基于现实困境的海绵城市建设优化研究

杜红杰 ，李津莉 ，2，仝 贺

（1.天津城建大学，天津 300384；2.天津大学，天津 300072；3.北京建筑大学，北京 100044）

绿色环保、生态低碳、资源节约与循环利用等概念，既是当前社会的热门词汇，更是未来城市的发展方向.事实上，自从20世纪80年代生态城市理念首次提出，绿色生态环保城市便成为世界城市的发展目标.许多以绿色生态为旗帜的规划类型纷纷涌现[1].而海绵城市正是最终建设绿色、生态、低碳城市的关键一步.

为加快新型城镇化的推进，指导生态城市的建设，2013年12月中央城镇化工作会议明确提出“建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”，这是海绵城市在我国首次以政府工作报告的形式正式提出.随后，海绵城市在我国逐渐掀起了新型城市化建设的浪潮[2].2014年10月住建部颁发《海绵城市建设技术指南》；2015年1月住建部、水利部和财政部联合举办全国首批海绵城市建设试点城市申报工作，济南、武汉等城市顺利入选；2015年10月国务院办公厅下发《关于推进海绵城市建设的指导意见》；2016年3月住建部下发海绵城市专项规划编制暂行规定，要求“各地抓紧编制海绵城市专项规划，于2016年10月底前完成海绵城市专项规划草案，按程序报批”；2016年4月三部联合举办第二批全国海绵城市建设试点城市申报工作，北京、天津、宁波等14个城市入围.

随着试点城市海绵城市建设的推进，各地海绵城市专项规划也都开始着手进行编制.但由于海绵城市建设目前还处在探索阶段，各种问题的出现也在所难免，如何行之有效地发现和解决问题是当前的首要任务.

1 海绵城市涵义的解读

我国海绵城市理念参照了美国低影响开发等相关理论，主要包含低影响开发、管渠与超标径流排放三大系统.其中，低影响开发系统是目前理论实践技术应用较为成熟的部分，在我国低影响开发雨水系统又被称为狭义的海绵城市[3].

简单的来说，海绵城市是一种用来储存小到中雨时所产生的径流的方法，在世界各地叫法不一：美国的低影响开发、欧洲的可持续城市排水系统、澳大利亚的水敏感城市设计及我国的海绵城市[4].虽然侧重点不同，但都运用同一种原理，都从侧面反映了人们期望利用植物、土壤等绿色生态的方法来解决城市水问题[5].

2 当前海绵城市建设存在的主要问题及其解决思路

2.1 海绵城市专项规划编制的被动性

住建部于2016年3月下发海绵城市专项规划编制暂行规定.按照住建部的指示：“海绵城市专项规划是建设海绵城市的重要依据，是城市规划的重要组成部分，既可与城市总体规划同步编制，也可单独编制，其规划范围原则上应与城市规划区一致，同时兼顾雨水汇水区和山、水、林、田、湖等自然生态要素的完整性.”[6]从住建部暂行规定的解读中不难发现，海绵城市专项规划的编制既可以结合城市控制性详细规划落实到用地单元，也可以将规划前置，融入到城市总规，进而对城市总规、控规等其他相关规划的编制进行反馈和调节.

虽然暂行规定对于如何编制海绵城市专项规划的指导思想具有很大的灵活性，但由于海绵城市理论解读不一，国内场地一体化规划设计的可借鉴案例不多，很多规划行业人员囿于传统规划编制的思路，海绵城市专项规划的编制依然延续城市总规—控规—专规的步骤.虽然这样的编制程序有利于结合城市用地单元进行雨水控制目标、指标及低影响开发设施的分解和布局，但易致使用地单元先按照控规等开发后再进行海绵城市相关建设.不仅造成城市重复建设，浪费资源的现象，而且加大海绵城市建设的难度，不利于规划的最终落实.海绵城市专项规划的编制应兼顾雨水控制指标的分解与规划的最终落实，不应当片面的理解暂行规定.其编制应提前或与控制性详细规划同时进行，互为调整适应[7].

