要是鑄鐵管、鍍鋅鋼管，兼有少數(shù)石棉水泥管，使用年限長(zhǎng)、管材差、事故多、漏耗嚴(yán)重，部分給配水主干管配置和布局不合理，管網(wǎng)調(diào)節(jié)能力較弱.雨水管網(wǎng)鋪設(shè)與改造地區(qū)差別明顯，核心區(qū)現(xiàn)有覆蓋率約80%，部分地區(qū)存在改造不徹底、雨污管網(wǎng)混接現(xiàn)象，仍有污水直排造成水體污染的問(wèn)題；現(xiàn)有6個(gè)污水處理廠、2個(gè)污水處理站，均采用集中式污水處理方式，排水分區(qū)不合理及管網(wǎng)設(shè)施配套不齊全，導(dǎo)致污水處理廠的運(yùn)行不協(xié)調(diào)，個(gè)別站場(chǎng)選址不合理(圖3)，造成水污染.

2 三亞市海綿城市總體規(guī)劃框架

結(jié)合《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》和三亞城市建設(shè)的現(xiàn)狀，提出“一個(gè)空間、兩個(gè)方向和三個(gè)層次”的整體思路，實(shí)現(xiàn)城市海綿體建設(shè)的一體化(圖4).一個(gè)空間，指一個(gè)完整的城市區(qū)域，通過(guò)生態(tài)手法對(duì)區(qū)域的地上空間和地下空間進(jìn)行有效開(kāi)發(fā)的城鄉(xiāng)空間.兩個(gè)方向，是指橫向的二維平面和豎向設(shè)計(jì)與建設(shè)，橫向的二維平面指基于城市景觀結(jié)構(gòu)構(gòu)建的生態(tài)規(guī)劃，豎向即基于低影響開(kāi)發(fā)的豎向設(shè)計(jì)技術(shù)運(yùn)用、空間設(shè)計(jì)與建設(shè).三個(gè)層次，是指宏觀、中觀、微觀三個(gè)層次.宏觀層面注重人本化的城市生態(tài)規(guī)劃總體布局，維護(hù)多種自然與非自然過(guò)程的安全性和穩(wěn)定性，為城市提供可持續(xù)的生態(tài)服務(wù)；中觀層面通過(guò)控制性指標(biāo)的引導(dǎo)和基礎(chǔ)設(shè)施的橫向布局，共同約束城市結(jié)構(gòu)要素的生態(tài)保護(hù)與低影響開(kāi)發(fā)；微觀層面運(yùn)用豎向海綿體的綠色與灰色基礎(chǔ)設(shè)施的自然銜接與過(guò)渡，使雨洪管理系統(tǒng)更為完善和科學(xué)，從而實(shí)現(xiàn)城市生態(tài)功能，進(jìn)而生態(tài)服務(wù)惠及每位居民.

圖3 管網(wǎng)鋪設(shè)現(xiàn)狀

圖4 海綿城市總體架構(gòu)

遵循LID原則，參照《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》，結(jié)合我國(guó)海綿城市年徑流總量控制率分區(qū)圖，分析、計(jì)算三亞市近20年(1985-2014)的降水?dāng)?shù)據(jù)，確定三亞市的年徑流總量控制率為60%，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)降水量為25.3 mm.同時(shí)，以徑流現(xiàn)狀為依據(jù)，對(duì)中心城區(qū)進(jìn)行功能分區(qū)(圖5)，提出各分區(qū)的控制目標(biāo)(表1).

圖5 徑流控制分區(qū)圖

片區(qū)控制面積/(km2)年降雨總量控制率/%設(shè)計(jì)降雨量/(mm)河西片區(qū)6.8646.0015.7河?xùn)|-東興隆-臨春片區(qū)5.2452.5019.8鹿回頭-大東海片區(qū)6.2956.0022.3月川-荔枝溝片區(qū)15.1863.5028.4海坡-活力中心片區(qū)13.665.0029.9紅沙-榆林-吉陽(yáng)片區(qū)10.263.0028.0

3 三亞市海綿城市的規(guī)劃設(shè)計(jì)思路

3.1 海綿城市的規(guī)劃思路

3.1.1 生態(tài)安全格局

參照《三亞市城市總體規(guī)劃(2012-2020)》、《三亞市綠地系統(tǒng)規(guī)劃(2011-2020)》，結(jié)合城市用地布局、綠地水系的現(xiàn)狀，確定海綿城市的總體格局為“一灣、兩軸、三廊、多核心”模式(圖6).“一灣”是三亞灣生態(tài)走廊，作為三亞市旅游開(kāi)發(fā)的“第一灣”，沿線的生態(tài)環(huán)境對(duì)三亞城市發(fā)展極為重要.“兩軸”是三亞的生態(tài)山體軸線，三亞城市背山面海，山體生態(tài)廊道是主城區(qū)的生態(tài)屏障，也是水系涵養(yǎng)的重要地帶.“三廊”是水系生態(tài)廊道，三亞河、臨春河、大茅水等資源型廊道，是海綿體生態(tài)功能修復(fù)的依托.“多核心”是區(qū)內(nèi)均衡密布的點(diǎn)狀綠藍(lán)復(fù)合海綿體，用來(lái)控制雨水徑流、銜接雨水管渠及排放超標(biāo)雨水徑流.

