典型特征城市大排水系统对竖向规划的要求

李晓宇

北京建筑大学 北京 100044

城市竖向规划是整个城市规划体系中的重要组成部分之一，它将城市建设用地从二维平面布局向三维拓展，是一种在三维模式下进行城市整体高程控制的技术手段，也是一项系统工程，主要用以解决建设用地空间和平面之间冲突, 建筑与周边用地、城市道路交通、城市排水防涝，以及近远期、城市局部区域与整体的矛盾等。

大排水系统是指当城市遭遇超过管道排水能力的大暴雨或特大暴雨时，辅助管道排水系统的地面或地下的输送、暂存系统，用以应对洪涝灾害，保证城市交通、建筑等设施和人民生命财产安全。随着近年来洪涝灾害的频发，和韧性城市、海绵城市、健康城市等城市理念的兴起，大排水系统越来越受到人们的重视。

大排水系统主要通过地表(特殊情况也结合地下设施)“蓄排结合”的方式运行，也就是很大程度上依靠城市的竖向（包括自然竖向和设计竖向）进行排水，这对城市竖向规划设计提出了较高的要求，不同特征的城市本底条件不同，在城市规划中需要因地制宜，具体分析典型特征城市大排水系统对城市竖向规划的要求。这样才能更好的发挥城市竖向规划的功能，构建科学、整体的大排水系统，防治城市内涝。

1 山地城市与平原水网城市的特征

1.1 山地城市的特征

山地城市山水空间充足。除建设用地外，自然本底多为山、水、林、田等生态空间，可以为城市大排水系统的构建提供充足的空间。

山地城市地表起伏大，陡坡多。山地城市多为典型的山地丘陵地貌，坡地的占比高且坡度较大，地形起伏明显，应充分利用并科学调整自然竖向。

山地城市雨急径流快。山地城市大多降水丰沛，且降雨急促、历时较短，易形成强降雨。加之地形起伏大，山地径流速度快，易形成洪涝灾害风险。

山地城市覆土层较薄，持水能力差。山地城市部分是岩层地质，土层较薄、土壤松散，且地表坡度大，导致雨水径流速度快，径流对地面冲刷强烈。造成持水防冲能力弱，易水土流失。

1.2 平原水网城市的特征

平原水网城市多数位于我国中、东部的长江中下游平原地区。

平原水网城市由于是受到由河流所夹带的泥沙冲积而成，地势比较平缓，土壤肥沃，自然资源较为丰富。

平原水网城市的水系环境优良，水网纵横交错、湖荡密布，水域面积占比高，

纵横交织成网的大小河道密布在城市中，起到调节城市微气候、便于客货运输、提供农业灌溉水源等诸多作用。

2 典型特征城市大排水系统构建的关键性问题与竖向规划诉求

2.1 山地城市大排水系统构建的关键性问题与竖向规划诉求

2.1.1 防洪对竖向标高的影响

山地城市由于其自然特点更易发生山洪，为缓解山洪发生时山地城市的巨大排涝压力，山地城市应尽量遵循高水高排的原则，修建一些防洪设施如防洪堤、截洪沟等对山洪进行截留。这些设施可能在城市规划区之外，但均应纳入大排水系统进行建设，其中对城市整体竖向标高的影响十分显著的是防洪堤的设置。

在城市的工程建设中，应结合城市总体规划、城市用地功能分区布局、城市滨水区景观功能以及城市现状设施情况综合进行设计建造防洪堤。城市防洪堤的两种常见的基本形式为路堤结合及路堤分离，两种形式均能使其和城市道路有机紧密结合，但二者对整个城市规划区竖向高程控制造成的差异较大。从路堤分离的模式角度下分析，这种模式下的防洪堤仅仅控制小范围的滨江区内的竖向标高，整体规划区内其它区域竖向主要受内涝水位的影响；从路堤结合的模式角度下分析，防洪堤是研究整个规划区竖向标高的一个控制点。

