国外多功能调蓄公园案例研究与建设方法初探

朱一文，张瑞达

(北京市首都规划设计工程咨询开发有限公司，北京 100031)

1 概述

2013 年习近平总书记在中央城镇工作会议首次提出海绵城市理念，随着30 个试点城市的建设探索，以及借鉴学习国外相关的雨洪管理经验，总结得出了适合我国各地方的建设模式。俞孔坚[1]等主要从宏观、中观及微观三个层次论述了海绵城市在城市建设各个阶段的要求。国内外在雨洪管理的理念和建设方面大同小异，多功能调蓄公园的规划建设研究在我国却是凤毛麟角，我国学者车伍也仅从市政专业的角度定义了多功能调蓄公园，而对于多功能调蓄公园在城市建成区的空间布局的选择、服务多大的汇水区面积、径流通道的界定和规划布局以及与城市土地利用和道路交通规划等相关规划的有效衔接问题的研究却没有查阅到相关文献。本文基于奥克兰城市建成区对现状的体育公园进行更新改造来应对极端降雨事件的案例，初步探讨适合我国现阶段城市应对极端降雨事件的多功能调蓄公园的规划建设方法[2]。

2 项目概述

2．1 项目更新改造的背景

奥克兰桑尼努克公园更新改造项目位于奥克兰桑尼努克社区，社区用地面积大约4 km2。通过对区域进行雨洪模型模拟显示该区域有严重内涝风险，同时政府部门也收到了关于该区域的内涝情况报告，综合考虑到该区域居民的居住安全及缓解对下游区域雨洪压力，奥克兰委员会组织相关人员编制了桑尼努克公园更新改造计划[3]。

2．2 研究区及更新改造范围

桑尼努克公园位于奥克兰北岸市的瓦劳流域(The Wairau catchment) ，流域面积大约在13 km2，整个汇水区分为三个子汇水区[4]。桑尼努克公园现状是一个橄榄球运动场，占地面积约8．31 ha，公园服务的子汇水区面积约1 km2。项目更新改造的面积约40 ha，包括公园场地改造、学校运动场地改造、社区服务中心改造、临近的低洼地及公园的上游用地改造以及衔接公园的径流通道改造(见表1，图1) 。

表1 桑尼努克社区应对雨洪风险改造项目清单

图1 桑尼努克社区应对雨洪风险改造项目位置图

2．3 公园改造的目的

公园更新改造的目的是为了减轻公园周边以及下游区域的洪涝灾害程度，提高公园周边的土地开发潜力和有利的外部性，提升城市的安全性，改善建成区雨水基础设施的配建水平，利用雨洪调蓄公园改建提升城市的最大洪水救济潜力，即减缓汇水区的雨洪峰值的能力。

2．4 公园改造后成效

工程完工后，总体上可以消除公园附近区域的5 处居民点、社区中心和托儿所附近地区频繁雨洪淹没困境，可以消除10 a 一遇降雨事件中的4 座建筑物和百年一遇降雨事件中的15 座建筑物的洪水淹没状态，公园下游的洪水峰值和流量也将大大降低[5]，如图2 所示。

图2 桑尼努克公园改造前后对比图

3 多功能调蓄公园遴选与调蓄规模确定方法

3．1 多功能调蓄公园遴选方法

多功能调蓄公园遴选前期需对雨洪区进行雨洪风险评估，雨洪风险评估分为初步洪水评估和详细的洪水灾害模型试验。初步洪水评估是对整个建成区进行百年一遇的雨洪评估。在整个建成区的尺度上主要采用了5 m×5 m 栅格数据，栅格数据的大小取决于结构化或非结构化网格，结构化网格使用规则的网格大小，通常是正方形大小，非结构化网格可能具有不规则的尺寸和形式[6]。初步洪水评估的条件是假设地面为不透水表面，将所有的降雨看作地表径流，模型中不包括主要的雨水系统即管道、河流、池塘、排水渠等。初步洪水评估不能作为评估洪水风险的正式机制，只能作为下一步确定高风险雨洪评估区域的优先度的依据[7]。而详细的洪水灾害模型试验是在初步洪水评估中的基础上，对高风险洪涝区域进行详细的洪水灾害评估。详细的洪水灾害模型一般采用2 m × 2 m 栅格数据(奥克兰行业标准) ，模型中包括所有的排水基础设施，即管道、河流、涵洞、排水渠、池塘。同时政府专家代表会针对详细建模的输出数据进行审查，以确认数据的有效性，数据有积水水深、积水范围。另外还会安排工作人员到模拟的洪涝区域现场核实，主要工作是对现场建筑的室内外高程进行实地测量后与模型模拟数据对照，把标高低于模拟数据的建筑区域标红。