3.1.2 綠地水系規(guī)劃

遵從綠地水系的自然特征，搭建點(diǎn)、線、面等不同空間形態(tài)的綠地，并有效復(fù)合局地藍(lán)色空間構(gòu)建生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，協(xié)調(diào)不同用地需求，充分發(fā)揮綠地水系的生態(tài)防護(hù)、雨洪管理等功能，構(gòu)建完整的城市生態(tài)防護(hù)屏障(圖7).

三亞河和臨春河等內(nèi)河沿岸，針對(duì)水環(huán)境惡化、紅樹(shù)林退化、岸線硬質(zhì)化等問(wèn)題，調(diào)整中心城區(qū)生態(tài)濕地及水系布局，營(yíng)造濕地、凈化水體，應(yīng)用三道生態(tài)防線模式，打造結(jié)構(gòu)均布、數(shù)量眾多的“小海綿體”.

3.1.3 給排水與地下綜合管廊

水源方面，清算各個(gè)水源的庫(kù)容量和服務(wù)能力，確定水源保護(hù)生態(tài)防線，杜絕點(diǎn)源和面源污染；水廠方面，擴(kuò)大水廠的現(xiàn)有規(guī)模，增強(qiáng)水廠服務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)季節(jié)性的彈性調(diào)控；管線建設(shè)方面，優(yōu)化管線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展服務(wù)范圍，結(jié)合地下綜合管廊，完善城市給水系統(tǒng).排水方面，重點(diǎn)在于雨水收集、雨水管渠、調(diào)蓄、泵站等基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)地面排水與地下排水管渠、人工防洪防澇設(shè)施與自然水系河道等的有機(jī)銜接，形成綜合性的雨水管渠和超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)，達(dá)到水資源的低影響開(kāi)發(fā)和高效的水循環(huán)利用.受工程資金和空間局限，新城區(qū)著重雨污分流排水系統(tǒng)建設(shè)，老城區(qū)以雨污分流排水系統(tǒng)改造為主.

圖6 海綿城市生態(tài)安全格局

圖7 綠地水系規(guī)劃圖

3.2 海綿城市建設(shè)思路

3.2.1 建設(shè)時(shí)序

低影響開(kāi)發(fā)(LID)的核心在于其豎向設(shè)計(jì)技術(shù)的運(yùn)用，通過(guò)人工灰色基礎(chǔ)設(shè)施與生態(tài)綠色基礎(chǔ)設(shè)施有效結(jié)合，形成具有自然積存、自然滲透作用的生態(tài)海綿體.三亞的海綿城市建設(shè)應(yīng)高效地建構(gòu)藍(lán)、綠、灰等景觀要素的合理結(jié)構(gòu)，運(yùn)用“滲、蓄、滯、凈、用、排”等技術(shù)手段，提高對(duì)徑流雨水的管控能力，最大限度地維持或恢復(fù)城市的海綿功能.綜合城市現(xiàn)狀、旅游產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)、總體規(guī)劃要求，海綿城市建設(shè)應(yīng)按照以下時(shí)序進(jìn)行：近期(2016-2020年)，重點(diǎn)建設(shè)海坡片區(qū)、河?xùn)|-豐興隆-臨春片區(qū)和河西片區(qū)以及大東海鹿回頭片區(qū)；中期(2021-2023年)，重點(diǎn)建設(shè)活力中心片區(qū)、吉陽(yáng)片區(qū)、月川片區(qū)；中遠(yuǎn)期(2024-2026年)，重點(diǎn)建設(shè)荔枝溝片區(qū)；遠(yuǎn)期(2027-2030年)重點(diǎn)建設(shè)榆林-紅沙片區(qū)(圖8).

3.2.2 綠地水系

綠地、廣場(chǎng)及周邊區(qū)域徑流雨水通過(guò)有組織的匯流與轉(zhuǎn)輸，經(jīng)截污等預(yù)處理后引入城市綠地內(nèi)的低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施，消納自身及周邊區(qū)域徑流雨水的同時(shí)，銜接區(qū)域內(nèi)的雨水管渠系統(tǒng)和超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)，提高區(qū)域內(nèi)澇防治能力.水系根據(jù)其功能定位，水體、岸線利用及濱水區(qū)現(xiàn)狀等，進(jìn)行合理保護(hù)、利用和改造，在滿足雨洪行泄等功能條件下，實(shí)現(xiàn)相關(guān)規(guī)劃提出的低影響開(kāi)發(fā)控制目標(biāo)及指標(biāo)要求，并與城市雨水管渠系統(tǒng)和超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)有效銜接(圖9).

