引言
海綿城市系統(tǒng)化方案是連接海綿城市規(guī)劃與項(xiàng)目設(shè)計(jì)之間的紐帶。以小流域?yàn)閱挝坏暮＞d城市系統(tǒng)化方案是保障海綿城市片區(qū)達(dá)標(biāo)的有效指導(dǎo)方案。
本文以深圳市某區(qū)域?yàn)槔�，探討了海綿城市系統(tǒng)化方案的編制方法與若干問題，主要包括小流域尺度的海綿城市目標(biāo)的制定，海綿城市系統(tǒng)化方案總體思路的構(gòu)建，以目標(biāo)和問題為導(dǎo)向的雨水徑流源頭減排方案、水環(huán)境完善方案和水安全提升方案的編制，以及各方案的整合和建設(shè)任務(wù)的梳理等。
01 區(qū)域概況
本次海綿城市系統(tǒng)化方案編制的范圍為深圳市坪山區(qū)田坑水流域，總面積20.58k㎡。該片區(qū)屬丘陵地區(qū)，最高點(diǎn)145.30m，最低點(diǎn)25.30m，整體地勢(shì)呈現(xiàn)西南高東北低的態(tài)勢(shì)，形成由南往北的自然匯水方向。區(qū)內(nèi)中、東部地區(qū)地形相對(duì)平坦，是現(xiàn)狀及規(guī)劃城市建設(shè)用地的集中區(qū)域。
田坑水流域區(qū)域位置圖/田坑水流域地形及高程圖（圖片來源：作者繪制）
用地方面，現(xiàn)狀用地以工業(yè)用地及四類居住用地（老舊住宅區(qū)）為主，兩類用地占比高達(dá)57.4%；公共管理與服務(wù)設(shè)施、綠地與廣場(chǎng)等公共配套設(shè)施建設(shè)滯后，用地結(jié)構(gòu)有待完善。因區(qū)域位置相對(duì)偏遠(yuǎn)，發(fā)展相對(duì)滯后，流域內(nèi)仍有相當(dāng)可供發(fā)展的土地資源。區(qū)內(nèi)用地布局、建筑界面混雜，建設(shè)密度高，給水環(huán)境的治理帶來較大困難。
規(guī)劃將逐步更新、清退舊村及舊工業(yè)區(qū)，居住及工業(yè)用地占比將大幅減少，釋放為公共配套空間。區(qū)內(nèi)規(guī)劃建設(shè)用地面積1180.96ha，占比57.4%；水域及農(nóng)林用地871.40ha，占比42.3%。
規(guī)劃區(qū)用地現(xiàn)狀圖/用地規(guī)劃圖（圖片來源：作者繪制）
水系及水環(huán)境方面，規(guī)劃區(qū)內(nèi)有三座水庫和三條河流。根據(jù)匯水范圍，將田坑水流域劃分為3個(gè)匯水分區(qū)�，F(xiàn)狀區(qū)內(nèi)大部分區(qū)域?yàn)橛晡鄯至鲄^(qū)域，小部分區(qū)域存在合流制排水系統(tǒng)，合流制區(qū)域面積約4.41k㎡，占流域總面積的21.4%，大多為城中村區(qū)域。
規(guī)劃區(qū)水系圖/匯水分區(qū)圖（圖片來源：作者繪制）
此外，分流制區(qū)域中普遍存在排水管網(wǎng)混接現(xiàn)象。區(qū)內(nèi)三條河流2020年水質(zhì)目標(biāo)均為地表水V類。然而，由于此前污水直排及合流制溢流污染（Combined Sewer Overflow，CSO）嚴(yán)重，加之三條河流均屬雨源型河流，基流量小，導(dǎo)致河流水質(zhì)差。其中，田坑水屬黑臭水體，目前已完成黑臭水體整治，但水質(zhì)仍屬劣V類；三角樓河和老鴉山水水質(zhì)均屬劣V類，三角樓河正在整治，水質(zhì)達(dá)標(biāo)任重道遠(yuǎn)。
合流制區(qū)域分布圖/田坑水河道照片（圖片來源：作者繪制）
02 海綿城市建設(shè)需求與目標(biāo)
2.1 海綿城市建設(shè)需求
通過對(duì)規(guī)劃區(qū)現(xiàn)狀問題的研判，海綿城市建設(shè)需求主要有三個(gè)方面：
1）削減雨水徑流面源污染，減少入河污染物；
2）減少合流制溢流污染，并對(duì)合流制溢流污染進(jìn)行有效處理；
3）消除內(nèi)澇點(diǎn)，提高區(qū)域內(nèi)澇防治水平。
2.2 海綿城市建設(shè)目標(biāo)
海綿城市建設(shè)以“小雨不積水、大雨不內(nèi)澇、水體不黑臭、熱島有緩解”為總體目標(biāo)。銜接上層次相關(guān)規(guī)劃要求，結(jié)合《海綿城市建設(shè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51345-2018），針對(duì)片區(qū)現(xiàn)狀及實(shí)際問題，提出片區(qū)海綿城市建設(shè)目標(biāo)。
