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城市工程规划57.滨海地区的海绵城市水安全体系构建---以厦门市翔安海绵城市试点区为例PDF文本
规划设计

滨海地区的海绵城市水安全体系构以厦门市翔安海绵城市试点区为例王泽阳，吴连丰，杨一夫摘要：近日，广州、深圳等地普降暴而，多个地段受灾严重，城市传统开发模式需要人们进行深刻反思。2015年，住逢部、财政部、水利部三部委联合开展海绵城市试点工作，力求通过城市试点，摸索出一套新的模式与方法，解决及避免城市开发过程中面临的水环境、水生态、水安全及水资源四大问题。厦门市作为全国首批海绵城市试点城市，滨海感潮地段排水防涝易受海潮顶托是最大特点，同时翔安区南部新城海绵城市试点区是一片待开发的处女地，如何避免重蹈覆辙，是本次试，点规划的关键。本文以翔安南部新城海绵试点区为例，通过分析试，点区的现状特点，对关键问题进行识别，采用模型构完善的海绵城市水安全体系，力求为滨海城市的城市生态安全体系设提出借鉴。关键词：海绵城市，水安全，排水防涝，排水摸型，Info Works ICM,厦门市1.引言2016年5月10日，广州、深圳普降大到暴雨，广州城区地铁、公交车内成河，城市街道水没膝盖，全城看海：深圳城区发生50多处积水内涝，另有1处河堤坍塌，严重的城市内涝，给市民工作、生活造成了极大的不便，甚至对城市居民的基本安全构成威胁。广州作为雨量充沛的华南地区城市，又地处珠江入海，自古以来就不是一座怕水的城市，不仅不怕水，广州人头上说的“水为财”，民间还流传着“落雨大水浸街的童谣。但是，随着城市的急剧开发扩展，大量透水地面硬化，自然湖泊沟渠被填满侵占，城市的自然水生态格局己完全被破坏，城市抵抗自然降雨的能力变得越来越脆弱，近五年，广州已投入超过4亿元用以治理城市水浸黑点工程，但治理效果却不尽人意。2013年12月中央城镇化工作会议上，习近平总书记首次提出“要设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”。海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害方面具有良好的弹性”。海绵城市旨在实现四大目标：“小于不积水，大雨不内涝，水体不黑臭，热岛有缓解”。厦门市作为全国首批海绵城市试点城市，滨海感潮地段排水防涝易受海潮顶托是最大特点，同时翔安区南部新城海绵城市试点区是一片待开发的处女地，理筑素衬阀Z.ZC.ET
如何。本文以翔安南部新城海绵试点区为例，通过分析试点区的现状特点，对关键问题进行识别，采用模型构完善的海绵城市水安全体系，力求为滨海城市的城市生态安全体系设提出借鉴。2.翔安海绵城市试点区概况厦门是一座风姿绰约的海上花园”，良好的生态环境是厦门重要的发展优势和核心竞争力，也是厦门市发展追求的首要目标。翔安南部新城地处厦门市东南隅，是我市近期重点开发设的区域，作为一座高定位、高标准、高品质的新城，目前正处在大规模设进程中，筑与小区、工商业区、市政道路等一系列工程正如火如荼开展。本次海绵城市试点区范围为翔安南部新城15.4km区域，地势北高南低，以南部分区域为填海造地地块，区内水系丰富，但城市排水防涝易受海潮顶托影响。如何保护区内的生态廊道，维护良好的水环境，缓解水资源短缺的危机，是翔安南部新城规划与设的一项重要任务，直接关系到“创新、开放、人本、低碳"的规划理念能够最终落实（图1）。Z.J.NE香山首缩风漾名销区新以新兴产和代务合作区图1翔安海绵城市试点区城市区位图3.海绵城市试点区关键问题识别翔安新城海绵城市设试点区地处“山地一平原一海湾”的过渡区域，区域内零散分布有21个自然村，现状水系主要由水库、坑塘、河沟3类组成，受人类开发设活动的影响，现状主要凸显六类问题：理筑素前阀Z.ZC.ET
