海綿城市規(guī)劃指標(biāo)分解案例研究
——以北京A新城為例

汪 聰，韓衛(wèi)強(qiáng)，王 洋，程樹輝，沙 桐

(北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京 100082)

引 言

我國正處在快速城鎮(zhèn)化發(fā)展時期，城鎮(zhèn)化建設(shè)取得顯著成就，但同時也存在開發(fā)強(qiáng)度高、硬質(zhì)鋪裝過多等問題，導(dǎo)致下墊面過度硬化，改變了城市原有自然生態(tài)本底和水文特征[1-2]。針對這些問題，習(xí)近平同志提出了建設(shè)“自然積存、自然滲透、自然凈化”的海綿城市的要求。通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等多種工程手段和措施，“灰綠結(jié)合”以達(dá)到控制徑流總量、徑流污染，優(yōu)化雨水資源利用的目的。

2014以來全國各地陸續(xù)開始進(jìn)行海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃編制工作，并將海綿城市建設(shè)理念納入城市總體規(guī)劃和發(fā)展之中，從總體層面上對海綿城市建設(shè)進(jìn)行規(guī)劃和系統(tǒng)布局?？匾?guī)層面的海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃是城市總規(guī)在海綿城市建設(shè)方面的深化，也是進(jìn)行下一步修建性詳細(xì)規(guī)劃和工程設(shè)計(jì)的重要依據(jù)[3]。徑流總量控制目標(biāo)的分解是海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃的重難點(diǎn)。本文以北京A新城海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃為例，對海綿城市指標(biāo)體系分解的方法與結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 項(xiàng)目概況

1.1 新區(qū)概況

A新城位于北京市，規(guī)劃面積30.13 km2，地勢相對平坦，自北、東向西南傾斜，平均地面坡度1.5‰，海拔26～34 m。多年平均降水量677 mm，其中山區(qū)698 mm，平原地區(qū)652 mm。降水年際變化大，年內(nèi)分配不均，多集中在汛期，汛期降水量占年總降水的80%左右。以往規(guī)劃建設(shè)中很少考慮雨水利用，雨水資源化利用程度低，降雨時想方設(shè)法將雨水排泄，旱季時又缺水。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，城市點(diǎn)源、面源污染嚴(yán)重。在傳統(tǒng)開發(fā)模式下，徑流污染難以得到有效控制，是城區(qū)河道的重要污染源。面對突出的水安全、水環(huán)境、水生態(tài)問題，新城亟需提升防洪排泄能力建設(shè)，消除城市安全隱患，強(qiáng)化污染治理，改善區(qū)域水環(huán)境，加強(qiáng)雨洪利用及再生水回用，優(yōu)化水資源配置。

1.2 規(guī)劃目標(biāo)

結(jié)合上位規(guī)劃以及A新城實(shí)際情況，確定本次專項(xiàng)規(guī)劃設(shè)計(jì)年徑流總量控制率為80%。爭取到2020年，新城建成區(qū)20%以上的面積達(dá)到海綿城市建設(shè)目標(biāo)要求；到2035年，新城建成區(qū)80%以上的面積達(dá)到海綿城市建設(shè)目標(biāo)要求。具體控制指標(biāo)如表1所示。

表1 規(guī)劃總體目標(biāo)Tab.1 Planning objectives

1.3 海綿城市指標(biāo)體系

本次控規(guī)層面的規(guī)劃，需將控制指標(biāo)在街區(qū)和地塊兩個層次進(jìn)行分解。街區(qū)的控制指標(biāo)包括年徑流總量控制率、綠地率、水面率。地塊的控制指標(biāo)包括年徑流總量控制率、單位面積控制容積、建筑密度、綠地率、綠色屋頂率、下沉式綠地率、透水鋪裝率、調(diào)蓄容積。

