深圳太子湾前海片区低影响开发规划设计研究

杨陈

摘要：指出了城市化发展改变了原有的土地类型，场地开发使不透水面急剧扩张。低影响开发（Low Impact Development，Lid）是雨水管理的一种全新的模式，它倡导维持或恢复场地的自然水文功能，符合可持续发展的要求，也反映了场地开发与环境保护的和谐统一，对中国城市化的可持续发展具有重要的指导意义。

关键词：低影响开发；海绵城市；景观；场地规划设计

中图分类号：TU992

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）13-0088-04

1 项目背景

前海深港现代服务业合作区位于《深圳城市总体规划（2008-2020）》中所确定的深圳城市“双中心”之一的“前海中心”的核心区域，定位为未来整个珠三角的“曼哈顿”。深圳太子湾前海片区作为深圳市发展的示范区域，作为深圳市海绵城市建设成片推广区，争取至2030年全部符合海绵城市目标要求。笔者针对片区的发展提出基于低影响开发技术规划的分析与研究（图1）。

2 现状分析与策略

2.1 片区内涝

深圳属亚热带海洋性气候的临海城市，暴雨发生频率高，短时强降水或过程雨量偏大的天气过程容易引发内涝的发生。建设规划区域内开发强度大，建筑密度高，硬化面积广，雨水无法下渗，也是引起内涝的重要因素。此外，排水管网的排水能力不足，在地势低处产生内涝（图2）。

针对深圳前海及太子湾用地现状，结合周边地形、竖向规划、排水分区等，联系内涝产生的原因，准确识别内涝问题，针对性提出解决方案。构建多系统模型，应对城市内涝，为太子湾片区和前海片区的竖向设计、排水沟渠设计和局部节点大雨量的道路行洪设计，提供分析支撑。

2.2 土壤返盐碱的问题

太子湾片区分别于2007年和2013年启动填海工程，海水对土壤的渗透作用导致植被生长状况不佳，填海使用的土壤基质盐碱化严重（图3）。

基地内部土壤基质采用填海造陆，容易封存咸水，保存于原海底岩土层或填土层中的咸水，造成土壤盐碱化，影响地下水化学性质。

对于填海及周边的区域，要滞蓄加有序排放，多维度清洗表层土壤。根据土地中盐碱含量进行绿化分区，针对盐碱地采取相应的适应和生物修复措施。植被的选取应以苗源充足、成本低廉、抗逆性强、防治费用低为原则。铺设地下排水管网应考虑滤水排盐。土壤盐碱度逐渐降低。

应限制地下水开采、人工补给地下水、充分利用当地雨水资源。采用集雨措施、排盐工程、土体结构规划、底泥改性和生物有机肥等相关措施。种植耐盐碱的树种以减少地表水分的蒸发、防止土壤表面积盐，又可以降低地下水位和盐份，改良土壤的物理性状，增加有机质和土壤微生物，降低土壤pH值，从而彻底改善周围土壤和生态环境。

2.3 水质性缺水与雨水再利用

前海片区近5年居民生活用水与商业服务业用水分别占总用水比例的42%和28%，工业用水仅占22%，环卫绿化用水量占1%左右。片区内再生水回用对象除工业用水、绿化浇洒、环卫和道路清扫用水外，回用于冲厕与商业性公共建筑的空调循环冷却补水具有很大的发展空间。

应合理控制和引导高开发地区不透水用地的地表径流，通过增加场地蓄和排的能力，辅助再生水的收集与使用。

2.4 太子湾片区沿海污水零排放情况

太子湾片区填海形成的土地地势较平，透水性较差，缺少排水压差，一旦遇到天文大潮，加以台风等叠加，排水难度大、面源污染严重、地表洼地蓄水和下渗能力减弱将导致局部大量超标积水（图4）。此外，填海形成的土地改变了海岸线的长度、形态和地貌，影响地表水的流速和泄洪能力，降水时地表径流增加，峰值流量增多，峰值出现时间提前，导致大量淡水资源流失和局部水灾（图5）。

应合理设置植物生态浅沟、下凹式绿地，适当采用生态透水铺装材料，回补地下水。通过合理的分级导流措施将不同降雨量情况下的超标雨水净化回用。

3 规划原则及指导思想

3.1 指标量化可控

规划将设立目标层、措施层和管理层，将控制指标分解至地块层面，并对地块内、道路及公园绿地等海绵措施进行量化建设指引，分级细化海绵管控指标和工程措施。

3.2 措施显效可见

海绵建设措施的组合的不仅要考虑到能够到达控制目标，还要考虑其适宜性、经济性、显效性，通过多系统模型选择针对地块高密度开发、滨海抗盐碱、污水零外排特点的高效率新技术的海绵措施。

