山地型海绵城市建设规划研究——以武夷山市城市规划为例

何晨阳，吴芳芳，林 皓，胡家朋

（1.武夷学院 海峡成功学院，福建 武夷山 354300；2.武夷学院 生态与资源工程学院，福建省生态产业绿色技术重点实验室，福建 武夷山354300）

近年来，随着城市化的进程加快，生态环境破环日益严峻，渗透、慢排的绿色排水基础设施演变成封闭、快排的灰色排水系统[1]。排水管网虽然能够加快雨洪的排放，但一旦超出其承载负荷，容易发生内涝现象[2]。山地城市地貌复杂，地形多变，生态环境脆弱，降雨产流有别其他城市，洪涝灾害更易发生。海绵城市是指城市能够像海绵一样，在对环境变化的适应和应对自然灾害等方面具有良好的弹性，下雨时进行吸水、蓄水、渗水、净水，在需要时将蓄存的水释放并加以利用[3-4]；同时在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境的保护[5]。

目前，我国海绵城市的建设仍处于探索阶段，针对山地城市新区的实践并不多[6-7]。基于此，本文以对武夷山市海绵城市建设进行规划与研究为例，旨在为山地型海绵城市规划设计者和政府管理决策者提供参考。

1 研究区概况

1.1 地理位置

武夷山市位于福建省北部，地处闽、赣两省交界处，全境东西宽70 km，南北长72.5 km，如图1所示。东连浦城县，南接建阳市，西临光泽县，北与江西铅山县毗邻，全市总面积2 803 km2。

图1 武夷山市地理区位图Figure 1 Geographical location of Wuyishan city

1.2 地形地貌

武夷山市地貌类型复杂多样，西部、北部和东部以侵蚀构造地貌为主，中部、南部以堆积剥蚀地貌为主，如图2所示。地形从西、北、东面向中部崇阳溪河谷降低，地表结构呈现向南倾斜的马蹄形山间盆谷，盆谷底部地势起伏较为平缓。地貌类型有中山、低山、高丘、低丘、盆谷和平原等。

图2 武夷山地形与水文特点Figure 2 The topography and hydrographic characteristics of Wuyishan city

1.3 水文条件

由图2可知，武夷山市河流均属闽江水系、崇阳溪流域。在构造和地形的控制下，河流多沿断裂发育，主支流成直角交汇，构成近似于平行而又向心的网络水系。流域内主要支流在崇阳溪两侧呈对称分布，右边有东溪、梅溪；左边有西溪、黄柏溪、九曲溪，境内流域面积2 800.14 km2，河长约116 km。

2 现状分析与存在问题

2.1 生态环境条件

武夷山市位于我国东南沿海地区，纬度低，离海洋近，受夏季风影响时间长，雨季长，夏秋季节经常受台风影响，带来丰富的降水，水量充足。武夷山地形环境如图3所示，地势崎岖，结构复杂，中部地区坡度较低，属于山地城市。不同于重庆兰州等地城市选址和建筑直接修建在起伏不平的坡地上，而是将城市建筑在低洼地带。而武夷山整个地形存在大量坡度大于20°的区域，由于降雨丰富，降雨产生的地表径流呈现出产流时间短、产流量大、汇流时间和距离短等现象，极易造成径流速度过快，冲刷力大等特点，加之山地城市地质结构不稳定、生态环境脆弱，极易造成水土流失、甚至滑坡、泥石流等地质灾害。据调查，全市水土流失占全市总面积的2.1%，其中强度、极强度、剧烈流失面积分别占流失总面积的26.3%、23.8%、21.9%[8]。

由于武夷山产茶，山地开发利用过度，地表土壤贫瘠，花岗岩、变质岩等广泛裸露，对雨水的渗蓄能力造成极大的限制。有调查显示水域面积因为人为将其不断转化为其他的用地类型以及一些不可避免的自然因素，近二十年减少幅度达30%[9]。同时由于地面自然坡降变化为1～5 m（个别地段达8 m），水的流动性占主导，不利于雨水渗透，地表的排滞能力随着坡度的增加而剧减，加剧了城市降雨难以渗蓄利用。

图3 武夷山市生态环境Figure 3 Ecological environment in Wuyishan city

2.2 气候条件

武夷山属中亚热带季风湿润气候区，一年四季境内气候差异较大，年均气温19.7℃。春末夏初（5—6月）为雨季，多暴雨，局部地区经常发生洪涝；多年平均降雨量为1 910 mm，是福建省闽北的高雨区，而降雨量又随地形地貌特征分布，从西北向东南和从东北向西南逐渐递减；一年中，降雨日和降雨量在时空分布不均衡，主要集中在3—7月，这五个月降雨量总量占全年的70%，是溪河洪水的主要季节，有时出现地区性雷阵雨和在台风影响下的降雨，雨后又常发生旱情，地表植被枯死裸露。这也是造成武夷山洪涝形成的气候原因。