2.2 注重指标分解，忽视方案落实

在海绵城市专项规划编制等实际工程中，指标分解最常见的工作思路一般是根据城市用地面积、性质、开发建设强度等条件来确定雨水目标，进而进行指标分解[8].但是，数据分解步骤的合乎逻辑并不代表着由此确定的低影响开发设施的总体布局就是合理的.以下沉式绿地率（广义下沉式绿地）为例，其根据分解至城市用地单元上的雨水控制目标，利用场地综合径流系数与年径流总量控制率及下垫面性质之间的关系，确定用地单元内广义下沉式绿地的规模，进而依据绿地现状制定下沉式绿地的平面布局.但是平面上布局的合理不代表竖向上与各低影响开发设施能衔接的顺利.对于重庆、济南等地形起伏较大的城市来说，城市现状绿地一般位于不宜进行建设的山丘或者坡地，若是将大量的低影响开发设施布置在城区高处，只能达到雨水原位控制的目的，从区域来看，依然不能解决城市低洼地区的雨洪内涝问题（见图1a）.

雨水控制指标的分解不应当只依据绿地、硬化铺装等下垫面的平面布局，还应考虑各种城市用地的竖向衔接关系.低影响开发设施的布局不仅要考虑控制自身场地内的雨水径流，还应当兼顾周边开发强度高的地区产生的雨水量，尤其对于雨水调蓄塘、小型湿地等雨水调蓄设施来说更应如此.城市用地单元内的雨水控制目标的确定、指标的分解只有考虑到低影响开发设施平面布局和竖向衔接的合理，才能收到事半功倍的效果，达到雨水原位控制的目的（见图1b）.

图1 低影响开发系统布局示意

2.3 忽视超标雨水径流排放系统的构建

海绵城市建设若达到对雨水的综合控制，不仅需要海绵城市中低影响开发系统、雨水管渠系统、超标雨水径流排放系统的完整构建，也需要三大系统之间做到很好地平面布局和竖向衔接.

雨水管渠系统对雨水径流主要起传输和排放的作用.而分散式的低影响开发系统虽然能从源头控制雨水径流量，对径流污染物的削减也具有显著作用.但由于中国城市开发建设集中，像湿地、雨水调蓄塘等大型雨水调蓄设施不可能普遍存在，而其他分散式的低影响开发设施系统雨水调蓄空间也有限.若将各种小型的低影响开发设施换算为广义的下沉式绿地，一般其调蓄深度小于200 mm，对雨水量的削减终究有限.以2016年的武汉市为例，从6月30日到7月2日武汉城区降雨总量达到322 mm，24小时累积雨量峰值达到惊人的168.5 mm.分散式的低影响开发系统大多设置在城市绿地之中，而城市总的绿地率一般在30%左右，理想状态下在城市中找出40%的绿地进行低影响开发设施的建设就已经是非常难了.这就意味着，即使武汉市整个城区大兴土木全面铺开做低影响开发设施，其有效的雨水调蓄能力也不过在24 mm左右，远远达不到城市雨水控制目标.

如果武汉市能结合自身条件，利用排水通道和末端水体构建超标雨水径流排放系统，海绵城市的目标就比较容易实现了.武汉位于江汉平原，号称百湖之市，水面率高达25%，其中湖泊水面率约为11%.若河流湖泊等自然水面拥有的调蓄空间按1.2 m取值的话，其整个武汉城区水面的净调蓄能力则为300 mm左右.虽然这个计算结果没有考虑到过境径流的影响，但是若想办法通过高水高排的方式削除客水的压力，武汉市依然拥有足够的调蓄空间来解决城市看海问题，但这必须建立在超标雨水径流排放系统构建完成的基础上.

超标雨水径流排放系统对解决城市暴雨内涝是非常有效的，同时，其系统的构建相对来说较为简便.通过地形高程分析，找出城市中的洼地区域，结合城区建设现状，利用河流、隧道、道路等构建排水通道，连接城区洼地区域.同时，对洼地区域的开发建设作出必要的限制，根据城市年均降雨量、汇流区域面积、洼地现状等，划出洼地区域不同降雨条件下的调蓄范围线，设置标识等.