規(guī)劃管理中，海綿城市在控規(guī)層次主要通過“2(建筑密度、綠地率)+1(年徑流總量控制率)+4(綠色屋頂率、透水鋪裝率、下沉式綠地率、調(diào)蓄容積)”進(jìn)行落實(shí)。建筑密度、綠地率為既有控制性指標(biāo)，年徑流總量控制率為新增的海綿城市控制性指標(biāo)，綠色屋頂率、透水鋪裝率、下沉式綠地率、調(diào)蓄容積4個為引導(dǎo)性指標(biāo)，實(shí)際也是一組方案，和建筑密度、綠地率組合起來實(shí)現(xiàn)年徑流總量的控制。

1.4 指標(biāo)分解原則及方法

1.4.1 分解原則

為保障海綿城市在規(guī)劃建設(shè)中得到落實(shí)，必須將海綿城市控制指標(biāo)和要求納入到現(xiàn)有法定規(guī)劃體系中，建立一套面向規(guī)劃管控的海綿城市控制指標(biāo)體系。規(guī)劃需建立合理布局、層次分明的指標(biāo)體系，逐級進(jìn)行指標(biāo)分解。年徑流總量控制率分解到街區(qū)，其他控制指標(biāo)分解至街區(qū)和地塊兩個層次。

1.4.2 分解方法

徑流總量控制指標(biāo)及其分解方法與凈流控制模式相關(guān)，應(yīng)結(jié)合徑流總量控制及相關(guān)徑流控制目標(biāo)要求[4]。根據(jù)海綿城市低影響開發(fā)指標(biāo)體系，指標(biāo)分解分為三個層次。一級分解為城市分到街區(qū)，二級分解為街區(qū)分到地塊。結(jié)合建設(shè)情況、匯水面種類及構(gòu)成情況等條件，采用加權(quán)平均的方法試算進(jìn)行分解。

1.4.3 計(jì)算軟件

本規(guī)劃指標(biāo)分解采用自主開發(fā)的海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)輔助計(jì)算軟件。該軟件基于GIS、SWMM和MATLAB聯(lián)合開發(fā)，可設(shè)置低影響開發(fā)設(shè)施布局和規(guī)模方案，并根據(jù)方案自動開展模型計(jì)算，通過人機(jī)交互界面展示結(jié)果并輔助迭代進(jìn)行方案調(diào)整。

2 指標(biāo)分解

2.1 雨水控制區(qū)域劃分

在規(guī)劃范圍內(nèi)，年徑流總量控制是“總量控制”的概念，可通過各片區(qū)間的協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)一定程度的“彈性”控制。從公平性角度，年徑流總量控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，需要區(qū)域內(nèi)每一個片區(qū)都承擔(dān)責(zé)任。在具體安排承擔(dān)的指標(biāo)時，則需從可達(dá)性角度出發(fā)，體現(xiàn)出不同片區(qū)的差異性。根據(jù)A新城控制性詳細(xì)規(guī)劃，共分為10個街區(qū)，并且每個街區(qū)根據(jù)功能定位和主要發(fā)展方向進(jìn)行了規(guī)劃深化方案設(shè)計(jì)，明確了街區(qū)內(nèi)各地塊用地性質(zhì)、面積、容積率、建筑密度、建筑高度、綠地率等指標(biāo)。為更好的開展海綿城市規(guī)劃建設(shè)，本次專項(xiàng)規(guī)劃設(shè)計(jì)結(jié)合下墊面、河流等實(shí)際情況，按照A新城控制性詳細(xì)規(guī)劃劃分的10個街區(qū)進(jìn)行雨水控制區(qū)域的劃分，新城海綿城市管控分區(qū)如圖1所示。

