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关于海绵城市系统化方案编制的思考
加入时间:2018-04-10        来源:给水排水        作者:马洪涛


  海绵城市建设是城市发展方式的重要理念转变,面对新的要求,存在传统上规划注重宏观把控、欠缺落地分析,设计注重设施工艺、欠缺总体统筹的问题。一方面会导致设计与规划不够协调衔接影响整体建设的系统性;另一方面缺乏总体统筹会对设施建设效果是否能满足建设要求产生影响。为了提高城市涉水基础设施建设的系统性和科学性,破解海绵城市建设中显现出的建设目的不清、缺乏统筹、碎片化建设、项目混乱等问题,需要创新规划设计的方法和模式,为顺利推进海绵城市建设提供科学有效的技术支撑。针对如何落实海绵城市建设的系统性建设思路,对现有规划、设计进行协调衔接,从而使海绵城市的各项目统筹协同以达到建设效果,本文首先探讨了编制系统化方案的定位、编制目的和意义,其次结合具体案例分别针对规划建设区和建成区如何编制系统化方案进行初步探讨,最后综合编制经验提出了系统化方案编制方法及要求等的初步思考。
  
  1、海绵城市系统化方案的定位
  
  海绵城市建设要综合统筹“源头减排、过程控制、系统治理”等措施之间的关系,协调好水生态、水安全、水环境、水资源系统间的关系,要从解决问题的角度出发明确工程措施和效果之间的关系,要从目标导向出发明确自然本底保护和规划管控的要求,这就需要在规划设计中突出系统性、综合性。
  
  目前规划设计体系是按照传统工程建设的思路进行,规划按照不同专业分别编制专项规划,彼此之间缺乏联系和统筹,同时规划过于偏重宏观,缺乏定量的工程指导,落地实施性较差;设计更是按照专业进行切分、细化,各自着眼本专业,彼此之间没有很好的统筹协调;同时设计过于偏重微观,缺乏系统性,只关注具体项目,而不关注整体效果的达成。这些会导致几方面的问题:首先,只关注本专业,而不是关注整体实施效果,比如雨水工程只关注雨水管道和泵站的修建,不会关注整体是否能满足内涝防治的要求。其次,具体项目建设只关注项目本身,而不是从流域角度进行思考,合理统筹各系统、各项目之间的关系。再次,针对具体项目的设计简单套用规范要求,不从解决问题的角度思考,合理确定不同项目的建设要求,对最终是否能够系统整体达标缺乏分析。最后,专业之间不协调,导致项目“要么有功能没景观,要么有景观没功能”,使得项目落地性和老百姓认可程度均不高。因此,在系统化方案编制时,需要转变传统的规划设计思维,实现系统性思维,落实以下5个转变:由工程导向性思维向需求导向性思维转变,实现单个碎片化的项目考虑向流域整体系统化考虑的转变,简单套用规范标准设计向从需求计算设施规模的转变,纯工程的项目建设最优向全生命周期总体最优的转变,单个水专业设计向多专业融合的转变。
  
  在思路转变的基础上,可以对现有规划设计体系进行优化,在规划设计之间增加系统化方案,实现规划的细化落实和设计的综合统筹,实现构建措施与效果的桥梁,实现规划到设计的指导目的。
  
  海绵城市的建设涉及到城市建设方方面面,涉及到城市建设领域的各个部门,涉及到城市建设相关的多个专业,具有建设周期长、建设部门多、建设时序复杂的特点。在具体建设中不可能一次规划到底,也不可能将所有项目整体打包进行建设,需要借鉴散文写作中的“形散而神不散”这一原则,通过海绵城市建设系统化方案将项目与效果之间的关系梳理清晰,明确到底需要建设那些项目,将项目与项目之间的关系梳理清晰,明确项目建设的具体要求,从而将项目有机结合在一起,实现综合统筹,防止系统的碎片化或项目的过渡工程化。
  