3 工程案例分析

海绵城市建设取得成效的关键在于主动适应城市用地规划和建设现状，重视雨水控制指标的方案落实和超标雨水径流排放系统的构建.本文以济南市兴隆片区渗漏带保护专题研究为例，具体阐述现实困境下的海绵城市建设新途径.

3.1 项目概况

济南市兴隆片区位于兴济河域中的兴隆子流域内，是济南南部山区的重要组成部分.同时，兴隆片区还位于济南市海绵城市试点区蓄渗补给地下水示范区（Ⅰ）和新开发综合示范区（Ⅲ）之内，对应雨水控制率分别为85%、80%（见图2）.

图2 兴隆片区区位

根据兴隆片区规划建设方案，开发片区占地全部位于兴隆强渗漏带的核心保护区、重点保护区范围内.其中，在核心保护区范围内占地面积243.96 hm2，占核心保护区面积的56.70%；在重点保护区范围内面积139.10 hm2，占重点保护区面积的36.61%（见图3）.

图3 片区与强渗漏带范围关系示意

3.2 开发前后流域水文分析

根据片区的建设方案，其流域开发建设后年均外排径流总量由开发前的333万m3增加至355万m3，而地下泉水渗漏补给量则减少22万m3（见图4）.因兴隆片区位于兴济河的上游流域，片区的开发建设所带来的雨水径流面源污染，会给济南市区用水造成很大影响.同时，该流域又处于济南大明湖泉水群地下水的渗漏补给区，土壤渗漏能力强，从而易引发大明湖泉水群地下水的严重污染.

图4 建设区域开发前后场地水文变化分析

3.3 海绵城市规划前置介入用地规划调整

考虑到城市用地规划对下垫面性质变化具有重大影响.为从根本上解决因地表硬化而引起的雨水径流量剧增问题，本次海绵城市规划根据对兴隆片区控规初步方案的问题分析，提出了用地调整的建议.

初步控规方案规划用地部分挤占泄洪通道、渗漏通道，建筑物距离滞洪区较近，未充分体现对沟道、河道、沟谷的保护性开发.海绵城市专项规划对片区用地规划提出了调整或控制要求.如在靠近河道等强渗漏点的区域，应增加蓝线、绿线的退让距离，禁止修建高层建筑，防止地下基础截断汇水通道，削弱渗漏能力.

具体要求在用地规划中兴济河沿岸建筑应保证一定退让距离，至少满足距离滨河绿地6 m以上.可保持地块原有的容积率不变，沿河建设易设多层建筑（不设地库以减少地下硬化），同时沿兴隆路侧建筑适当增加高度，总体上降低建筑密度，增大绿地面积.位于兴仲路入口处绿地的加油站位置距离兴济河过近，存在污染地下水的可能性，因此建议迁移别处.在雨水排放口结合公园和滨河绿地，设置雨水塘、湿地等超标径流调蓄净化措施.避免大体量建筑，连片硬化面积不应超过1 hm2.硬化面积过大时，建议结合地形设置地上或者半地下停车位（部分地块可考虑不设地下停车以降低地下硬化率），优先考虑采用透水铺装等.

3.4 超标雨水径流排放系统的构建

为了应对城市极端气候的影响，解决流域内超标雨水径流排放的问题，根据对兴隆片区地形地势的分析，结合片区现状山谷走势，截洪沟、河道、水库以及规划的主题公园和主要道路，构建大排水通道和超标雨水径流排放系统，防止兴隆片区下游建设区域受到山洪侵袭（见图5）.

图5 大排水通道和超标雨水径流排放系统构建

3.5 海绵城市建设总体目标及方案设计

因为兴隆片区位于济南市海绵城市试点区中的水源涵养区和山体修复区，故其年雨水径流总量控制率取80%.并结合兴隆片区实际情况，从水生态、水环境、水资源、水安全四大方面，制定片区雨水控制总体规划指标.