圖1 新城海綿城市管控分區(qū)圖Fig.1 Control units of new city A

2.2 一級分解成果

年徑流總量控制是區(qū)域總量控制的，在新城范圍內(nèi)，可通過各片區(qū)間的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，加權(quán)平均共同實(shí)現(xiàn)年徑流總量控制目標(biāo)。根據(jù)因地制宜的原則，在老舊城區(qū)以問題導(dǎo)向?yàn)橹?，重點(diǎn)解決城市內(nèi)澇、黑臭水體治理、雨水收集利用等問題，考慮改造難度和目標(biāo)可達(dá)性，控制目標(biāo)可以稍微降低。城市新區(qū)、各類園區(qū)、成片開發(fā)區(qū)以目標(biāo)為導(dǎo)向，全面推進(jìn)低影響開發(fā)系統(tǒng)構(gòu)建，控制目標(biāo)可以適當(dāng)提高。圖2、圖3分別為年徑流總量控制率和單位面積控制容積在街區(qū)層級的分解結(jié)果。在確定各街區(qū)徑流總量控制指標(biāo)要求的條件下，將下沉式綠地率、透水鋪裝率及綠色屋頂率在街區(qū)層面有機(jī)組合，以達(dá)到各街區(qū)的徑流總量控制要求，結(jié)果見圖4～圖6。

圖2 徑流總量控制率指標(biāo)分解圖(街區(qū)層級)Fig.2 Index decomposition diagram of annual total runoff control rate

圖3 單位面積控制容積指標(biāo)分解圖(街區(qū)層級)Fig.3 Index decomposition diagram of storage volume for per unit area

圖4 下沉式綠地率指標(biāo)規(guī)劃指標(biāo)分解圖(街區(qū)層級)Fig.4 Index decomposition diagram of subsidence green space rate

圖5 透水鋪裝率規(guī)劃指標(biāo)分解(街區(qū)層級)Fig.5 Index decomposition diagram of permeable pavement rate

圖6 綠色屋頂率規(guī)劃指標(biāo)分解(街區(qū)層級)Fig.6 Index decomposition diagram of green roof rate

2.3 二級分解成果

二級指標(biāo)分解是將街區(qū)的年徑流總量控制目標(biāo)分解到地塊上，指標(biāo)分解依據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指南的要求，結(jié)合建設(shè)情況、綠地率、水面率、水文、水環(huán)境、規(guī)劃用地類型和用地結(jié)構(gòu)合理確定[5]。

2.3.1 建設(shè)情況

建設(shè)情況主要是判斷改造的難易，主要考慮因素包括建成區(qū)的比例、建筑質(zhì)量、用地權(quán)屬。本項(xiàng)目通過衛(wèi)星影像圖識別地面房屋密集程度，以判斷區(qū)域是否為老城區(qū)，從而判斷不同區(qū)域的改造難度，改造難度識別結(jié)果如圖7所示。

圖7 改造難度識別結(jié)果圖Fig.7 Diagram of difficulty recognition for reconstruction

2.3.2 綠地率和水面率

綠地和水面是重要的雨水徑流調(diào)蓄的空間，綠地率和水面率高的組團(tuán)，更有利于建設(shè)海綿城市，年徑流總量控制率目標(biāo)可適當(dāng)提高。年徑流總量控制率、綠地率、水面率共同作為控規(guī)單元的海綿城市建設(shè)控制性指標(biāo)，在海綿建設(shè)中加以落實(shí)，新城規(guī)劃綠地率詳見圖8。

圖8 新城規(guī)劃綠地率Fig.8 Diagram of planning green rate of new city

2.3.3 用地類型和用地結(jié)構(gòu)

不同用地類型年徑流總量控制率不同，根據(jù)《新城市中心城區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃》提供的不同用地類型的建筑密度、道路面積率和綠地率，以及參考其他城市不同用地類型年徑流總量控制率，確定不同單元不同用地類型的年徑流總量控制率、單位面積控制容積等要求。

根據(jù)各個單元的建設(shè)情況、綠地率、水面率、規(guī)劃用地類型和用地結(jié)構(gòu)，將年徑流總量控制率和單位面積控制容積指標(biāo)進(jìn)行指標(biāo)分解，分解成果見圖9、圖10。并在地塊層面對下沉式綠地率、透水鋪裝率及綠色屋頂規(guī)劃指標(biāo)率進(jìn)行重新組合，如圖11～圖13所示。