1)城市设破坏原有排水系统，侵占雨水行泄、滞蓄空间翔安南部试点区内多数河道规模较小，前期城市设开发侵占了部分河湖，阻碍了水系的自然连接，不少河道被截断成为断头河道，很多道路修时采用了涵洞的形式进行跨越，多年运行下来，涵洞中泥沙淤积问题严重，影响涵洞的过水能力。随着翔安新城的道路、住房等设活动的开展，河道、湖泊被日益增长的土地开发需求侵占，南部港汉水系的水面积逐渐减少，河面率从2006的10.5%降低到2015年的4.5%。2)雨水管网规划设标准偏低，达标改造难度大翔安南部新城属于新设开发区，基本不存在雨污混流、错接、乱接的问题，但是片区内村庄比重很大，村庄污水的达标处理及雨水的有序排放是面临的主要问题。由于受空间等条件限制，在已城区（老城区和城中村）大规模扩大现有的排水系统，提升排水能力很困难。下一步工作应更加合理的进行雨、污水的管网布置，适当的提高污水处理标准及雨水设标准。3)城市排水易受海潮顶托、防涝设施不完善滨海城市排水易受海潮顶托，加上城市大排水系统（城市内涝防治系统）覆盖面不全，未对“超标降雨·引起的地面漫流滞留涝水做田妥善的安排，导致湾区沿岸和城市中的下穿式5主L子个小为..N二立交、地下空间、城中村成为内涝重灾区。4)道路设和水系缺乏协调性据翔安新城土地利用规划统计，未来道路及交通设施占地面积高达26%，如此密集的道路会有许多的跨河筑物，如果跨河筑物设不与河道设同步，将会影响排涝安全。5)城市内涝防治设管理体系缺失新城开发设前，没有编制相关的水系规划、河道整治规划等，有关管理部门无法可依，导致城市设过程中旧有天然的河道格局正在被修改、被破坏。同时，缺乏日常维护管理，规章制度和管理体系也有待完善。厦门的城市化正在以惊人的速度发展，然而随着城市化的加快，水资源匮乏、水环境污染和生态环境的矛盾越来越突出，已经成为城市可持续发展的制约因素之一。国内外大量新老城市的发展过程和现实表明，城市雨水系统是一项关系十分重大的系统工程，涉及排水系统、径流污染控制、洪涝控制、雨水资源利用、筑与道路设、城市园林景观和水环境生态系统等基础设施，是耗资巨大的、百年大计的规划和工程问题，许多城市在对待和处理雨水系统问题上都走过弯路、付出过巨大的代价。以我国最发达的城市北京、深圳等城市为例，至今仍然面临着排水系统混乱、径流污染严重且难以控制、水系治理投资理筑素前网ZC.NE1
巨大而效果不佳、城区内涝严重且影响巨大、缺水问题严峻而雨水资源任意排放等雨水问题和雨水系统协调性的困扰。解决好上述问题显然是一项十分艰巨的任务，改造起来更是异常困难，许多发达国家城市用了近二十年的时间和天文数值的资金来解决上述城市雨水问题。4.海绵城市水安全体系构总体思路本次结合翔安南部海绵城市试点区的地形、地势、水体和规划用地布局，根据降雨、气象、土壤、水资源等因素，综合采用蓄、滞、渗、净、用、排等多种措施组合，采用源头、中途、末端的三段式综合整治方案，其中源头是基础，强调削峰和减量相结合：管网、河道是重点，强调自排和蓄排相结合：末端是关键，强调行泄和滞蓄相结合。通过低影响开发雨水径流控制系统、城市雨水管渠系统、超标雨水径流排放系统以及运行管理优化等综合措施，构完善海绵城市生态安全体系。