依據(jù)海綿城市建設(shè)規(guī)劃的雨水系統(tǒng)改造方案探討

何宏福

(上海市浦東新區(qū)規(guī)劃設(shè)計研究院，上海 200127)

1 聚焦上海市海綿城市

上海市作為我國濱江沿海的特大城市，土地具有“三高一低”的特點，即土地利用率高、地下水位高、不透水面積比例高和土壤入滲率低，海綿城市建設(shè)的推進是打造上海新時期“生態(tài)之城”的重要一環(huán)。目前上海已明確：規(guī)劃至2020年和2030年，城市化地區(qū)海綿城市建設(shè)比例分別達到20%和80%以上。

2016年4月，經(jīng)上海市政府積極爭取，上海市浦東臨港地區(qū)被列入了全國第二批海綿城市試點，試點區(qū)分為已建城區(qū)海綿工程建設(shè)、新建城區(qū)海綿工程建設(shè)、商務(wù)街區(qū)海綿工程建設(shè)、老城區(qū)積水點改造河道綜合治理、湖泊水體生態(tài)保護凈化、生態(tài)廊道雨水滯蓄凈化、圍墾區(qū)生態(tài)保護與修復(fù)利用等7個類型示范區(qū)[1]。2016年8月，市住房城鄉(xiāng)建設(shè)管理委員會同市發(fā)改、規(guī)土、交通、環(huán)保、水務(wù)、市容綠化等部門已編制完成并印發(fā)《上海市海綿城市建設(shè)技術(shù)標準圖集(試行)》、《上海海綿城市建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則(試行)》，有效指導(dǎo)推進了上海市海綿城市的規(guī)劃設(shè)計和實施建設(shè)。2018年3月，市政府常務(wù)會議研究了《上海市海綿城市專項規(guī)劃(2016-2035年)》，該專項規(guī)劃是在全市層面對海綿城市建設(shè)的總體指引，并與上海市2035城市總體規(guī)劃進行了良好的銜接，這標志著上海海綿城市建設(shè)將全面有序地鋪開。

2 現(xiàn)狀及存在問題

(1)雨水系統(tǒng)排水設(shè)計標準

目前，上海浦東地區(qū)主城區(qū)河網(wǎng)以及主城區(qū)外水系下游斷面水質(zhì)處于Ⅲ～劣Ⅴ類狀態(tài)，地表水體水質(zhì)達標率低。初雨污染控制(以懸浮物TSS計)率有待提升，年徑流總量控制率在50%～75%，未達到海綿城市建設(shè)相關(guān)指標要求。生態(tài)岸線恢復(fù)率需結(jié)合生態(tài)整治工程完善，部分地區(qū)積水、內(nèi)澇風險尚存。

(2)海綿城市的規(guī)劃與實施

現(xiàn)行控制性詳細規(guī)劃體層面難以將海綿城市建設(shè)指標與其他建設(shè)用地指標進行平衡并落實，用地方案溝通協(xié)調(diào)具有一定難度，需加強控制性詳細規(guī)劃與海綿城市實施層面專項規(guī)劃的銜接。

目前，現(xiàn)有的海綿城市改造案例絕大多數(shù)都拘泥于單個“點”的海綿改造，缺乏多層次、寬領(lǐng)域、系統(tǒng)性的規(guī)劃實施。如何加強各部門之間的聯(lián)動，將海綿城市建設(shè)的綜合目標分解為各個層次和領(lǐng)域的單個具體目標十分必要。

3 海綿城市建設(shè)體系

防災(zāi)、控污、城市生態(tài)修復(fù)以及雨水資源化等目標的實現(xiàn)是“海綿城市”建設(shè)的核心內(nèi)容，主要通過機制建立、規(guī)劃調(diào)控、設(shè)計建設(shè)、運行管理等全過程、多專業(yè)協(xié)調(diào)與管控，保護和利用城市綠地、水系等空間，預(yù)先發(fā)揮綠色場地設(shè)施的天然功效，科學結(jié)合傳統(tǒng)灰色市政排水設(shè)施，聯(lián)合構(gòu)建具有“彈性海綿”功能的雨水綜合利用和排放的體系，實現(xiàn)雨水徑流的“滲、滯、蓄、凈、用、排”，應(yīng)對極端雨洪天氣，保護或修復(fù)城市生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)城市良性水文循環(huán)[2]。

