丘陵城市小地塊生態(tài)排水系統(tǒng)規(guī)劃實(shí)踐

宋啟迪 蔣蓓

【摘要】由于生產(chǎn)力的發(fā)展、生產(chǎn)工具的優(yōu)化，人類(lèi)改造自然、建設(shè)城市的能力日趨強(qiáng)大。然而不顧原始地形、開(kāi)山劈水的城市建設(shè)，造成嚴(yán)重的水土流失、生態(tài)破壞，不僅工程建設(shè)成本增加，而且留下大量的城市安全隱患。本文以丘陵城市一個(gè)小地塊的規(guī)劃項(xiàng)目為例，闡述了如何尊重原始地形地貌，構(gòu)建生態(tài)排水系統(tǒng)，使人類(lèi)生產(chǎn)生活與自然和諧共生。

【關(guān)鍵詞】丘陵城市;流域;污水處理生態(tài)模塊;低沖擊開(kāi)發(fā);源頭控制

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.04.053

1、丘陵城市開(kāi)發(fā)及排水系統(tǒng)現(xiàn)狀

隨著城市化進(jìn)程加快，我們已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)在丘陵等復(fù)雜地形上建設(shè)城市的時(shí)代，然而在很多城市建設(shè)中，我們不自覺(jué)地把平原城市建設(shè)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到丘陵城市，丘陵很多時(shí)候被推平，造成嚴(yán)重的水土流失、生態(tài)破壞、地域特色喪失，不僅工程建設(shè)成本增加，而且留下大量的城市安全隱患。這種情況，湖南地區(qū)更為明顯。

傳統(tǒng)的排水處理方式為集中處理，快排快放，需要在道路地下鋪設(shè)大量的雨水、污水管網(wǎng)，通過(guò)管網(wǎng)運(yùn)輸?shù)轿鬯幚韽S進(jìn)行集中處理，污水處理廠占地規(guī)模較大，管道系統(tǒng)漫長(zhǎng)、復(fù)雜，同時(shí)因?yàn)楣芫W(wǎng)常常采用重力自流設(shè)計(jì)方式，為了達(dá)到重力排放要求，經(jīng)常要對(duì)地形進(jìn)行比較大的改造，因此集中式污水處理適合地形起伏不大的平原城市。針對(duì)丘陵地形的城市，這種傳統(tǒng)的污水處理方式的弊端日漸顯現(xiàn)。由此看來(lái)，在城市規(guī)劃及城市建設(shè)中，我們不能單純的把在平原上建設(shè)城市的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到丘陵等復(fù)雜地形的城市上，我們必須實(shí)事求是，尊重丘陵城市復(fù)雜的地形，基于水系流域單元，以道路骨架、豎向設(shè)計(jì)與生態(tài)雨污處理系統(tǒng)共生為手段，建立一套屬于丘陵城市的規(guī)劃理論及方法體系。

2、生態(tài)排水系統(tǒng)的構(gòu)建

2.1流域的概念

流域又稱(chēng)集水區(qū)域，是指流經(jīng)其中的水流和其他物質(zhì)從一個(gè)公共出水口排出而形成的一個(gè)集中的排水區(qū)域，也可以認(rèn)為是由分水嶺所包圍的河流或湖泊的地面集水區(qū)和地下集水區(qū)的總和。流域內(nèi)部的中心除了河流、湖泊、濕地等水系之外，也有的是連續(xù)的地表低洼區(qū)域。

2.2系統(tǒng)優(yōu)化、資源整合

市政規(guī)劃專(zhuān)業(yè)眾多，內(nèi)容龐雜，通常的做法是按專(zhuān)業(yè)開(kāi)展道路。供水、污水、雨水、供電、燃?xì)?、通信、環(huán)衛(wèi)等工程設(shè)施管線規(guī)劃布局，然后再開(kāi)展地下管網(wǎng)的簡(jiǎn)單綜合，這種做法考慮了各專(zhuān)項(xiàng)在管理體系和實(shí)施過(guò)程的獨(dú)立性，而忽略了各專(zhuān)業(yè)之間在資源、技術(shù)上的關(guān)聯(lián)性，各專(zhuān)業(yè)在規(guī)劃理念、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)施操作上也難以協(xié)調(diào)，有時(shí)甚至自相矛盾。