田坑水流域海綿城市目標(biāo)與指標(biāo)體系（圖片來源：作者繪制）
03 海綿城市系統(tǒng)化方案
3.1 總體思路
從海綿城市需求與目標(biāo)出發(fā)，結(jié)合片區(qū)本底條件，提出海綿城市系統(tǒng)化方案編制總體思路。從海綿城市建設(shè)需求來講，主要從系統(tǒng)開展水環(huán)境治理和水安全提升兩方面入手制定系統(tǒng)方案；從空間角度來講，針對(duì)雨污水，分別從源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理三個(gè)階段制定系統(tǒng)方案。海綿城市系統(tǒng)化方案應(yīng)以匯水分區(qū)為單位開展編制，本片區(qū)劃分為三個(gè)匯水分區(qū)，因此共需編制三個(gè)系統(tǒng)化方案，再從全流域尺度進(jìn)行整合。
海綿城市系統(tǒng)化方案編制總體思路（圖片來源：作者繪制）
3.2 源頭減排方案
源頭減排方案，即因地制宜采用低影響開發(fā)措施，在源頭削減雨水徑流量和徑流污染物。根據(jù)建設(shè)狀態(tài)和類型，片區(qū)建設(shè)項(xiàng)目可分為新建項(xiàng)目、城市更新項(xiàng)目和現(xiàn)狀保留項(xiàng)目。針對(duì)不同類型的建設(shè)項(xiàng)目，采取不同的源頭減排方案：
1）對(duì)于新建項(xiàng)目和城市更新項(xiàng)目，原則上全面落實(shí)海綿城市建設(shè)要求；
2）對(duì)于已完成正本清源改造的現(xiàn)狀保留項(xiàng)目，維持現(xiàn)狀；
3）對(duì)于尚未開展正本清源改造的現(xiàn)狀保留項(xiàng)目，結(jié)合正本清源①工作，按照《深圳市正本清源技術(shù)指南》等要求，一并實(shí)施海綿城市設(shè)施。
源頭減排方案總體思路（圖片來源：作者繪制）
并對(duì)于上述第三種情況，并非所有的項(xiàng)目均能落實(shí)海綿城市設(shè)施。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)相當(dāng)規(guī)模的小區(qū)不具備海綿化改造的條件，這些小區(qū)主要有以下特征：
1）綠化率低，地面人車未分離，停車復(fù)雜的老舊小區(qū)；
2）小區(qū)物業(yè)管理不到位或小區(qū)物業(yè)對(duì)海綿化改造意向不高的小區(qū)。
對(duì)于具備海綿化改造條件的建筑與小區(qū)，根據(jù)改造條件和業(yè)主改造意向，可采用不同的技術(shù)措施。改造條件好，業(yè)主配合度高的小區(qū)，可采用雨水花園、透水鋪裝、初雨棄流等設(shè)施；反之，以采用環(huán)保型雨水口為主（即將傳統(tǒng)的雨水口更換為具有初雨凈化功能的環(huán)保型雨水口）。經(jīng)梳理，區(qū)內(nèi)源頭減排項(xiàng)目共計(jì)76個(gè)，面積共計(jì)4.13k㎡。
3.3 水環(huán)境改善方案
水環(huán)境改善方案主要包括控源截污、生態(tài)修復(fù)和活水保質(zhì)。
水環(huán)境改善方案總體思路（圖片來源：作者繪制）
（1）控源截污
控源截污，即從源頭控制污水和面源污染向水體排放。根據(jù)片區(qū)污染物來源，采用以下控源截污手段：
1）小區(qū)正本清源及市政雨污分流改造。以分流制排水體制為目標(biāo)，對(duì)小區(qū)和市政排水系統(tǒng)開展源頭混接改造和污水收集系統(tǒng)的完善，提高污水收集率；
2）通過源頭減排措施削減雨水徑流面源污染，詳見“3.2源頭減排方案”；
3）CSO控制，主要通過近期合流污水截流、設(shè)置CSO調(diào)蓄與處理設(shè)施，以及上述兩項(xiàng)措施等綜合手段進(jìn)行控制。
其中，CSO的控制是本區(qū)域水環(huán)境治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)�，F(xiàn)階段，由于雨污分流改造尚未完成，現(xiàn)狀區(qū)內(nèi)存在11個(gè)的合流制溢流排口，CSO是現(xiàn)階段河道污染物的主要來源。CSO排放量的影響因素主要包括降雨特征、管網(wǎng)沉積物、匯水區(qū)域內(nèi)下墊面構(gòu)成以及截流倍數(shù)等。片區(qū)已完成截污的管道，現(xiàn)狀截留倍數(shù)n0=2。由于該地區(qū)降雨量大，暴雨頻發(fā)，加之截流倍數(shù)低，幾乎逢雨必溢。溢流的雨污水不經(jīng)任何處理直接排入河道，對(duì)水環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