基于雨洪风险评估结果，工作人员需要对洪泛区内的现状公园进行条件比选，基于雨洪模拟结果和历年洪水发生情况资料比对分析，来判定公园在百年一遇的设计降雨中是否有用地已处于淹没状态且主要的径流流经公园用地区域。结合现状公园可改造的空间容量综合确定多功能调蓄公园改造方案(见图3) 。

图3 洪泛区与径流识别图

3．2 公园调蓄规模确定方法

根据奥克兰地区委员会的技术出版物(TP108) 中提供的方法，需对已经进行建筑工程后的场地进行土壤渗透测试，以确定适当的综合径流曲线数，在未开发的场地土壤的入渗率低于2 mm/h，结合现有的降雨量资料，通过数学计算得到径流量，结合上述的径流估算值耦合，最终确定多功能调蓄公园的调蓄规模。在奥克兰桑尼努克公园的更新改造项目中，工程师首先选取了3 个调蓄容量值，通过运用多指标评价方法，结合雨洪模型模拟耦合的数据得到最佳的公园调蓄容量值，多指标主要包括在10 a 一遇和100 a 一遇的降雨量中减少淹没建筑的数量、积水深度的减少量和调蓄公园的填挖方的量级。

4 衔接多功能调蓄公园的径流通道识别和改造方法

衔接多功能调蓄公园的径流通道识别主要使用GIS工具进行空间计算，利用数字高程模型(DEM) ，栅格尺度为2 m×2 m 的网格。通过GIS 中的填洼工具填充所有的洼地，使用流向工具计算每个单元的流向，运用流量工具统计分析上游汇水区的面积，假如上游汇水区面积大于2 000 m2时将使用流向绘制径流通道[8](见图4) 。Kettle[9]等学者认为除非经过管道输送，否则集水面积大于2 ha 的陆上径流路径通常可以视为溪流，通过剔除溪流就得到了陆上径流通道，但是考虑到该方法是基于数字地形模型计算的，并没有考虑建成区在建设过程中的地表结构，因此需要对模型模拟后的陆上径流路径进行现场的核对，以确定建筑物和围墙等结构对径流通道阻碍的影响，根据现场的调查，合理规划设计径流通道。

图4 陆上径流地图绘制步骤图

衔接调蓄公园的径流通道需结合模型模拟的水文径流地图，安排工程人员去现场校核提出改造方案。具体的改造方案有以下几种情景:1) 遇到建筑物等不可改造物阻碍径流路径，可就近在开敞空间规划设计一条新的径流路径，以衔接原有的径流系统;2) 遇到围墙等可改造物阻碍径流路径，可在围墙底部设置150 mm 高，4 m 长的槽口以允许雨水径流通过;3) 径流汇至道路上时，可在人行道及路缘石沿径流方向留出6 m 长，坡度2%的径流通道。同时在与公园衔接处，留出径流豁口，确定衔接处径流入口高程，以此高程为基准调整城市次干道的高程(见图5)。

