典型特征城市大排水系統(tǒng)對豎向規(guī)劃的要求

李曉宇

北京建筑大學(xué) 北京 100044

城市豎向規(guī)劃是整個城市規(guī)劃體系中的重要組成部分之一，它將城市建設(shè)用地從二維平面布局向三維拓展，是一種在三維模式下進行城市整體高程控制的技術(shù)手段，也是一項系統(tǒng)工程，主要用以解決建設(shè)用地空間和平面之間沖突, 建筑與周邊用地、城市道路交通、城市排水防澇，以及近遠期、城市局部區(qū)域與整體的矛盾等。

大排水系統(tǒng)是指當(dāng)城市遭遇超過管道排水能力的大暴雨或特大暴雨時，輔助管道排水系統(tǒng)的地面或地下的輸送、暫存系統(tǒng)，用以應(yīng)對洪澇災(zāi)害，保證城市交通、建筑等設(shè)施和人民生命財產(chǎn)安全。隨著近年來洪澇災(zāi)害的頻發(fā)，和韌性城市、海綿城市、健康城市等城市理念的興起，大排水系統(tǒng)越來越受到人們的重視。

大排水系統(tǒng)主要通過地表(特殊情況也結(jié)合地下設(shè)施)“蓄排結(jié)合”的方式運行，也就是很大程度上依靠城市的豎向（包括自然豎向和設(shè)計豎向）進行排水，這對城市豎向規(guī)劃設(shè)計提出了較高的要求，不同特征的城市本底條件不同，在城市規(guī)劃中需要因地制宜，具體分析典型特征城市大排水系統(tǒng)對城市豎向規(guī)劃的要求。這樣才能更好的發(fā)揮城市豎向規(guī)劃的功能，構(gòu)建科學(xué)、整體的大排水系統(tǒng)，防治城市內(nèi)澇。

1 山地城市與平原水網(wǎng)城市的特征

1.1 山地城市的特征

山地城市山水空間充足。除建設(shè)用地外，自然本底多為山、水、林、田等生態(tài)空間，可以為城市大排水系統(tǒng)的構(gòu)建提供充足的空間。

山地城市地表起伏大，陡坡多。山地城市多為典型的山地丘陵地貌，坡地的占比高且坡度較大，地形起伏明顯，應(yīng)充分利用并科學(xué)調(diào)整自然豎向。

山地城市雨急徑流快。山地城市大多降水豐沛，且降雨急促、歷時較短，易形成強降雨。加之地形起伏大，山地徑流速度快，易形成洪澇災(zāi)害風(fēng)險。

山地城市覆土層較薄，持水能力差。山地城市部分是巖層地質(zhì)，土層較薄、土壤松散，且地表坡度大，導(dǎo)致雨水徑流速度快，徑流對地面沖刷強烈。造成持水防沖能力弱，易水土流失。

1.2 平原水網(wǎng)城市的特征

平原水網(wǎng)城市多數(shù)位于我國中、東部的長江中下游平原地區(qū)。

平原水網(wǎng)城市由于是受到由河流所夾帶的泥沙沖積而成，地勢比較平緩，土壤肥沃，自然資源較為豐富。

平原水網(wǎng)城市的水系環(huán)境優(yōu)良，水網(wǎng)縱橫交錯、湖蕩密布，水域面積占比高，

縱橫交織成網(wǎng)的大小河道密布在城市中，起到調(diào)節(jié)城市微氣候、便于客貨運輸、提供農(nóng)業(yè)灌溉水源等諸多作用。

2 典型特征城市大排水系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵性問題與豎向規(guī)劃訴求

2.1 山地城市大排水系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵性問題與豎向規(guī)劃訴求

2.1.1 防洪對豎向標(biāo)高的影響

山地城市由于其自然特點更易發(fā)生山洪，為緩解山洪發(fā)生時山地城市的巨大排澇壓力，山地城市應(yīng)盡量遵循高水高排的原則，修建一些防洪設(shè)施如防洪堤、截洪溝等對山洪進行截留。這些設(shè)施可能在城市規(guī)劃區(qū)之外，但均應(yīng)納入大排水系統(tǒng)進行建設(shè)，其中對城市整體豎向標(biāo)高的影響十分顯著的是防洪堤的設(shè)置。