3.3 全流程易核查

研究将规划、建设、管理、运营、投融资的全流程的技术服务和支撑，通过规划、导则、审查、实施、评估等环节的介入，达到一张蓝图落实到底的目标，使得海绵建设全流程的各环节能落地易核查。

3.4 全周期可监测

基地海绵城市建设应当从项目的设计阶段开始贯穿到施工、管理、运营、维护的全生命周期。在全生命周期内，全程运用全周期的理念，在设计阶段结合运维要求，使用持续测量和验证发现改进机会，对数据进行分析和校正。可以通过不断检测生态草沟中不同植物对减缓雨水径流的不同效果，来调整下一阶段应该选择的合适植物。

4 技术思路

4.1 多系统模型的构建

首先，需要对示范区的现状水文特征进行模型评估，进而确定海绵建设目标；其次，根据示范区的详细蓝图规划，综合考虑示范区的空間布局、景观要求、经济性、维护管理等因素，进行海绵建设设施的初步布局，并进行模型评估；第三，将海绵建设初步方案的模拟结果与海绵建设目标进行对比，根据对比结果进行海绵建设布局方案的优化调整，并再次进行模拟；最后，反复调整直至结果达到海绵建设目标，最终得到海绵建设设施的布局方案。

采用SWMM可有效模拟海绵建设开发模式下的城市区域水文状态，应对城市内涝，为太子湾片区和前海片区的竖向设计、排水沟渠设计和局部节点大雨量的道路行洪设计，提供分析支撑。为城市区域内各建设项目海绵建设设施的布局与优化提供技术支持和依据。

4.2 片区径流控制目标和指标体系构建

4.2.1 径流控制目标的确定

年径流总量控制率的选取是一个技术指标与产出之间平衡的一个过程。年径流总量控制率越高，需要的投入也越大。随着控制率增大，径流调蓄量也有所增加。

分析基地规划设计条件和相关参数，结合基地自身特征分析，制定汇水区划分原则，由浅入深划分；根据方法选取模型参数。根据本底模型与常规开发模型模拟结果，初步设定规划目标。通过模型试算的方法，深入研究影响径流总量和峰值流量的关键因素，确定规划目标值。

4.2.2 径流污染控制目标的确定

要控制分流制径流污染物总量，也要控制合流制溢流的频次或污染物总量。结合深圳市城市水环境质量要求、径流污染特征等确定径流污染综合控制目标和污染物指标，污染物指标可采用悬浮物（SS）、化学需氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP）等。一般可采用SS作为径流污染物控制指标，低影响开发雨水系统的年SS总量去除率一般可达到40%～60%。

4.2.3 指标体系构建

为引导和约束开发单元内各建设项目采用低影响开发技术，保障控制目标的实现，针对基地土壤返盐碱、填海区域的污水零排放、内涝、水质性缺水及雨水再利用的问题， 构建开发引导控制指标体系。初步建议包含但不限于以下指标：年径流总量控制率、雨水径流污染物控制率、峰值流量、非传统水源利用率、土壤盐碱土盐度控制指标、内涝控制标准等。

4.3 片区海绵城市控制指标分解

以整体径流总量控制率及径流污染控制率为目标，通过水文、水力计算与模型模拟等方法或通过加权平均的方法对年径流总量控制率进行逐层分解，分解至地块单位面积控制具体指标。在明确目标可达性后，结合周边用地、绿地、水域等，确定低影响开发设施，注重用地功能、高效利用现有设施，并将海绵设施进行布局，计算其径流系数及调蓄容积，据此得出地块单元内年径流总量控制率和径流污染控制率，再通过综合计算校核整体目标达成情况，最终将控制目标落实。

4.4 基于模型构建的海绵设施多方案比选

海绵建设模型的构建基于示范区详细蓝图规划。相比传统开发模式，海绵建设模式是在示范区的下垫面因地制宜、综合应用多种海绵建设设施进行雨水径流的控制。根据示范区用地规划和雨水管网规划，结合径流组织，将示范区划分为若干汇水区。

海绵建设模型根据基地相关情况定义下沉式绿地、雨水花园、绿化屋面、透水铺装、调蓄水箱/水池/模块、植草浅沟、截留式净化溢流设施、雨水收集回用设施、污水再生利用设施（处理、管网、调蓄）、地下室覆土、土壤改良、特性植物选育、道路附属雨水滞蓄净化设施、排水管网及市政调蓄系统设施等多种海绵建设设施等，对各类海绵建设设施的参数进行设置。针对存水区植被覆盖百分比、配置土壤层孔隙率、田间持水率、枯萎点选取参数；雨水花园、绿色屋顶、下凹绿地和低影响树池的土壤水力传导率等分别取值；路面层孔隙比、蓄水层孔隙比、绿色屋顶的入渗率、排水层中绿色屋顶蓄水率等进行取值。