生態(tài)排水系統(tǒng)以流域單元為規(guī)劃基礎(chǔ)，以水系、綠地組成的生態(tài)系統(tǒng)為核心，整合了城市防洪、排水、景觀、道路、場(chǎng)地豎向設(shè)計(jì)等專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃，融生態(tài)環(huán)境保護(hù)、城市景觀塑造、水資源綜合利用為一體，構(gòu)建了一種生態(tài)、經(jīng)濟(jì)的排水系統(tǒng)。

2.3技術(shù)路線

利用GIS這一技術(shù)平臺(tái)，對(duì)區(qū)域進(jìn)行流域分析，可以得到各個(gè)大小不一的流域及流域內(nèi)部的河網(wǎng)，這些河網(wǎng)除了河流、湖泊、濕地等各類(lèi)水系之外，其他的均是該流域內(nèi)最適宜匯水的連續(xù)的地表低洼地區(qū)，流域的邊界則是分水嶺。這樣以河網(wǎng)為中心，分水嶺為界限的一個(gè)流域可以視作一個(gè)排水組團(tuán)。在確定好流域的劃分和水系保留之后，充分利用水系兩側(cè)低洼的地勢(shì)引導(dǎo)排水管網(wǎng)的布局，盡可能地減少土方量的開(kāi)挖以及管網(wǎng)管徑和相關(guān)泵站的使用，從而構(gòu)成生態(tài)的、優(yōu)良的城市排水體系。

3、規(guī)劃實(shí)踐

本次項(xiàng)目從場(chǎng)地豎向設(shè)計(jì)、道路組織、生態(tài)雨污處理系統(tǒng)布局及技術(shù)運(yùn)用進(jìn)一步論證生態(tài)排水系統(tǒng)的可行性和科學(xué)性。

3.1項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于花垣縣竹篙灘片區(qū)，西倚花果山，東臨花垣河，為某地產(chǎn)公司的拆遷安置房用地?；孛娣e約為6公頃，基地是典型的丘陵地貌，整體分為幾級(jí)臺(tái)地，地勢(shì)較復(fù)雜，北側(cè)局部比較平緩，南側(cè)比較陡。

3.2流域劃分

利用GIS中水文分析模塊生成河網(wǎng)，結(jié)合現(xiàn)狀地形數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)水流方向提取、洼地填充、匯流累積量等步驟生成河網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，再根據(jù)各個(gè)小級(jí)別流域單元中的出水口的位置，即該流域單元中的最低處，然后結(jié)合水流方向，搜索出該出水點(diǎn)上游所有流過(guò)該出水口的柵格，直到所有的該集水區(qū)的柵格都確定了位置，也就是搜索到流域的邊界，這樣就可以確定整個(gè)地塊共有五個(gè)流域單元，本案基地范圍位于其中一個(gè)較大的流域單元。

3.3用地布局及場(chǎng)地豎向設(shè)計(jì)

根據(jù)流域分析，本案基地范圍內(nèi)為一個(gè)完整的流域單元，只需結(jié)合項(xiàng)目功能需求對(duì)原始地形稍加改造，即可形成一套完整的雨污排放系統(tǒng)。

綜合考慮周邊環(huán)境和內(nèi)部景觀資源，規(guī)劃形成住宅區(qū)、商業(yè)配套區(qū)、生態(tài)景觀區(qū)三大功能分區(qū)。住宅區(qū)依山就勢(shì)呈臺(tái)地布置，視線通透;商業(yè)配套區(qū)靠近城市道路，交通便利;生態(tài)景觀區(qū)利用原有水系資源呈楔形與住宅區(qū)交錯(cuò)滲透，串聯(lián)整塊住區(qū)，增強(qiáng)了整個(gè)住區(qū)的活力。