在城市的工程建設(shè)中，應(yīng)結(jié)合城市總體規(guī)劃、城市用地功能分區(qū)布局、城市濱水區(qū)景觀功能以及城市現(xiàn)狀設(shè)施情況綜合進行設(shè)計建造防洪堤。城市防洪堤的兩種常見的基本形式為路堤結(jié)合及路堤分離，兩種形式均能使其和城市道路有機緊密結(jié)合，但二者對整個城市規(guī)劃區(qū)豎向高程控制造成的差異較大。從路堤分離的模式角度下分析，這種模式下的防洪堤僅僅控制小范圍的濱江區(qū)內(nèi)的豎向標(biāo)高，整體規(guī)劃區(qū)內(nèi)其它區(qū)域豎向主要受內(nèi)澇水位的影響；從路堤結(jié)合的模式角度下分析，防洪堤是研究整個規(guī)劃區(qū)豎向標(biāo)高的一個控制點。

2.1.2 排澇對豎向標(biāo)高的影響

由于山地城市地形復(fù)雜的自身特征影響，排澇規(guī)劃時更多采用自排、蓄排、強排三種方式相結(jié)合的綜合排澇形式。那么，城市排澇規(guī)劃對城市豎向標(biāo)高的要求主要就集中在了城市內(nèi)河內(nèi)澇水面線上，內(nèi)澇水面線需要同時綜合考量豎向科學(xué)合理與排水經(jīng)濟安全。從安全性的角度來看，用地豎向標(biāo)高越高那么地塊就越安全，排澇設(shè)計也就越簡單容易，若豎向標(biāo)高達到一定值，雨水就完全可以實現(xiàn)自流排除。但經(jīng)濟性制約，豎向標(biāo)高不可能完全從排水簡單的角度去考慮。所以需要結(jié)合強排和蓄排的方式，通過在規(guī)劃區(qū)內(nèi)建設(shè)水庫、湖泊、排澇泵站地等措施降低內(nèi)澇水位，提高經(jīng)濟性。

2.1.3 大排水系統(tǒng)對規(guī)劃路網(wǎng)標(biāo)高確定的要求

大排水系統(tǒng)構(gòu)建考慮雨水自流排除對規(guī)劃路網(wǎng)豎向要求：

（1）為方便規(guī)劃地塊內(nèi)的雨水盡快排入道路進行排除，城市道路設(shè)計標(biāo)高，應(yīng)低于其位于的規(guī)劃地塊中匯水面積范圍內(nèi)場地的標(biāo)高，當(dāng)遭遇暴雨, 排水受阻時，雨水可通過地面徑流排至用于行泄的道路，防止內(nèi)澇的形成。

（2）城市道路設(shè)計坡向，在其規(guī)劃的匯水面積內(nèi)的應(yīng)與地塊的雨水出口方向相同，這樣可便于大排水通道豎向排水，也使管道埋深順坡而行，減小管道埋深降低造價。

（3）設(shè)計匯水區(qū)域中地塊最遠點的標(biāo)高，應(yīng)高于該匯水區(qū)內(nèi)排水內(nèi)河的排水管道的水力坡降與澇水位標(biāo)高之和。

（4）城市道路豎向的設(shè)計標(biāo)高應(yīng)高于內(nèi)河設(shè)計澇水位，避免河水倒灌，水漫溢出道路形成路面積水。

（5）城市道路各個路段的最低控制高程，需要通過分析本路段河道規(guī)劃澇水位、雨水管出水口位置、到出水口的距離、雨水管走向、管道最小水力坡降綜合考慮。

2.2 平原水網(wǎng)城市大排水系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵性問題與豎向規(guī)劃訴求

目前大部分城市排水方面的規(guī)劃內(nèi)容粗略簡單, 往往只通過確定體制、 劃分分區(qū)、羅列相公式和參數(shù)、布置管網(wǎng)與泵站，這樣的規(guī)劃設(shè)計在地理條件較好、排水不受周邊河流干擾城市可能不會產(chǎn)生太大的問題，但由于平原水網(wǎng)地區(qū)自然條件特殊、排水困難，所以該地區(qū)城市大排水系統(tǒng)的構(gòu)建對城市豎向規(guī)劃設(shè)計要求更高。