通过对兴隆片区场地地形高程的分析，根据山体的走向，考虑到山体截洪沟的走向，结合市政雨水管网布局及用地规划，将片区划分为4个雨水控制分区、11个汇水区，如图6所示.

图6 雨水控制分区及汇水区划分示意

根据各分区的实际情况，对总体规划目标进行二级分解，进而确定四个分区的雨水控制目标.再结合各汇水区下垫面现状、开发力度及自然水文循环要求，对雨水控制目标进行三级分解，进而得出各个汇水分区的雨水控制指标.

为了便于指标分解的方案落实，针对兴隆片区四个分区的实际情况，分别制定了雨水控制策略，指导分区方案的设计.同时，结合兴隆片区地形地貌、开发建设情况，构建从山体、居住区、商业区等源头到主题湿地公园、水库与河道等末端的雨水控制利用系统（见图 7）.

图7 总体规划方案示意

（1）商业区.雨水收集回用：通过在商业等公共建筑附近设置雨水收集、蓄渗设施，将商业区内建筑屋顶、广场的雨水进行收集回用和蓄渗.

（2）居住区.雨水源头减排：居住区是雨水的主要源头产地，绿化条件较好，可以通过在居住区构建一整套源头促渗减排系统，实现雨水的源头削减.

（3）公园区.雨水净化调蓄：由于公园区位于兴济河的两岸、兴隆水库的下游，片区内的多个雨水管网出口都在公园区里接入兴济河河道，且公园区地势低洼.因此，可结合中心公园，设置雨水湿地系统，对雨水进行末端调蓄、净化及下渗.

（4）生态保护区.水源涵养：生态保护区为非建设用地，位于兴隆片区建设区域的上游，是兴济河及兴隆水库的主要水源涵养区.因此，本次规划结合山体、河道等构建鱼鳞坑、拦蓄坝等雨水拦截调蓄设施，增加对山体水源的涵养及下渗能力，同时减少下游雨洪压力.

4 结语

我国海绵城市规划体系的建构势在必行，它是实现社会主义新型城镇化、推进生态文明城市、建设美丽中国的需要.海绵城市规划应牢记建设生态、文明、和谐城市的根本目标，尊重城市发展规律，保护自然生态系统，把城市工作当成系统工程来抓[9].

坚持量质并重，走向精细管理；坚持多元动力，体现因地制宜，是今后仍要继续探索的方向.海绵城市理念的解读不应照本宣科，唯国外经验是瞻，应根据我国城市用地密集化布局、城市绿地偏少的实情，协调低影响开发系统、雨水管渠系统及超标径流排放系统的关系，探索出一条适合我国的“海绵之路”.

参考文献：

[1]仇保兴.我国低碳生态城市建设的形势与任务[J].城市规划，2012，36（12）：9-18.

[2]车 伍，赵 杨，李俊奇.海绵城市建设热潮下的冷思考[J].南方建筑，2015（4）：104-107.

[3]AHIABLAME L M，ENGLE B A，CHAUBEY I.Effectiveness of low impact development practices：literature reciew and auggestions for future research[J].Water Air and Soil Pollution，2012（7）：4253-4273.

[4]SCHOLZ M，GRABOWLECKI P.Review of permeable pavement system[J].Building and Environment，2007（11）：3830-3836.

[5]戴维·塞德拉克.水4.0[M].徐向荣，译.上海：上海科学技术出版社，2015.

[6]周 岚，崔曙平.新常态下城市规划的新空间[J].城市规划，2016，40（4）：9-14.

[7]仝 贺，王建龙，车 伍，等.基于海绵城市理念的城市规划方法探讨[J].南方建筑，2015（4）：108-114.

[8]李俊奇，王文亮，车 伍，等.海绵城市建设指南解读之降雨径流总量控制目标区域划分[J].中国给水排水，2015，31（8）：6-12.

[9]杨保军，张 菁，董 柯.空间规划体系下城市总体规划作用的再认识[J].城市规划，2016，40（3）：9-14.