LID是海綿城市建設(shè)的重要技術(shù)和手段，LID亦可以解讀為由狹義與廣義的LID所構(gòu)成，如圖1所示。LID從目前國內(nèi)外實施情況來看，多指雨水在流入排水管道之前，在區(qū)域范圍內(nèi)應(yīng)用的一些源頭分散式小型設(shè)施，主要包括透水鋪裝、植草溝、雨水花園、綠色屋頂、表流濕地等，主要針對中小型降雨進行徑流總量和污染物的控制。廣義的LID措施應(yīng)對城市國土空間總體規(guī)劃、水系水利規(guī)劃、排水防澇規(guī)劃、綠地系統(tǒng)規(guī)劃等統(tǒng)籌考慮，分解指標，提出控制要求。通過科學的“源頭-過程-終端”實施改造途徑，采用 “綠-灰”場地和市政設(shè)施相結(jié)合的方式，最大發(fā)揮管渠、綠地、水系等灰-綠-藍空間的協(xié)同作用，提高應(yīng)對大流域、特大暴雨事件的能力，發(fā)揮凈化、調(diào)蓄和安全排放等多功能，最終實現(xiàn)排水防澇與海綿城市的綜合控制目標。

圖1 海綿城市建設(shè)體系的構(gòu)建Fig.1 Establishment of Sponge City Construction System

4 規(guī)劃引領(lǐng)

海綿城市專項規(guī)劃的內(nèi)容可落實到城市總規(guī)與詳規(guī)兩個層面，加強海綿城市規(guī)劃編制體系與上海市現(xiàn)行規(guī)劃編制體系銜接，并在項目方案實施階段開展相關(guān)海綿城市規(guī)劃設(shè)計的編制工作，規(guī)劃設(shè)計方案應(yīng)從空間布局與指標、要素兩方面進行指引和控制。

4.1 總體規(guī)劃層面

總規(guī)層面的海綿城市專項規(guī)劃應(yīng)根據(jù)城市或區(qū)域海綿城市建設(shè)總體戰(zhàn)略性目標，統(tǒng)籌確定海綿建設(shè)的各項目標，引導(dǎo)下層規(guī)劃的編制。戰(zhàn)略目標的確定應(yīng)綜合考慮城市不同區(qū)域的排水條件、建設(shè)條件等[3-4]，參照區(qū)域編制的水系水利、排水以及綠地系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃，以地區(qū)排水防澇、水污染防治和水環(huán)境改善為主、雨水資源利用為輔的原則，因地制宜地提出戰(zhàn)略性對策。

總規(guī)層面的海綿城市專項規(guī)劃應(yīng)與市總規(guī)、區(qū)總體、新城、新市鎮(zhèn)總體規(guī)劃及城市排水(雨水)防澇規(guī)劃、排水系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃等相關(guān)水務(wù)行業(yè)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，對主城區(qū)、新城、鎮(zhèn)區(qū)和郊野地區(qū)提出年徑流總量控制目標、年徑流污染控制目標、水污染防治策略等。

我院和旭上數(shù)控技術(shù)有限公司共同建設(shè)智能制造與數(shù)字化車間，它是對現(xiàn)有智能制造實訓(xùn)基地資源進行進一步整合，能夠?qū)虒W過程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)進行采集、分析、處理，豐富課程教學資源。我院主動適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展新常態(tài)，積極響應(yīng)國務(wù)院“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的號召，大力發(fā)展創(chuàng)客空間，率先建設(shè)“創(chuàng)客校園”，與南京特斯拉智能科技有限公司（Amaker）合作，為學生創(chuàng)造一個創(chuàng)新、開放的學習環(huán)境，為社會培養(yǎng)更多創(chuàng)新型技術(shù)技能人才。空間品牌活動有：創(chuàng)客嘉年華、創(chuàng)客集市、創(chuàng)客大賽、創(chuàng)客周末、創(chuàng)意激蕩夜、創(chuàng)客季等。每年產(chǎn)生創(chuàng)客作品超過1000件，年專利授權(quán)量和申請量均超過50件。