2.2.1 天然水系的豎向分析與調(diào)整

由于平原水網(wǎng)城市內(nèi)部河湖水系的存在，導(dǎo)致平原水網(wǎng)地區(qū)城市排水更為復(fù)雜。在平原水網(wǎng)地區(qū)城市, 大排水系統(tǒng)至少包括人工建造的排水行泄通道、調(diào)蓄設(shè)施和城市內(nèi)部的河湖水系,這其中平原水網(wǎng)城市內(nèi)部的河湖水系是整個大排水系統(tǒng)不可或缺的組成部分。對城市天然水系進行的豎向調(diào)整, 將直接影響整體大排水系統(tǒng)排蓄設(shè)施的布置。

平原水網(wǎng)地區(qū)城市中的點狀湖塘和線狀的河渠是城市主要的排水通道,平原水網(wǎng)城市應(yīng)注意減少對自然水系豎向的破壞，讓城市內(nèi)部水系暢通流動有利于保證城市的排水能力。但是在城市規(guī)劃建設(shè)的過程中,不免要對天然水系進行一些合適的改造。在建造中應(yīng)根據(jù)大排水系統(tǒng)構(gòu)建的要求，將一些河湖嚴(yán)格保留,一些則可改作城市建設(shè)用地, 有的可以適當(dāng)改線。嚴(yán)禁將一些本該保留的河湖隨意填埋, 使得一些河段的過水?dāng)嗝娴貌坏奖ＷC。

2.2.2 根據(jù)不同排水方式確定地塊豎向

平原水網(wǎng)地區(qū)城市排水方式不像排水條件良好的地區(qū)那樣單一。在平原水網(wǎng)地區(qū)城市, 排水受自然條件的約束, 分為強排和自排。在城市自然地面高程情況低于周邊河流洪水位，且高水位持續(xù)時間較長、自然與經(jīng)濟條件限制填方的情況下, 排水方式比較容易確定只能采取強排。但在城市自然地面標(biāo)高與周邊河流洪水位高度差距不大，或高水位持續(xù)時間較短并方便填方的地區(qū), 應(yīng)深入細(xì)致地分析該地區(qū)與大排水有關(guān)的自然條件和資源條件, 并進行方案比較, 確定的排水方式。

由于平原水網(wǎng)城市的排水方式多樣, 所以大排水系統(tǒng)構(gòu)建的要求也與一般城市不完全一樣。當(dāng)平原水網(wǎng)地區(qū)的城市采取強排方式排水時,還會涉及泵站的分區(qū)布置和抽水排除的能力；當(dāng)平原水網(wǎng)城市采取填充土方的自排方式排除雨水時, 需要查找排水基準(zhǔn)水位,計算城市最低地面設(shè)計高程進行填方；當(dāng)平原水網(wǎng)城市采取城市河湖水系調(diào)蓄實現(xiàn)自排時, 則需要掌握長歷時設(shè)計暴雨和河流設(shè)計洪水過程線,計算調(diào)蓄自拍所需的容量，進而進行豎向設(shè)計調(diào)整。

3 典型特征城市基于大排水系統(tǒng)構(gòu)建的豎向規(guī)劃路徑

3.1 山地城市基于大排水系統(tǒng)構(gòu)建的豎向規(guī)劃路徑

3.1.1 因地制宜，構(gòu)建具有山地特色的山地立體海綿系統(tǒng)

充分利用山地城市的山水資源優(yōu)勢，結(jié)合建（構(gòu)）筑物進行具有山地特色的立體豎向規(guī)劃，利用山地城市的有利地形，在高地布置山頂坑塘用以蓄積雨水，在洼地布置雨水塘用以調(diào)蓄雨水、在坡地布置陂塘濕地用以滯留雨水，并通過植草溝、生物滯留帶等設(shè)施連通城市大排水系統(tǒng)，形成“高蓄坡滯低緩排”的山地海綿體系。利用山地城市二、三級支流落差，在適宜河段合理布置景觀壩分級調(diào)蓄雨水，實現(xiàn)梯級滯蓄與自然補給，通過豎向規(guī)劃設(shè)計優(yōu)化整體大排水系統(tǒng)。