2.3 城市建设

在城市建设扩张的过程中，对周边的地形环境人工改造，导致原有的自然泄洪通道变小或切断；洼地、池塘被人为填平变成硬质人工垫层，原有的泄洪蓄水能力降低。加之武夷山原有的排水基础设施承载力低，武夷山市排水分区与管网建设情况见表1，污水主干管管网未成系统，支管系统不健全，一些市政道路下污水管道也未完全衔接，污水管网未成系统，导致污水只能排入雨水系统，造成污染，另外管网维护不到位，导致雨污水管道混接以及管道堵塞淤积较为严重。部分小区内部排水按分流设计，但却未能按分流实施到位。大部分地区雨水管网不完善，部分通过道路边沟和排水沟、冲沟排出雨水，部分地区为雨污合流制，雨水进入污水处理厂进行处理。新规划地区普遍进行雨污分流制规划，但尚未形成系统，雨水通过管道进入排洪沟和其他水系。

武夷山市老城区缺乏统一的规划指引，城市“摊大饼”的发展模式使城市管理和承载空间压力增大，仍然处于传统的开发状态，林地、园地、农田等绿色设施遭到过度开发，导致城区建筑密度强，可用的绿地面积不足。另外城市的铺装设计不合理，可渗透路面的城市配套设施较少，水泥路面仍较多使用。

表1 武夷山市排水系统现状Table 1 Drainage system in Wuyishan city

3 武夷山海绵城市建设的思路与对策

3.1 武夷山海绵城市建设思路

结合与海绵城市理念相关的国家文件、标准等[10]，制定了武夷山海绵城市建设思路，如图4所示。在进行城市总体规划阶段提出武夷山市海绵城市建设开发策略、原则、目标等要求；在控制性详细规划阶段确定控制目标和指标；在修建性详细规划阶段，确定建筑、道路交通、绿地等工程中各种LID（Low Impact Development）设施的选择，空间布局和规模。最终通过设计、施工、运行实现海绵城市的实施。

结合对武夷山市的城市现状用地特征、生态环境条件、交通状况及城市气候特征等进行充分的调查研究，分析城市绿地系统、排水系统及自然环境的限制因素，发现城市内涝存在的问题，科学合理制定LID规划设计，如排水基础设施的规划、海绵载体选择等。其中排水基础设施的规划，做到雨污分流，排放有序，做到不同管道协调统一。海绵载体的选择从功能上可分为水资源和城市配套设施，在水资源方面做到保护与改善，防止原有的湿地被破坏污染；在城市配套设施方面上，可选择具有渗透、慢排的绿色植被系统，建立渗透水装置如可渗透路面等，另外构建降水调节系统以防备在雨量大的时候能够及时分流雨洪的压力[11-12]。

图4 武夷山市海绵城市建设规划思路Figure 4 Planning idea of sponge city construction in Wuyishan city

3.2 武夷山市海绵城市建设对策

3.2.1 防涝整体格局规划

武夷山市洪涝灾害频繁，多为山溪性的洪水。为降低洪水带来的危害，大部分河流进行了人工改造，削弱河流自然的泄洪蓄洪、生物栖息地、美学等功能。因此，防涝安全格局可利用河流沿岸的缓冲区、支流、水库、湿地等构成一个涵蓄水系统，如图5所示。从整个流域出发，预留出可供调、蓄、滞水的洪水宣泄空间，最大限度减少洪涝灾害的损失，从而达到安全的目标。根据《防洪标准 GB50201-2014》[13]，中心城区近期防洪标准为50年一遇，景区及乡镇标准为20年一遇，加大堤防工程建设力度，进一步完善东溪、西溪、九曲溪、梅溪、崇阳溪穿越城区及乡镇段的防洪堤防工程。健全完善防洪预警系统，建设雨、水情采集站点和终端处理中心，防汛水利一体化平台，形成防汛用户管理、防汛工程系统管理、实时水情地理信息查询、台风路径查询、卫星云图查询、抢险救灾管理、汛情信息警报和灾情统计上报系统等[14]。利用现代化手段，提升信息的收集和处理能力，完善防洪预案，提高全市的防洪减灾决策指挥水平。

图5 武夷山市防涝缓冲区整体格局Figure 5 Overall pattern of waterlogging buffer zone in Wuyishan City