以达到海绵城市强制性控制要求为目标，综合考虑海绵设施经济性、适宜性等因素，对各项海绵设施规模和比例进行方案比选，对设施清单遴选、设施占地面积、设施占下垫面比例进行合理配比，使示范区地块的设施选择具有弹性操作空间。

4.5 規划、建设、管理、运营全生命周期的实施路径

基于海绵城市规划成果，建立以数学模型为核心的审查决策支持工具，利用系统化、多情景模拟评估技术手段，对设计方案的综合效益进行科学评估，从建设伊始即考虑到最终验收、考核评估、维护管理等问题。

在项目设计阶段，提供一套科学、合理、高效的地块海绵城市建设审批方法，为高规格完成项目海绵城市建设目标提供技术支撑。

项目建设中，通过督导工程实施情况，定时工地巡视，及时发现问题，做好工程施工事中控制。项目完成后，采取合理措施指导工程验收、试验，所有工程的验收必须符合国家相关设计规范、标准的要求，同时满足工程设计和管理要求，达到海绵城市控制性指标和考核指标。项目运行监测评估阶段，制定项目的海绵城市评估体系、模拟与监测布点方案。

提出城市海绵城市建设效益评估的指标体系和效益测算表，能够为海绵城市建设、投资、运营和决策提供依据。通过从设计、实施、评估一系列流程及控制，最终为项目海绵城市建设提供技术支撑。

5 建设成本和收益的问题

5.1 建设成本

通过《海绵城市建设技术指南》对各海绵设施的估价，可完成海绵城市建设的成本估算。成本的控制在于设计阶段对设计的合理把握以及工程施工事中控制。

5.1.1 成本费用

海绵建设结合片区排水工程进行，雨洪管理工程投资都是在排水工程基础上所增加的投资，包括各种类型的雨水利用设施及其相关的电气设备和庭院屋面排水系统，但不包括用于装饰或介绍工程特点而花费的费用。

5.1.2 运营费用

海绵建设成本效益主要体现在项目使用和维护阶段，在项目使用所带来的经济效益、社会效益和环境效益方面。

5.1.3 维护费用

传统设施中滞留区和人工湿地的维护费约为建造成本的3%～6%，洼地雨洪管理的低影响开发的维护费约为建造成本的5%～7%。但是，生物滞留区和洼地的大部分维护可以融入到日常景观维护工作中，不需要特别设备；而湿地和水池的维护则需要大型笨重的设备，用以移除沉积物、油类、废物以及前池和开放式池塘中生长的植被。

5.2 经济效益

5.2.1 渗透补充地下水的效益

由于低影响雨水综合利用的实施，通过增加透水面积、绿化植草面积、渗透管沟、洼地、渗水井等设施，增加了雨水入渗量，有效回补地下水。

5.2.2 因消除污染而减少的社会损失

美国环保署研究结果表明，每投入1元环保费用，可减少3元的环境资源损失，即投入产出比为1∶3。海绵建设资金投入虽然不是完全意义上的环保费，但其减少的环境资源损失也会接近3元。

5.2.3 城市洪涝减缓而减少的损失

城市内涝必然造成不同程度的经济损失。

5.2.4 土地增值

传统设计将地上建筑与其他设施分开设计，海绵建设所应用的生物滞留等技术则可以融入景观设计，实现建筑主体与附属设施的综合设计。

5.3 环境效益

海绵建设的雨洪管理技术由于采用了生态化、低能化、可持续运行的设施，不仅能保护开发区域水环境、改善建筑设施外部生态环境、提高建筑物内部的环境质量，还可以减少城市热岛效应，为居民提供舒适的居住和工作环境，并改善城市的生态环境。

5.4 社会效益

海绵城市建设通过城市污水再生回用和雨水资源开发利用，可节约优质水资源，缓解水资源供需矛盾，为城市提供大量环境景观用水，重建水生态环境，进一步削减污染物排放量、改善水体环境。

另外，海绵建设通过引导建设项目开展城区雨洪利用工作，可降低洪峰流量，维护自然水文循环，增加地下水补给，调节片区气候，改善区域生态环境。通过规划实施，引导拟建项目采用低影响开发模式，实现雨水的综合管理与控制，達到开发建设后径流系数不增加的目标。

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