結(jié)合項(xiàng)目功能分區(qū)，對(duì)項(xiàng)目場(chǎng)地進(jìn)行局部調(diào)整，形成四級(jí)臺(tái)地，每一級(jí)臺(tái)地高差約5米，各臺(tái)地之間通過(guò)自然放坡過(guò)渡，既滿(mǎn)足內(nèi)部交通聯(lián)系，又減少了土方量。

3.4生態(tài)排水系統(tǒng)規(guī)劃

生態(tài)排水系統(tǒng)分為生態(tài)雨水處理系統(tǒng)和生態(tài)污水處理系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)，根據(jù)場(chǎng)地高程和流域分析找到每個(gè)流域單元的最低點(diǎn)，即出水口，從而確定場(chǎng)地的雨污排水系統(tǒng)的大方向，再結(jié)合項(xiàng)目的用地布局、場(chǎng)地豎向設(shè)計(jì)、道路組織、景觀系統(tǒng)進(jìn)行排水系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)規(guī)劃。

3.4.1生態(tài)雨水處理系統(tǒng)

生態(tài)雨水處理系統(tǒng)是綜合景觀、道路等系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的低沖擊開(kāi)發(fā)模式。通過(guò)GIS的流域分析與水系提取，基地范圍內(nèi)有模擬的地表徑流，通過(guò)開(kāi)挖整理連續(xù)地勢(shì)低洼區(qū)域，形成各級(jí)匯水廊道，雨水先通過(guò)道路草溝收集，草溝具有儲(chǔ)存和過(guò)濾的功能，再流入雨水花園，通過(guò)人口濕地過(guò)濾凈化后最終排入花垣河。在雨量較大的情況下可以通過(guò)儲(chǔ)水槽儲(chǔ)存雨水，調(diào)節(jié)水量。

生態(tài)雨水處理系統(tǒng)根據(jù)雨水收集場(chǎng)地類(lèi)型分為三類(lèi)，即屋頂雨水、道路雨水、場(chǎng)地雨水。根據(jù)不同分類(lèi)采取不同的技術(shù)措施。

（1）措施1：屋頂雨水收集屋頂雨水收集大幅提高了對(duì)降水資源的利用，同時(shí)可以提供良好的屋頂景觀效果。通過(guò)雨水管有組織收集屋頂雨水，就近排放到草溝和儲(chǔ)水槽中，草溝可以?xún)艋|(zhì)，儲(chǔ)水槽可以調(diào)節(jié)、儲(chǔ)存雨水。

（2）措施2：道路雨水收集

道路雨水匯集到草溝內(nèi)，通過(guò)草溝過(guò)濾道路徑流進(jìn)行雨水收集回用。在道路交叉口設(shè)置過(guò)街管道，構(gòu)建雨水收集網(wǎng)絡(luò)。

（3）措施3：場(chǎng)地雨水收集

場(chǎng)地鋪裝采用透水材料，利于雨水滲透，雨水滲透的目的包括將雨水回灌地下，補(bǔ)充涵養(yǎng)地下水資源，改善生態(tài)環(huán)境，緩解地面沉淀、減少水澇等。當(dāng)雨水流過(guò)草溝或雨水花園時(shí)，污染物在過(guò)濾、滲透、吸收及生物降解的聯(lián)合作用下被去除，植被同時(shí)也降低了雨水流速，使顆粒物得到沉淀，達(dá)到控制雨水徑流水質(zhì)的目的。

3.4.2生態(tài)污水處理系統(tǒng)