圖9 年徑流總量控制率分解圖(地塊)Fig.9 Index decomposition diagram of annual total runoff control rate

圖10 單位面積控制容積指標(biāo)分解圖(地塊)Fig.10 Index decomposition diagram of storage volume for per unit area

圖11 下沉式綠地率指標(biāo)規(guī)劃指標(biāo)分解(地塊層級)Fig.11 Index decomposition diagram of subsidence green space rate

圖12 透水鋪裝率規(guī)劃指標(biāo)分解(地塊層級)Fig.12 Index decomposition diagram of permeable pavement rate

圖13 綠色屋頂率規(guī)劃指標(biāo)分解(地塊層級)Fig.13 Index decomposition diagram of green roof rate

2.4 蓄澇區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)

根據(jù)新城區(qū)域范圍內(nèi)各地塊的實(shí)際條件，部分區(qū)域在短時間內(nèi)難以在地塊內(nèi)建設(shè)相應(yīng)的設(shè)施來提供所需的調(diào)蓄容積，因此無法實(shí)現(xiàn)相關(guān)的徑流控制率目標(biāo)。從更高的區(qū)域?qū)哟芜M(jìn)行排水路徑的規(guī)劃，在條件適宜的地區(qū)建設(shè)相對集中式的蓄澇區(qū)，以完成區(qū)域總體的徑流控制目標(biāo)。結(jié)合規(guī)劃區(qū)域?qū)嶋H情況，以海綿城市建設(shè)難度較大的工業(yè)區(qū)、老城區(qū)等為重點(diǎn)，對蓄澇區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)。計(jì)算結(jié)果表明，要想實(shí)現(xiàn)80%的徑流總量控制率，還需增加30 060m3的調(diào)蓄容積。結(jié)合各地塊的實(shí)際情況，蓄澇區(qū)海綿城市調(diào)蓄措施如圖14所示。

圖14 蓄澇區(qū)調(diào)蓄設(shè)施分布圖Fig.14 Diagram of designing flood storage area

3 結(jié) 語

面對水環(huán)境污染、水資源短缺、城市內(nèi)澇等“城市病”，建設(shè)海綿城市是城市生態(tài)健康發(fā)展的必然要求。堅(jiān)持規(guī)劃引領(lǐng)，將海綿城市建設(shè)納入城市規(guī)劃管理體系之中是建設(shè)海綿城市的有效途徑。本文以A新城海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃為例，重點(diǎn)分析介紹了海綿城市建設(shè)指標(biāo)分解方法和成果。主要結(jié)論如下：

3.1 確定了年徑流總量控制率為80%的規(guī)劃設(shè)計(jì)目標(biāo)；實(shí)現(xiàn)了海綿城市控制指標(biāo)在街區(qū)和地塊的合理分配；進(jìn)行了蓄澇區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)，并得出了蓄澇區(qū)調(diào)蓄位置及容積，為新城海綿城市建設(shè)提供了科學(xué)指導(dǎo)，也可為其他類似項(xiàng)目提供參考。

3.2 海綿城市控制區(qū)域的劃分應(yīng)結(jié)合行政區(qū)劃和排水分區(qū)，以增強(qiáng)海綿設(shè)施的落地性；在“城市-街區(qū)”的一級分解中，應(yīng)兼顧“問題導(dǎo)向”和“目標(biāo)導(dǎo)向”，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、加權(quán)平均共同實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)；在“街區(qū)-地塊”的二級分解中，應(yīng)綜合考慮各項(xiàng)因素，合理配置各因素權(quán)重。

3.3 海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)輔助計(jì)算軟件加權(quán)平均試算的方法是海綿城市指標(biāo)分解的有效工具，可為完善海綿城市規(guī)劃指標(biāo)分解方法提供技術(shù)支持。