图5 径流通道改造细节图

5 奥克兰桑尼努克公园更新改造对我国多功能调蓄公园建设的启示

5．1 规划引领，实施多尺度规划控制

总体规划阶段应借助GIS 技术，分析确定在城市建成区范围内的雨洪风险区，对风险区进行等级划分，分别为高风险区、中风险区和低风险区。依据风险区的等级制定区域的极端降雨事件的雨洪控制近远期建设时序方案。在调整城市建成区的总体规划时，应着重布局中高风险内涝区域的公园调蓄空间和径流通道空间的位置以及确定调蓄公园的调蓄规模，对径流通道流经区域的周边的用地和高程进行适当的调整，以满足径流通道的顺畅。在编制建成区控制性详细规划阶段，依据总体规划确定的调蓄公园和衔接的径流通道的空间布局，进行详细的高程点位控制、径流通道的线位控制以及对周边的道路断面、坡度变化点、道路交叉口和汇流路径交叉口等关键节点控制。在修建性详细规划阶段，安排工程技术人员，对现场进行详细的测绘和调查，编制详细的高程调整方案、径流通道改造方案和调蓄公园改造方案。

5．2 识别现状，实施多层次评估

随着城市人口的增长，人与自然及土地的矛盾将日益明显。在城市开发建设过程中，原有的地形地貌都或多或少进行了改造，河道水系被填埋或归置于地下暗涵中。政府在对桑尼努克公园进行改造前期就整合了当地的各种有关洪涝风险的信息，把问题聚焦在市民的生命财产安全、极端降雨峰值缓解以及内涝灾害减缓等方面上。统筹考虑百年一遇的24 h 的降雨事件的雨洪量与土方挖填量的工程技术经济方面的因素，选择合适的公园调蓄空间与容量的设计方案。在区域层面，以初步雨洪评估方法为主，快速识别区域内会发生雨洪内涝的区域，采用多因子评估，确定不同区域雨洪问题处理的工作时序;在社区层面，依据初步的雨洪评估方案确定最需要解决雨洪内涝问题的社区进行详细的雨洪内涝评估。详细的雨洪内涝评估主要是梳理出内涝的上下游关系以及找到雨洪的来源，确定合适的场地空间来缓解极端降雨的峰值，规划建设与调蓄空间衔接的径流通道;在场地层面，安排相关的工程技术人员去现场核对信息，因地制宜给出合理的方案。

5．3 化零为整，织补城市调蓄空间

建成区的公园绿地主要以市级公园、区级公园、社区公园以及其他专类公园为主，其中市级公园的服务半径为2 km ～3 km，区级公园的服务半径为1 km ～2 km，社区公园的服务半径为500 m ～1 000 m。调蓄空间的集水区面积以100 ha 为宜，对比各类公园服务范围，社区公园作为社区级的内涝调蓄空间的调蓄功能细胞最为合适，结合建成区主要的径流通道的骨架，将社区级调蓄功能细胞织补入骨架，形成城市级的调蓄功能的弹性生态机体(见图6) ，进而协同发挥化零为整的城市公园绿地多功能调蓄的机能。

图6 城市级调蓄功能弹性生态机体示意图

5．4 找准问题，营建多功能景观

桑尼努克公园在改造前是一个具有休闲、游憩以及可提供橄榄球运动场地等功能的绿色开敞空间，可是在极端降雨事件中公园也会面临被淹没的风险。问题的根源在哪里。城市在建设过程中，占据了雨水自然下渗、自然存储的空间。而从建成区中却很难找到合适的城市用地用于城市的洪涝调蓄，因为随着城市发展，建成区的用地基本都变得寸土寸金，更新改造的成本非常高，并且牵扯的利益方也很广，这就为城市建成区的雨洪控制带来了巨大的阻力。而公园绿地作为城市公共资源，在满足相关部门的设计规范下，达到公园的观赏游憩等基本功能的同时，增加一项为应对极端降雨事件而临时性发挥雨洪调蓄的功能，是城市建成区在雨洪控制方面可优先考虑的可行性方案。多功能调蓄公园在功能分区时可划分成基本功能区、调蓄功能区和缓冲区三大主要功能区。在设计调蓄功能区时应合理处理与基本功能区在高程、坡度和景观上的衔接。同时综合统筹与公园调蓄区衔接的径流通道和雨洪外排通道的景观设计。调蓄区除了在雨季发挥调蓄功能，还应依据调蓄空间的大小，适当安排其他供居民休憩的场地，营建调蓄公园多功能景观。