生態(tài)污水處理系統(tǒng)核心技術(shù)是污水處理生態(tài)模塊，污水處理生態(tài)模塊是一種結(jié)合先進(jìn)生物處理技術(shù)、綠色生態(tài)的系統(tǒng)。它借鑒自然界水體自?xún)粼?，加入人工?qiáng)化技術(shù)，在系統(tǒng)中營(yíng)造了一個(gè)平衡的自然生態(tài)環(huán)境，系統(tǒng)內(nèi)具有高度的生物多樣性，同時(shí)由于其內(nèi)部形成了一種自然生態(tài)平衡，系統(tǒng)運(yùn)行具有較高的穩(wěn)定性。由于生態(tài)模塊使用靈活、效果明顯，使污水源頭凈化、分散式污水處理成為可能，從而避免跨流域排放污水。

本案污水通過(guò)常規(guī)的污水管網(wǎng)收集最終接入生態(tài)模塊，經(jīng)過(guò)生態(tài)模塊處理凈化后，直接排入雨水系統(tǒng)。

居住區(qū)的生活污水由小區(qū)內(nèi)部的污水管網(wǎng)統(tǒng)一接入污水處理生態(tài)模塊，在化糞池中隔離出污水的油脂和大塊雜物，之后進(jìn)入一級(jí)處理部分的沉淀區(qū)。污水經(jīng)過(guò)重力流入沉淀區(qū)、調(diào)節(jié)區(qū)、生化反應(yīng)區(qū)和斜板沉淀池。在沉淀區(qū)內(nèi)進(jìn)行初步沉淀，去除部分顆粒物;然后進(jìn)入調(diào)節(jié)區(qū)調(diào)節(jié)水質(zhì)，均衡水量;調(diào)節(jié)區(qū)處理后的污水通過(guò)提升泵進(jìn)入生化反應(yīng)區(qū)，進(jìn)行氧化反應(yīng);反應(yīng)后的污泥水混合物進(jìn)入斜板沉淀池，在重力作用下進(jìn)行泥水分離。泥水分離后，污水進(jìn)入多介質(zhì)生態(tài)模塊反應(yīng)系統(tǒng)。通過(guò)植物和多種介質(zhì)相互協(xié)調(diào)的生物、化學(xué)和物理作用，使污水中的有機(jī)物得以降解，無(wú)機(jī)鹽得以固定，氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)得以資源化利用。

結(jié)語(yǔ)：

本文以花垣縣竹篙灘安置區(qū)項(xiàng)目為例，對(duì)生態(tài)排水系統(tǒng)如何在丘陵城市小地塊項(xiàng)目應(yīng)用進(jìn)行了研究和探討。生態(tài)排水系統(tǒng)把流域單元和城市排水單元進(jìn)行科學(xué)的耦合對(duì)應(yīng)，使得排水系統(tǒng)可以模擬自然過(guò)程，無(wú)需跨流域進(jìn)行排水，從而最大限度地尊重了城市原有的地形地貌，并且在源頭上就可以把雨、污水進(jìn)行凈化，避免雨、污水在輸送過(guò)程造成二次污染。

大的方面，生態(tài)排水系統(tǒng)可以保護(hù)丘陵城市原有生態(tài)格局，豐富城市的水網(wǎng)體系，完善城市的綠地景觀系統(tǒng)，營(yíng)造不同風(fēng)貌的山水自然景觀，從而有助于塑造丘陵城市特有的山水結(jié)構(gòu)骨架，為城市特色空間的開(kāi)發(fā)和建設(shè)奠定了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：

宋啟迪（1990-），男，漢族，湖南衡陽(yáng)，本科，工程師，從事總體規(guī)劃、專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃、詳細(xì)規(guī)劃等設(shè)計(jì)服務(wù)工作、規(guī)劃咨詢(xún)工作。

蔣蓓（1989-），女，漢族，湖南衡陽(yáng)，本科，工程師，從事總體規(guī)劃、專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃、詳細(xì)規(guī)劃等設(shè)計(jì)服務(wù)工作、規(guī)劃咨詢(xún)工作。