  2、规划建设区系统化方案编制的案例思考
  
  规划建设区方案需要首先明确和落实本底保护要求,对在上位规划中已经明确了蓝线的河湖水体,需要进一步加以落实,协调好蓝线、绿线与周边建设用地的关系,针对部分河段也可以综合统筹蓝线、绿线,局部段突破蓝线限制,形成蜿蜒曲折的自然河道形态,避免渠道化的顺直人工河道形态;其次,要对天然低洼地和径流路径进行控制和保护,特别是对于内涝风险比较高的区域需要重点保留低洼地或者湖泊作为区域的调蓄水体,同时通过竖向管控保证天然降雨径流的通畅,对于规划用地中的低洼地和阻碍径流路径的建设用地需要调整成绿地或湿地;最后,要明确具体地块、道路等建设要求,从源头对降雨径流的水量、水质进行管控。
  
  以某新城为例,该区域降雨量大、暴雨频发且地势低洼,内涝风险较高,地势平坦、水体流动性差,因此在建设过程中需要通过规划管控预留足够的调蓄空间和合理控制竖向以避免和降低内涝风险,需要通过对地块竖向和指标的管控,杜绝点源污染、减少面源污染,保护好水生态环境。
  
  2.1 本底调查分析
  
  在方案编制过程中首先要对自然本底进行调查和有效分析,从而为后续方案和指标奠定基础。本底调查分析包括很多方面,针对这个区域的特点,重点对降雨径流关系、低洼区两个方面进行分析。
  
  2.1.1 降雨及径流分析
  
  首先,需要分析城市和区域的年降雨特征,包括年际特征(年降雨情况、丰平枯年降雨量、降雨日数)变化和年内变化(月降雨情况)、日降雨特征包括年径流总量控制率与雨量对应关系(见图1)和降雨频次与雨量对应关系(见图2)。其中,不同重现期的长历时降雨和短历时降雨的雨型分析用于内涝分析和设计校核雨水管网规模,历史暴雨情况用于内涝分析和模型参数率定,典型年的分析用于年径流总量控制的分析计算和污染测算(面源计算、CSOs溢流计算等)、水资源配置方案的模拟分析。
  
  其次,需要根据水文地质资料分析地下水埋深情况,根据地勘数据分析土壤特征及主要特点和土壤渗透性情况(包含土壤特征、孔隙率、含水率、渗透系数等),从而明确区域的土壤和下渗特点。为了了解历史上下垫面的变化情况,需要利用遥感影像分析结合现场踏勘情况,分析各类型下垫面类型的面积的历史变化情况和现状特征。
  
  最终,利用下垫面变化趋势、土壤特点、降雨特性等,分析降雨产汇流关系及其历史变化情况,从而为确定年径流总量控制率等指标确定提供依据。
  
  2.1.2 低洼地和径流路径分析
  
  在编制方案前,需要利用GIS等工具对区域的低洼地和径流路径进行分析,并重点分析其与城市建设用地的关系。对于现状建设用地阻碍径流或侵占低洼地区的提供整治方案,对于规划建设用地阻碍或侵占的情况可适当调整规划避免阻碍天然产汇流路径和通道。
  
  2.2 方案编制要点
  
  首先,考虑到区域整体低洼和排水困难,根据外河水位和本区域的降雨情况,选择最不利条件明确区域50年一遇(24小时长历时降雨)需要本地蓄滞并待机排放。在具体蓄滞方案制定中,需要综合考虑源头小区减量和河湖湿地调蓄。根据区域天然降雨径流关系,明确年径流总量控制率要求,从而确定小区源头减排量;然后根据区域河湖、低洼地情况,结合需要调蓄水量,明确河道宽度和需要保留蓄滞空间,特别是结合低洼地情况明确保留并适当扩挖中心湖作为区域的内涝调蓄空间,通过湖泊调蓄和泵站强排实现区域的整体蓄排平衡。
  
  其次,为了保证整个区域排水的安全和顺畅,结合径流路径的分析,对整个区域的竖向进行管控,保证区域排水方向都是向中心湖或者汇入中心湖的河道排水,并通过道路竖向管控避免出现人为低洼点。
  
  最后,为了保护中心湖和河道水质,构建源头小区和城市道路两级径流水量管控体系。结合年径流总量控制率要求和小区建设特点,明确小区源头污染物削减要求,同时,在市政道路两侧修建“滤水带”(在道路线性的生物滞留池),并在要求周边地块的径流排入“滤水带”,从而综合控制区域面源污染,保障中心湖和河道的水质(如图3所示)。
  