2.1.2 排涝对竖向标高的影响

由于山地城市地形复杂的自身特征影响，排涝规划时更多采用自排、蓄排、强排三种方式相结合的综合排涝形式。那么，城市排涝规划对城市竖向标高的要求主要就集中在了城市内河内涝水面线上，内涝水面线需要同时综合考量竖向科学合理与排水经济安全。从安全性的角度来看，用地竖向标高越高那么地块就越安全，排涝设计也就越简单容易，若竖向标高达到一定值，雨水就完全可以实现自流排除。但经济性制约，竖向标高不可能完全从排水简单的角度去考虑。所以需要结合强排和蓄排的方式，通过在规划区内建设水库、湖泊、排涝泵站地等措施降低内涝水位，提高经济性。

2.1.3 大排水系统对规划路网标高确定的要求

大排水系统构建考虑雨水自流排除对规划路网竖向要求：

（1）为方便规划地块内的雨水尽快排入道路进行排除，城市道路设计标高，应低于其位于的规划地块中汇水面积范围内场地的标高，当遭遇暴雨, 排水受阻时，雨水可通过地面径流排至用于行泄的道路，防止内涝的形成。

（2）城市道路设计坡向，在其规划的汇水面积内的应与地块的雨水出口方向相同，这样可便于大排水通道竖向排水，也使管道埋深顺坡而行，减小管道埋深降低造价。

（3）设计汇水区域中地块最远点的标高，应高于该汇水区内排水内河的排水管道的水力坡降与涝水位标高之和。

（4）城市道路竖向的设计标高应高于内河设计涝水位，避免河水倒灌，水漫溢出道路形成路面积水。

（5）城市道路各个路段的最低控制高程，需要通过分析本路段河道规划涝水位、雨水管出水口位置、到出水口的距离、雨水管走向、管道最小水力坡降综合考虑。

2.2 平原水网城市大排水系统构建的关键性问题与竖向规划诉求

目前大部分城市排水方面的规划内容粗略简单, 往往只通过确定体制、 划分分区、罗列相公式和参数、布置管网与泵站，这样的规划设计在地理条件较好、排水不受周边河流干扰城市可能不会产生太大的问题，但由于平原水网地区自然条件特殊、排水困难，所以该地区城市大排水系统的构建对城市竖向规划设计要求更高。

2.2.1 天然水系的竖向分析与调整

由于平原水网城市内部河湖水系的存在，导致平原水网地区城市排水更为复杂。在平原水网地区城市, 大排水系统至少包括人工建造的排水行泄通道、调蓄设施和城市内部的河湖水系,这其中平原水网城市内部的河湖水系是整个大排水系统不可或缺的组成部分。对城市天然水系进行的竖向调整, 将直接影响整体大排水系统排蓄设施的布置。

平原水网地区城市中的点状湖塘和线状的河渠是城市主要的排水通道,平原水网城市应注意减少对自然水系竖向的破坏，让城市内部水系畅通流动有利于保证城市的排水能力。但是在城市规划建设的过程中,不免要对天然水系进行一些合适的改造。在建造中应根据大排水系统构建的要求，将一些河湖严格保留,一些则可改作城市建设用地, 有的可以适当改线。严禁将一些本该保留的河湖随意填埋, 使得一些河段的过水断面得不到保证。

2.2.2 根据不同排水方式确定地块竖向

平原水网地区城市排水方式不像排水条件良好的地区那样单一。在平原水网地区城市, 排水受自然条件的约束, 分为强排和自排。在城市自然地面高程情况低于周边河流洪水位，且高水位持续时间较长、自然与经济条件限制填方的情况下, 排水方式比较容易确定只能采取强排。但在城市自然地面标高与周边河流洪水位高度差距不大，或高水位持续时间较短并方便填方的地区, 应深入细致地分析该地区与大排水有关的自然条件和资源条件, 并进行方案比较, 确定的排水方式。

由于平原水网城市的排水方式多样, 所以大排水系统构建的要求也与一般城市不完全一样。当平原水网地区的城市采取强排方式排水时,还会涉及泵站的分区布置和抽水排除的能力；当平原水网城市采取填充土方的自排方式排除雨水时, 需要查找排水基准水位,计算城市最低地面设计高程进行填方；当平原水网城市采取城市河湖水系调蓄实现自排时, 则需要掌握长历时设计暴雨和河流设计洪水过程线,计算调蓄自拍所需的容量，进而进行竖向设计调整。