4.2 詳細規(guī)劃層面

詳規(guī)層面的海綿城市專項規(guī)劃主要落實城市或區(qū)域總規(guī)等上位規(guī)劃中提出的海綿城市打造的目標與要求，確定詳規(guī)層面的控制目標，并以道路和河道所圍合的地塊或街坊為基本單位，以控制目標為導(dǎo)向、對相關(guān)規(guī)劃指標和要求進行分解落地。詳規(guī)層面的海綿城市專項規(guī)劃應(yīng)通過河道藍線、陸域控制線以及道路防護綠線等規(guī)劃控制線的劃示，明確河湖水域與道路綠化隔離帶的控制范圍，保證上位規(guī)劃中河湖水面率、綠地率等指標的落實。

控制性指標和引導(dǎo)性指標應(yīng)在詳規(guī)層面的海綿城市專項規(guī)劃中提出。地塊徑流削減量為控制性指標中的核心代表指標[5]，該指標是基于區(qū)域地形地貌特點和年徑流總量控制目標而制定的。引導(dǎo)性指標主要是為了實現(xiàn)除控制性指標功能以外的海綿城市建設(shè)目標，是指導(dǎo)控制性指標落地的具體途徑，如透水鋪裝率[6]、單位硬化面積調(diào)蓄容積、下凹式綠地率、綠色屋頂率等。

5 規(guī)劃改造方向

海綿城市雨水系統(tǒng)構(gòu)建的主要功能是使已開發(fā)建設(shè)區(qū)域的城市水文特征接近開發(fā)前，達到降低城市徑流污染、緩解城市內(nèi)澇、充分利用水資源、使城市生態(tài)環(huán)境得到保護和持續(xù)改善的目的。其內(nèi)容可以涵蓋在以下4個方面。

5.1 水安全

海綿城市水安全方面的規(guī)劃改造主要包括內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期、管網(wǎng)標準、除澇標準等強制性指標項目的落實。根據(jù)《上海市海綿城市專項規(guī)劃2035》的規(guī)劃要求，現(xiàn)狀的防洪除澇標準與規(guī)劃控制指標存在較大差距，尤其雨水管網(wǎng)暴雨設(shè)計重現(xiàn)期由1年提升為3～5年，現(xiàn)狀雨水管網(wǎng)及設(shè)施改造壓力大。因此，單純依靠傳統(tǒng)灰色基礎(chǔ)設(shè)施排水模式向“綠灰”設(shè)施相結(jié)合排水模式的轉(zhuǎn)變迫在眉睫。

在傳統(tǒng)的雨水排水基礎(chǔ)上，在海綿城市建設(shè)體系下如何實現(xiàn)“快引、快排”十分關(guān)鍵。地塊雨水排放系統(tǒng)應(yīng)加強豎向設(shè)計，提高雨水向市政管網(wǎng)的引流速率。市政雨水排水系統(tǒng)應(yīng)統(tǒng)籌片區(qū)進行合理的排水片區(qū)規(guī)劃，充分考慮雨水排距與內(nèi)河常水位標高之間的關(guān)系，避免出現(xiàn)雨水倒灌的現(xiàn)象的發(fā)生。主要排放河道應(yīng)定期進行河底清淤，為雨水排放提供合適的水利條件，雨水排水管道應(yīng)結(jié)合新的排水設(shè)計標準進行實施，老舊管道必須定期清淤，為雨水快排提供良好條件。