3.2.2 排水系统的规划

排水系统规划任务是推进中心城污水收集与处理，减少污染排放，提升城区水环境质量。规划中心城区污水集中处理率达到95%以上[13]。推进降雨径流的综合管理与利用，提升城市生态排水能力，保障城市排水排涝安全。近期旧城区采用截流式合流制，远期改造为完全分流制；其他城区均为完全分流制。结合马厂洲污水处理厂建设再生水厂，规模为2×104m3/d，中心城区污水再生利用率达到20%以上，再生水水质满足回用指标后用于生态补水及绿化浇洒。以武夷大道及崇阳溪两侧为主要污水排放通道，布置d400-d1200管径的污水管网，接入各分区污水处理厂。一般地区雨水管道设计重现期为2年一遇，重要地区取5年一遇，地下通道及下沉式广场等取10年一遇。充分结合地形布置雨水管渠，结合海绵城市建设，综合考虑雨水渗透、净化与排放需求，使雨水经过必要的渗透及净化后排入水体，如图6所示。

图6 武夷山市区排水系统规划前后对比Figure 6 Comparison of drainage system planning in Wuyishan City

3.2.3 河道的保护与整治

推进水环境治理实施崇阳溪河道清淤、埋设两岸截污管、河道生态修复等工程，开展初期雨水收集处理工程，完善中心城区排水管网体系。加强环境基础设施建设，完善污水处理设施和生活垃圾转运设施（表2、图7）。保护中心城区及近郊 6条主要溪（河）流，包括清献河、崇阳溪、西溪、梅溪、黄柏溪及其流经串联的风貌景观区段的传统生态文化景观特征。保护崇阳溪的自然生态系统，严格控制崇阳溪两侧的环境容量。城市、村镇建设和发展不得占用河道管理范围；禁止破坏水域周边的植被，严禁侵占水面进行相关建设；保护现有水系，逐步恢复对全局水系组织具有重要作用的已消失的河道；保护历史水系和历史桥梁的名称；保护历史城区与水系的肌理与空间关系；地方河道主管部门会同文物主管部门负责水系水工遗存（河道、坝、渡口、码头、堤防等）的保护和监督管理工作；并对其他水利设施等历史与环境资源持续不断的进行考古调查和研究。在河岸生态退让保护线内不得擅自建设与防洪、水文、交通、园林景观、取水、排水、排污管网无关的设施。

表2 河道保护规划要求Table 2 Watercourse protection planning requirements

图7 河道保护规划Figure 7 River protection planning

3.2.4 城市配套设施的建设

城市配套设施的建设能够保证防涝整体格局的有效进行。雨水通过具有下渗、滞蓄、净化、回用的海绵体，最后剩余部分径流通过管网、泵站外排，可有效提高城市排水系统的标准，缓减城市内涝的压力[14]。建设海绵城市，关键在于不断提高海绵体的规模和质量。各地区应最大限度地保护原有的河湖、湿地、坑塘、沟渠等海绵体不受开发活动的影响；受到破坏的海绵体也应通过综合运用物理、生物和生态等手段逐步修复，并维持一定比例的生态空间[15]。建设海绵城市要以城市建筑、小区、道路、绿地与广场等建设为载体。比如让城市屋顶“绿起来”，绿色屋顶在滞留雨水的同时还起到节能减排、缓解热岛效应的功效；同时道路、广场也可以采用透水铺装，城市中的绿地更应充分沉下去。

4 结束语

针对武夷山市地形地貌多样，雨季多雨、溪流洪水频发，城市内涝严重，而非雨季易发生干旱的特点。结合海绵城市理念制定武夷山市城市的建设规划，在总体规划和控制性详细规划指导下对建筑、道路交通、绿地等工程进行低影响开发建设。完善城市市政雨水管线基础上，对雨水进行积存、渗透；同时开展超标雨水径流排放系统，通过自然水体、多功能调蓄水体、行泄通道，用于应对超标雨水径流。加强对城市蓝线内水体及绿地的保护。规划采用透水铺装、低势绿地、生物滞留系统等低影响开发模式，提高雨水渗透及利用率。通过低影响开发，实现年径流总量控制率达到75%以上的目标。

海绵城市的建设是城市发展理念和建设方式转型的重要标志，应遵循生态优先原则，结合自然途径与人工措施，最大限度实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。因此海绵城市的建设需考虑其复杂性和长期性，不同的城市的特点和优势不同，在建设过程中应该在科学规划的前提下，结合自身特点因地制宜以慢排，从而改善城市生态面貌，提高生活质量。