3 典型特征城市基于大排水系统构建的竖向规划路径

3.1 山地城市基于大排水系统构建的竖向规划路径

3.1.1 因地制宜，构建具有山地特色的山地立体海绵系统

充分利用山地城市的山水资源优势，结合建（构）筑物进行具有山地特色的立体竖向规划，利用山地城市的有利地形，在高地布置山顶坑塘用以蓄积雨水，在洼地布置雨水塘用以调蓄雨水、在坡地布置陂塘湿地用以滞留雨水，并通过植草沟、生物滞留带等设施连通城市大排水系统，形成“高蓄坡滞低缓排”的山地海绵体系。利用山地城市二、三级支流落差，在适宜河段合理布置景观坝分级调蓄雨水，实现梯级滞蓄与自然补给，通过竖向规划设计优化整体大排水系统。

3.1.2 趋利避害，通过竖向控制优化大排水系统

山地城市排水应快慢结合。山地城市建设用地紧张、道路较为狭窄，表层覆土薄，下层多为岩石，雨水入渗效果差，容易侵泡路基，所以应充分发挥山地城市雨水流速快的特点，快速排除雨水。而在建筑小区、绿地广场等功能地块可以渗、滞、蓄、净、用、排相结合，采用多种设施降低暴雨对城市排水系统的冲击。

山地城市客水流域面积广，水量大且来势汹涌，应通过竖向引导，预留好主排水通道，快水快排，快速排除过境客水，减小了、客水给城市排水系统带来的压力。还可建设排洪沟，利用城市内河水系等载体快速排除客水、避免水患。

山地城市的场地与道路的合理竖向设计可以合理组织排水，消除大部分天然封闭的洼地，避免人为填方形成的洼地和道路不合理的低点，实现排水畅通。并有机衔接自然的和湖水系。

3.2 平原水网城市基于大排水系统构建的竖向规划路径

3.2.1 竖向调整河网水系，构建排涝通道

不同于山地城市，平原水网城市拥有着密集交错的河网水系，交错的河湖水系承担城市骨干排涝通道的重任，因此河道竖向规划设计显得尤为重要，河道的竖向调整常采用对河底、河床以及河岸的浚深和清淤等措施，从而降低城市防洪排涝水位并便利雨水入河，具体措施有疏通行洪不畅的排洪河道、打通排涝通道，拆除阻洪建筑物构筑物，挖新河道、打通隧洞等降低河道水位等，构建大排水排涝通道。

3.2.2 控制竖向水面滞涝，构建低地调蓄

由于平原水网地区城市常出现遇到周边河流水位高于自然地面，为防止河水倒灌入建设用地常使用重力缓冲式排水的方法。在周围水域水位高且内河水位无法容纳的时候，平原水网城市应建设蓄滞洪区以增加调蓄容积。具体措施有保留湿地、建设湿地公园、调蓄低地以及建设下凹式绿地等。

3.2.3 城市整体竖向分析，适当建设圩区

圩区是为面对城市外部水域水位高于城市建设用地整体标高的而出现的强排区域，平原水网城市的圩区建设应根据城市具体情况判断决定。城市内涝的发生多是因为上游水系的泄洪水量及下游水系的潮位变化影响的城市，只要合理调整上游水库和下游挡潮闸门即可降低水位，故无需设置圩区。内涝因外河水位受下游流域水位顶托严重，难以通过调度措施降低水位的城市，应考虑建设圩区解决内涝。此外，圩区的建设范围也应根据具体情况进行论证比对，从而得出科学合理的方案。

4 结语

根据山地城市和平原水网城市的不同特点，大排水系统的构建对不同类型城市提出了不同的竖向控制的要求，在城市规划与建设中，应因地制宜，具体分析，重视竖向控制，这样才能更好的发挥城市竖向规划的功能，构建科学、整体的大排水系统，防治城市内涝。