通过现状基础调研和研究，对城市的排水管网、城市用地与调蓄空间、城市竖向、内涝防治等系统进行梳理构，并将初步成果纳入排水模型，通过模型模拟，对上述编制方案进行优化调整，同时，还对城市的内涝风险进行评估，提出超标雨水管理和应急维护措施方案，构完善的滨海地区水安全体系（图2）。现状调研和规划方案规划模型和超标降雨管理基础研究编制方案优化及近期设资料收集雨水径流控制规划规划模型搭超标降雨模拟现场踏勘雨水管网规划设计暴雨模拟内涝风险评估下垫面解折空间与竖向控制规划方案优化应危和维护降雨雨型研究内涝防治规划相关规划协调近期设规划规划标准图2技术路线5海绵城市水安全体系构5.1排水管网构与能力优化雨水管网排水能力是海绵城市生态安全体系构的重要指标，是实现小雨不积水，大雨不内涝的重要途径。由于常规恒定均匀流推理公式是基于降雨在整个汇水面积上的分布是均匀的、降雨在选定的降雨时段内均匀不变、汇水面积随集流时间的增长速度为常数三个假设上形成的，当运用在较大规模排水系统的计算时会产生较大误差。翔安海绵城市试点区通过興尚理筑素前阀Z.ZC.ET
英国InfoWorks ICM排水模型模拟不同重现期降雨情况下试点区内雨水管网的负荷状态。根据排水模型的评估结果，通过优化调整管道4k,占片区规划雨水管网的6%，使该区域雨水管网的规划排水能力达到规划设计要求（图3、图4）。图3规划区优化前排水管网水力负荷筑2SC.NE图4优化后规划区排水管网水力负荷5.2城市涝水行泄通道规划海绵城市水安全体系的另外一个核心合理布置城市涝水行泄通道，确定城市的大海绵雨水滞蓄设施，并识别内涝风险区，对存在水安全风险的区域提出应对措施。興尚理筑素前阀Z.ZC.ET
根据地形地貌、路网规划、排水管网等情况，确定超过城市管网设计标准的雨水径流量的汇集路径，结合城市竖向和受纳水体等，合理布局大的雨水行泄通道。雨水行泄通道应尽量保留利用自然的原始排涝路径，优先考虑地面设施，道路、大的排水干沟、干管，并结合泵站等，合理设计泄流通道纵坡与横断面，衔接地表滞蓄系统与涝水排放系统，确保超过城市管网设计标准的雨水能够有路径进入受纳水体。同时对涝水通道进行水力设计与核算，控制断面水深与流速满足设计标准，使用水力模型对规划城市大排水通道进行校核计算。规划涝水通道尽量与近期设道路相结合，影响路面泄流能力的主要因素是纵坡、横坡、糙率、宽度与断面形式（图5）。→地面行泄通道→水系行泄通道图5规划区地面和水系行泄通道5.3城市雨水调蓄设施规划根据排水模型涝水量预测结果与内涝控制标准，从区域规划层面，根据土地开发设计划、区域重要性等级、区域竖向规划、排水系统设情况、受纳水体调蓄容量及水位情况等，综合考虑调蓄设施设的必要性和工程设目标。雨水调蓄设施宜优先利用天然洼地、水库或池塘、公园水池等作为雨水调节池，结合城市湿地、水库、公园、下沉式式绿地和下沉式广场等，合理布局临时性的雨水调蓄空间，并对其调蓄能力进行计算。根据地形地势、灾害程度、水系布局与涝水总量平衡地表径流系统“泄与“蓄”的相对关系。地表径流水深、流速不满足内涝控制标准时，沿程或在低凹处设置滞蓄设施，滞流与临时调蓄超标雨水。根据城市内涝易发地区和内涝风险评估中评估出来的高风险地区，结合近期绿地系统设，规划雨理筑素前阀Z.ZC.ET