從廣義LID雨水系統(tǒng)構(gòu)建角度出發(fā)，結(jié)合區(qū)域水系規(guī)劃，充分保護自然水體，加強河道疏浚工程建設(shè)，推進斷頭河成網(wǎng)開發(fā)實施，鼓勵大型多功能調(diào)蓄水體結(jié)合項目實施，從而加強區(qū)域降雨調(diào)蓄能力，提高防洪除澇標準。從狹義LID雨水系統(tǒng)構(gòu)建角度出發(fā)，在雨水進入管道之前，從源頭因地制宜地構(gòu)建疏散有序和規(guī)模合理的海綿設(shè)施，主要包括透水鋪裝、調(diào)蓄池、雨水花園、雨水濕塘、表流人工濕地、綠色屋頂?shù)萚7-8]。

5.2 水環(huán)境

海綿城市水環(huán)境的改造完善，需嚴控重點水功能區(qū)達標率和年徑流污染控制率。結(jié)合區(qū)域城市總體規(guī)劃，根據(jù)工業(yè)用地和水系的規(guī)劃分布，提前預(yù)判可能影響重點水功能區(qū)的點源和面源，嚴格限制點源排放，重視面源污染防治，加強海綿城市規(guī)劃系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用[9]。水務(wù)部門應(yīng)加強頂層設(shè)計，統(tǒng)籌河湖內(nèi)源治理，加大水資源管理和保護力度，提高水環(huán)境檢測能力。年徑流污染控制率應(yīng)由區(qū)域用地性質(zhì)、建設(shè)情況、水環(huán)境保護要求、徑流污染形式及特征等綜合確定，目標控制應(yīng)由LID雨水系統(tǒng)和城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)共同承擔[10]，城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)中宜對初期雨水進行截流、調(diào)蓄和處理。

5.3 水生態(tài)

年徑流總量控制率、水生態(tài)岸線改造率、河湖水面率的規(guī)劃控制是打造海綿城市水生態(tài)的核心內(nèi)容。年徑流總量控制目標，應(yīng)綜合考慮區(qū)域開發(fā)強度、水資源現(xiàn)狀、降雨情況、經(jīng)濟發(fā)展水平以及海綿城市建設(shè)實施情況等因素后確定，將總量目標進行系統(tǒng)性的逐層分解，指標最終應(yīng)在詳規(guī)層面的海綿城市專項規(guī)劃中以地塊的徑流消減量指標形式實現(xiàn)。生態(tài)岸線是干濕交替、水緩水急的重要緩沖地帶，城市化地區(qū)已建硬質(zhì)駁岸線應(yīng)逐步改造成里剛外柔的生態(tài)駁岸線，結(jié)合現(xiàn)狀城市河道具體情況，因地制宜地規(guī)劃設(shè)計復(fù)式斷面生態(tài)岸線和直立式斷面生態(tài)岸線，生態(tài)駁岸可采用植物護坡、生態(tài)袋、生態(tài)混凝土、開孔式混凝土砌塊等植物與土木工程相結(jié)合的設(shè)置形式實現(xiàn)，不斷提高水生態(tài)岸線改造率[11]。河湖水面率可通過城市總體規(guī)劃和行業(yè)部門水系專項規(guī)劃的指引和控制，在下層次的規(guī)劃以及后期項目實施過程中通過水系剛性和彈性指標的落實來逐步控制。

5.4 水資源

海綿城市建設(shè)推進過程中應(yīng)倡導(dǎo)對雨水資源的再利用，區(qū)域?qū)用娴暮＞d城市專項規(guī)劃中雨水資源利用率指標不宜低于5%。建筑和綠化的設(shè)計引導(dǎo)可用來實現(xiàn)城市化地區(qū)雨水資源再利用的目的，具體涵蓋建筑屋面和綠化屋頂雨水收集利用系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)雨水積蓄利用系統(tǒng)、道路綠化公共空間雨水滲透利用系統(tǒng)等。