圖8 海綿城市建設(shè)時(shí)序分區(qū)引導(dǎo)

圖9 綠地水系建設(shè)引導(dǎo)

3.2.3 城市道路

道路的修建改造應(yīng)體現(xiàn)徑流雨水匯流與轉(zhuǎn)輸和就地吸納滲透相結(jié)合的思想，徑流雨水經(jīng)截污等預(yù)處理后引入道路綠地內(nèi)，并通過(guò)設(shè)置在綠地內(nèi)的雨水滲透、儲(chǔ)存及調(diào)節(jié)設(shè)施等進(jìn)行低影響模式水處理(圖10).

3.2.4 城市居住區(qū)

城市居住區(qū)建筑屋面與居住區(qū)路面的徑流雨水，運(yùn)用低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施實(shí)現(xiàn)有組織的匯流與轉(zhuǎn)輸，完成預(yù)處理后引入綠地內(nèi)具有雨水滲透、儲(chǔ)存、調(diào)節(jié)等功能的低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施.不能滿足徑流控制目標(biāo)的建筑與小區(qū)，路面徑流雨水可通過(guò)城市雨水管渠系統(tǒng)引入城市綠地與廣場(chǎng)內(nèi)的低影響開(kāi)發(fā)設(shè)施(圖11).

圖11 建筑與小區(qū)建設(shè)引導(dǎo)

3.3 水治理與基礎(chǔ)設(shè)施布局

3.3.1 雨污控制策略

三亞市水環(huán)境污染絕大多數(shù)是城市內(nèi)部造成的，農(nóng)村區(qū)域的面源污染也頗為嚴(yán)重.應(yīng)采用以源頭控制、過(guò)程削減、末端處理的思路，針對(duì)水質(zhì)問(wèn)題，提出“上蓄-中清-下凈”的治理思路.結(jié)合源頭徑流控制設(shè)施、雨水管渠設(shè)施以及超標(biāo)雨水徑流排放設(shè)施提高水環(huán)境質(zhì)量.一方面，針對(duì)點(diǎn)源污染將城市雨水和污水集中入網(wǎng)處理，提高雨水與污水的排放標(biāo)準(zhǔn)，未入網(wǎng)的逐步納入集中管網(wǎng).另一方面，采用徑流控制處理市區(qū)的面源污染，農(nóng)村區(qū)域的面源污染重點(diǎn)采用生態(tài)三道防線措施.在雨水與污水進(jìn)入受納水體前，采用生態(tài)措施凈化雨水與污水，以此來(lái)提高水環(huán)境質(zhì)量.

3.3.2 生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施布局

生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的布局主要考慮再生水與雨水資源化、調(diào)蓄設(shè)施與分散式污水處理設(shè)施.⑴再生水與雨水資源化.由于道路建設(shè)多且快，市政管網(wǎng)設(shè)施相對(duì)滯緩，部分城區(qū)管網(wǎng)缺失，導(dǎo)致雨水、污水收集率很低.為緩解市區(qū)用水的季節(jié)性緊張，應(yīng)提高雨水利用率，通過(guò)收集至調(diào)蓄設(shè)施，將雨水資源化，補(bǔ)充地下水、生產(chǎn)用水；加快建設(shè)污水管網(wǎng)，完善污水處理廠周邊的再生水管網(wǎng)，形成域內(nèi)獨(dú)立的再生水輸配水系統(tǒng)用于園林綠化等領(lǐng)域，減緩地表水源的供水壓力.⑵調(diào)蓄設(shè)施與分散式污水處理設(shè)施.基于土地利用緊張，尤其是建筑密度較高的河?xùn)|區(qū)和河西區(qū)，建設(shè)大面積濕地系統(tǒng)較為困難，雨水蓄水設(shè)施應(yīng)合理設(shè)置，并與周圍的地形、地貌和景觀相協(xié)調(diào)，利于雨水滯蓄、存儲(chǔ)以及調(diào)節(jié)和再利用.綜合綠地水系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及灰色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，分散式污水處理廠采取“化整為零”原則，充分利用城市濕地系統(tǒng)進(jìn)行尾水處理和生態(tài)凈化，在保證水處理能力及污水排放水質(zhì)的基礎(chǔ)上，更有利于土地資源的合理利用(圖12).

圖12 重要水處理設(shè)施布局

LID原則下的三亞市海綿城市規(guī)劃，分析了三亞建設(shè)現(xiàn)狀與面臨問(wèn)題，提出了基于景觀生態(tài)原理的總體架構(gòu)，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)施方案.首先，遵循景觀生態(tài)學(xué)原理，構(gòu)建包涵藍(lán)、綠、灰三個(gè)子系統(tǒng)的復(fù)合體系.從宏觀、中觀、微觀等不同層次，確立景觀生態(tài)安全格局，搭建自然系統(tǒng)與人工設(shè)施相結(jié)合的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)人工與自然要素的自然過(guò)渡與銜接.其次，低影響開(kāi)發(fā)的豎向設(shè)計(jì)運(yùn)用是海綿城市的建設(shè)準(zhǔn)則，建設(shè)具有“滲、蓄、滯、凈、用、排”功能的海綿體，是解決城市水問(wèn)題，協(xié)調(diào)城鎮(zhèn)化與資源環(huán)境關(guān)系的重要途徑.