水调蓄设施，落实项目设用地，确保规划设项目可以如期实施。(1)绿色调蓄区利用城市绿地、公园等生态用地，结合景观休闲、体育娱乐等功能，合理布置雨水调蓄空间（如低洼绿地、雨水花园、干塘、湿塘、湖泊、草沟、渗井、湿地等），设置城市绿色雨水调蓄区。规划翔安南部海绵城市试点区的绿色调蓄区呈“一心、两带、多点”的格局，与规划区内的小绿地一起构成点、线、面相结合的空间体系。“一心”：为位于片区中部的城市中心公园，其为市级综合公园：“两带”：指由片区内滨海绿化休闲景观带和城市山水地理轴形成的两条绿化廊带：“多点”：指位于规划区内多个区级、街道级和社区绿地形成点状公园。规划绿地面积约1.3km2,滞洪调蓄容积可达6.5万m3。(2)水库调蓄区规划保留试点区内现状宋洋水库及乌石盘水库。宋洋水库位于试点区内东界村，集雨面积1.23km2,总库容19.51万m3,正常库容8.91万m3。乌石盘水库位于试点区钟宅村，集雨面积1.3km2,总库容24万m3,正常库容12.1万m3。同时，规划将城市绿地面积及水域面积作为城市超标雨水滞洪区域，总用地面积1.88km2(图6)。图6规划区雨水调蓄设施规划5.4内涝风险评估与区划通过对翔安南部海绵城市试点区1~100年一遇设计降雨的模型评估，试点区在1~5年一遇设计降雨下地面没有明显积水，10年~20年一遇设计降雨下，滨海东大道南侧地块出興尚理筑素前阀Z.ZC.ET
现轻微积水，50年一遇设计降雨下，部分道路出现明显积水但积水深度均控制在15cm以下，符合规划标准。同时，对试点区进行内涝风险区划，将100年一遇设计降雨下积水深度15℃m以下划为低风险区，积水深度30cm以下划为中风险区，积水深度超过30cm划为高风险区，在遇到强降雨等极端天气时，风险区可启动应急防护机制，采取工程与非工程措施相结合的方式，有效地减少灾害的影响及损失同时，将城市易涝风险区作为可滞水的绿地或水域，同时规划预留地面行泄通道及城市河道，形成低影响开发雨水径流控制系统、城市雨水管渠系统、超标雨水径流排放系统为一体的海绵城市一排水防涝综合系统。同时，在试点区河道布置检测和水位传感器预警系统、警告灯、警笛和语音通告设备，提供出现大雨或水位升高的预警，沿线设置了警告标志、红色标记和浮标，在大雨将要来临前或者水位上升时，水位到达安全节点，河流检测系统将触发警告灯、警报器和语音通报设备，提醒公园游客远离红色标记区。即使在遭遇特大暴雨时，河里的水也是慢慢填充，所以人们可以轻松地从河边转移至更高的地面。通过前述的雨水管渠优化，合理规划防涝分区，调整城市竖向及用地，并将城市易涝风险区作为可滞水的绿地或水域，同时规划预留地面行泄通道及城市河道，形成低影响开发雨水径流控制系统、城市雨水管渠系统、超标雨水径流排放系统为一体的海绵城市生态安全体系（图7、图8）。图7规划区优化前50年一遇降雨地面积水理筑素前阀Z.ZC.ET
图8规划区优化前50年一遇降雨地面积水6.结论(1)通过统筹低影响开发雨水径流控制系统、城市雨水管渠系统、超标雨水径流排放系统三大系统以及运行管理优化等综合措施，构完善海绵城市水安全系统。(2)采用源头、中途、末端的三段式综合整治方案，其中源头是基础，强调削峰和减量相结合：管网是重点，强调自排和蓄排相结合：末端是关键，强调行泄和滞蓄相结合。(3)统筹城市竖向规划与排水防涝的关系，规划地面涝水行泄通道，避免形成低洼地段：空间上对城市控制性详细规划提出要求，规划涝水行泄通道水域，并将部分城市绿地作为雨水滞蓄空间，满足城市防灾要求。(4)通过模型对城市超标降雨进行内涝风险评估并识别风险区，对风险区及重点节点如城市轨道站点提出相关管控措施。作者简介王泽阳，厦门市城市规划设计研究院，工程师：吴连丰，厦门市城市规划设计研究院，高级工程师：杨一夫，厦门市城市规划设计研究院，工程师。興尚理筑素前阀Z.ZC.ET
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