6 臨港海綿城市案例

2016年4月，臨港地區(qū)申報成為國家第二批海綿城市建設(shè)試點。臨港試點區(qū)位于浦東水利片末端，試點區(qū)主要引水方向為北引南排，滴水湖現(xiàn)狀水質(zhì)較好，外圍水源水質(zhì)較差，汛期時為防內(nèi)澇，大量優(yōu)質(zhì)水外排，加大河道內(nèi)源污染物向湖內(nèi)轉(zhuǎn)移。已建城區(qū)管網(wǎng)設(shè)計排水能力偏低，并且存在雨污混接的現(xiàn)象。

臨港海綿城市專項規(guī)劃綜合考慮規(guī)劃試點區(qū)生態(tài)資源要素分布、用地生態(tài)敏感性、內(nèi)澇風險及地形標高，形成了“一核-兩環(huán)-六楔-多片”的海綿城市自然生態(tài)空間格局?！耙缓恕保旱嗡鷳B(tài)敏感核心，功能定位是生態(tài)保護，保持和提升水體水質(zhì)?！皟森h(huán)”：包括臨港森林通廊的外圍生態(tài)環(huán)帶和玉環(huán)帶城市公園環(huán)帶，功能定位是調(diào)蓄和生態(tài)凈化?！傲ā保阂?條河及周邊綠地空間形成的楔形綠地，功能定位是生態(tài)凈化，主要發(fā)揮雨水徑流污染強化攔截，凈化等作用?！岸嗥保涸圏c區(qū)范圍內(nèi)主要的集中建設(shè)空間。

圖2 臨港地區(qū)規(guī)劃生態(tài)格局和綠地系統(tǒng)管控圖Fig.2 Ecological Pattern and Green Space System Control of Lingang Area Planning

針對臨港地區(qū)現(xiàn)狀排澇存在的問題，按照“源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理”的要求，以滴水湖水質(zhì)提升為核心，綜合采取以“凈”為主，“滲、滯、蓄、用、排”為輔的海綿措施，統(tǒng)籌水生態(tài)、水環(huán)境、水安全，發(fā)揮綠地、水系等生態(tài)系統(tǒng)對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，控制雨水徑流，實現(xiàn)自然積存、自然滲透、自然凈化。

其中源頭減排以建立LID雨水系統(tǒng)來實現(xiàn)，主要通過綠地系統(tǒng)管控和增加城市透水面積，削減徑流總量和峰值流量。綠地系統(tǒng)管控中充分利用已建綠地，保證消納自身雨水徑流，新建和改造改造綠地加強豎向開發(fā)設(shè)計，消納自身雨水徑流且考慮分擔周邊雨水徑流消納和河湖水凈化。結(jié)合城市用地性質(zhì)規(guī)劃，科學規(guī)劃集中式雨洪調(diào)蓄濕地分布，合理利用沿海灘涂濕地區(qū)，低洼地區(qū)設(shè)置雨水強排系統(tǒng)。結(jié)合河道藍線規(guī)劃和河道生態(tài)整治工程，針對老城區(qū)河道開展拓寬、清淤疏浚工作以及主要河道護岸生態(tài)建設(shè)和改造工作。

表1 臨港海綿城市建設(shè)方案Tab.1 Sponge City Construction Plan of Lingang Area

7 結(jié)語

海綿城市低影響雨水開發(fā)系統(tǒng)的構(gòu)建應(yīng)從城市總體規(guī)劃并結(jié)合水務(wù)、環(huán)保、交通等主管行業(yè)部門的專項規(guī)劃協(xié)調(diào)統(tǒng)籌考慮，根據(jù)廣義的LID雨水系統(tǒng)技術(shù)尺度合理地進行區(qū)域海綿城市頂層設(shè)計。海綿城市建設(shè)綜合目標通過建筑小區(qū)、綠地、道路廣場、水務(wù)等方面具體項目的實施，并合理確定雨水“滲、滯、蓄、凈、用、排”海綿設(shè)施，逐步實現(xiàn)總體目標?！皡f(xié)調(diào)統(tǒng)籌布局大海綿，因地制宜設(shè)置小海綿”，從水安全、水環(huán)境、水生態(tài)、水資源4個方向提出策略，著力打造海綿城市生態(tài)體系。