  2.3 最终产出和反馈
  
  通过区域系统化方案的编制,明确从水安全和水环境角度出发的具体要求,为了提高设施和指标的落地性,最终将河湖水系蓝线、区域整体年径流总量控制率等反馈到总体规划中进行控制;将道路竖向控制要求、地块年径流总量控制率和污染物去除率指标、地块竖向管控要求、道路两侧修建“滤水带”修建要求等纳入区域控制性详细规划之中加以落实。通过将这些产出反馈到规划之中,在建设过程中进行管控,保证了最终建设效果。
  
  3、利用海绵城市理念统筹解决城市涉水问题的案例思考
  
  在编制建成区系统化方案时,要坚持“总-分-总“的思路,坚持从问题解决出发提出工程措施,从实施角度出发统筹工程项目(具体见图4)。首先,通过对现场踏勘、走访座谈监测评估、模型分析等方式,针对区域内内涝积水、水环境恶化、水资源不足等现状问题进行详细科学的分析,并对造成其的原因进行深入分析;其次,针对问题提出具体解决问题的方面,并将各个方面分解落实为具体的建设项目和要求;最后,从源头减排、过程控制、系统治理三个方面对各种建设项目进行综合统筹,生成具体的建设要求并明确其建设要求。
  
  3.1 利用海绵城市理念统筹解决水体黑臭问题
  
  3.1.1 现状问题分析
  
  为了更好地编制方案,需要通过水质监测或者模型模拟计算分析水体水环境本底情况和环境容量,并计算何种污染物是造成水环境问题的主要污染物。水体黑臭在水里,但其根源在岸上,排水口的排放情况是导致水环境污染的最重要成因。所以,分析水环境问题,重点就是要对排口进行分析。通过图纸和现场详细踏勘,结合旱天和雨天排口的水量水质变化明确排水体制和排口类型(污水直排、雨水、合流制溢流、混接错接等,具体见图5),基于排口调查和计算明确排口的实际排放量和污染物排放情况。
  
  3.1.2 方案编制
  
  水环境方案要远近结合、统筹考虑,着重消除城市黑臭水体,同时与远期水环境质量改善进行统筹协调。照控源截污、内源治理、生态修复、活水保质、长制久清等方面提出具体措施。
  
  (1)控源截污方案制定需要以排口为核心,统筹系统进行治理,按照排口的类型提出有针对性的方案(见图6)。针对分流制污水排口要实现污水全部截流,一方面要完善污水管线系统,将污水就近分段接入现状污水管道,另一方面对于无法接入的,要在末端进行统一的截流;针对分流制雨水排口,一方面要进行源头的LID改造控制面源污染,另一方面需要在末端因地制宜设置雨水口净化设施并利用河道护坡进行生态化处理,进一步减少面源入河;针对分流制混接排口,要加大力度从源头进行混接改造使其形成彻底的雨污分流,对于暂时无法进行改造的可以按照合流制排口进行处理;针对合流制排口,一方面要加强源头改造实现分流或者建设LID措施减少进入合流制系统水量,另一方面要在末端配建截流设置保证旱天污水全截流和控制雨天CSOs溢流污染。
  
  针对不同类型排口确定改造措施后,要进行综合梳理确定建设项目。首先,针对源头小区,结合小区情况,合理确定合流制改造、混接改造等要求。针对暂时无法进行改造的小区需要进一步提高年径流总量控制率等方面的指标,减少进入合流或者混接系统的水量,进而减少末端雨天溢流水量。同时为了更好地控制面源,也要提出具体污染方面控制指标,并对LID设施类型提出要求。其次,针对混接改造、直排污水等收集,以及提高污水系统效率,需要对污水管道进行完善和修复。最后,在河道两侧要结合污水直排截流、合流制截流等要求合理布置截流系统(截流管道和调蓄池等),设施布置要综合考虑下游管道和污水处理厂等能力,设置限流排放设施和就地处理设施,避免一边沿河截流一边厂前溢流。同时,针对雨水排放口要综合考虑坡度、河道两侧用地等条件限制,确定合理的雨水口处理设施。

  

(责任编辑:新颖)
关键字:海绵城市 海绵城市建设 雨水管道
 
 
 
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