3.1.2 趨利避害，通過豎向控制優(yōu)化大排水系統(tǒng)

山地城市排水應(yīng)快慢結(jié)合。山地城市建設(shè)用地緊張、道路較為狹窄，表層覆土薄，下層多為巖石，雨水入滲效果差，容易侵泡路基，所以應(yīng)充分發(fā)揮山地城市雨水流速快的特點，快速排除雨水。而在建筑小區(qū)、綠地廣場等功能地塊可以滲、滯、蓄、凈、用、排相結(jié)合，采用多種設(shè)施降低暴雨對城市排水系統(tǒng)的沖擊。

山地城市客水流域面積廣，水量大且來勢洶涌，應(yīng)通過豎向引導(dǎo)，預(yù)留好主排水通道，快水快排，快速排除過境客水，減小了、客水給城市排水系統(tǒng)帶來的壓力。還可建設(shè)排洪溝，利用城市內(nèi)河水系等載體快速排除客水、避免水患。

山地城市的場地與道路的合理豎向設(shè)計可以合理組織排水，消除大部分天然封閉的洼地，避免人為填方形成的洼地和道路不合理的低點，實現(xiàn)排水暢通。并有機銜接自然的和湖水系。

3.2 平原水網(wǎng)城市基于大排水系統(tǒng)構(gòu)建的豎向規(guī)劃路徑

3.2.1 豎向調(diào)整河網(wǎng)水系，構(gòu)建排澇通道

不同于山地城市，平原水網(wǎng)城市擁有著密集交錯的河網(wǎng)水系，交錯的河湖水系承擔(dān)城市骨干排澇通道的重任，因此河道豎向規(guī)劃設(shè)計顯得尤為重要，河道的豎向調(diào)整常采用對河底、河床以及河岸的浚深和清淤等措施，從而降低城市防洪排澇水位并便利雨水入河，具體措施有疏通行洪不暢的排洪河道、打通排澇通道，拆除阻洪建筑物構(gòu)筑物，挖新河道、打通隧洞等降低河道水位等，構(gòu)建大排水排澇通道。

3.2.2 控制豎向水面滯澇，構(gòu)建低地調(diào)蓄

由于平原水網(wǎng)地區(qū)城市常出現(xiàn)遇到周邊河流水位高于自然地面，為防止河水倒灌入建設(shè)用地常使用重力緩沖式排水的方法。在周圍水域水位高且內(nèi)河水位無法容納的時候，平原水網(wǎng)城市應(yīng)建設(shè)蓄滯洪區(qū)以增加調(diào)蓄容積。具體措施有保留濕地、建設(shè)濕地公園、調(diào)蓄低地以及建設(shè)下凹式綠地等。

3.2.3 城市整體豎向分析，適當(dāng)建設(shè)圩區(qū)

圩區(qū)是為面對城市外部水域水位高于城市建設(shè)用地整體標(biāo)高的而出現(xiàn)的強排區(qū)域，平原水網(wǎng)城市的圩區(qū)建設(shè)應(yīng)根據(jù)城市具體情況判斷決定。城市內(nèi)澇的發(fā)生多是因為上游水系的泄洪水量及下游水系的潮位變化影響的城市，只要合理調(diào)整上游水庫和下游擋潮閘門即可降低水位，故無需設(shè)置圩區(qū)。內(nèi)澇因外河水位受下游流域水位頂托嚴(yán)重，難以通過調(diào)度措施降低水位的城市，應(yīng)考慮建設(shè)圩區(qū)解決內(nèi)澇。此外，圩區(qū)的建設(shè)范圍也應(yīng)根據(jù)具體情況進行論證比對，從而得出科學(xué)合理的方案。

4 結(jié)語

根據(jù)山地城市和平原水網(wǎng)城市的不同特點，大排水系統(tǒng)的構(gòu)建對不同類型城市提出了不同的豎向控制的要求，在城市規(guī)劃與建設(shè)中，應(yīng)因地制宜，具體分析，重視豎向控制，這樣才能更好的發(fā)揮城市豎向規(guī)劃的功能，構(gòu)建科學(xué)、整體的大排水系統(tǒng)，防治城市內(nèi)澇。