CSO調(diào)蓄池工作原理示意圖/田坑水匯水分區(qū)CSO調(diào)蓄池分布圖（圖片來源：作者繪制）
對(duì)現(xiàn)有的截流系統(tǒng)，CSO的控制除雨水源頭減排和雨污分流改造外，主要可通過設(shè)置離線式CSO調(diào)蓄池進(jìn)行調(diào)蓄和處理。當(dāng)溢流事件發(fā)生時(shí)，將部分溢流污水截流至調(diào)蓄池，雨后再輸送至污水處理廠進(jìn)行處理。以田坑水匯水分區(qū)為例，該匯水分區(qū)共有合流制溢流口6處，規(guī)劃共設(shè)置4座CSO調(diào)蓄池，規(guī)模共計(jì)4534m³。CSO調(diào)蓄池的設(shè)置采用近、遠(yuǎn)期相結(jié)合的思路，近期用于CSO調(diào)蓄池，遠(yuǎn)期待雨污分流完善后，可作為初期雨水調(diào)蓄池。
（2）生態(tài)修復(fù)
規(guī)劃區(qū)生態(tài)控制線內(nèi)區(qū)域及其三座水庫均保護(hù)完好，水質(zhì)均達(dá)標(biāo)。因此，對(duì)于本區(qū)域而言，生態(tài)修復(fù)主要針對(duì)三條河流。三條河流共同的特征是臨河建筑密集，河道藍(lán)線被嚴(yán)重侵占，且河道岸線以硬質(zhì)岸線為主。本次生態(tài)修復(fù)方案主要是河道生態(tài)岸線的改造，目標(biāo)是逐步扭轉(zhuǎn)現(xiàn)狀硬質(zhì)駁岸占比過高、河流生態(tài)功能割裂等問題，進(jìn)一步減少暗涵長(zhǎng)度，恢復(fù)生態(tài)岸線，重塑親水公共活動(dòng)空間，提升城市景觀品質(zhì)。
河道兩側(cè)規(guī)劃用地情況/河道岸線規(guī)劃圖（圖片來源：作者繪制）
在對(duì)河道兩側(cè)現(xiàn)狀及規(guī)劃用地評(píng)估的基礎(chǔ)上，結(jié)合景觀建設(shè)提出五種岸線建設(shè)形式：植栽式駁岸、棧道式駁岸、臺(tái)階式駁岸、擋墻式駁岸及垂直式駁岸。其中植栽式駁岸與棧道式駁岸屬生態(tài)岸線。如按本方案實(shí)施，區(qū)內(nèi)生態(tài)岸線率將達(dá)到67%。
（3）活水保質(zhì)
區(qū)內(nèi)河流均屬雨源型河流，旱季水量少，水動(dòng)力差�；钏Ｙ|(zhì)是維系河流基流及改善水動(dòng)力的重要手段。對(duì)于本區(qū)域，可供選擇的補(bǔ)水水源主要有水庫水和再生水。水庫有松子坑水庫、三角樓水庫及老鴉山水庫，三座水庫功能均為供水及防洪，旱季無泄水，因此不考慮將水庫水作為河道補(bǔ)水水源。再生水方面，區(qū)域內(nèi)有一座水質(zhì)凈化廠——龍?zhí)锼|(zhì)凈化廠。龍?zhí)锼|(zhì)凈化廠設(shè)計(jì)規(guī)模8萬m³/d，出水水質(zhì)執(zhí)行一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，基本滿足河道補(bǔ)水水質(zhì)要求。該廠計(jì)劃于2019年末提標(biāo)至準(zhǔn)IV類②排放標(biāo)準(zhǔn)，屆時(shí)補(bǔ)水水質(zhì)將進(jìn)一步提升。本次將龍?zhí)锼|(zhì)凈化廠出水作為三條河道的補(bǔ)水水源。
河道補(bǔ)水方案圖（圖片來源：作者繪制）
3.4 水安全提升方案
隨著近年來排水管渠系統(tǒng)的建設(shè)和內(nèi)澇點(diǎn)的整治，區(qū)內(nèi)水安全問題得到了極大的改善。區(qū)內(nèi)目前尚存2個(gè)內(nèi)澇點(diǎn)。由于現(xiàn)狀排水管渠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低等原因，區(qū)域目前尚不能達(dá)到50年一遇的內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)，加之極端氣候頻發(fā)，區(qū)域內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。結(jié)合區(qū)域水環(huán)境整治方案以及本底特征，水安全提升方案主要是構(gòu)建覆蓋源頭、中途、末端的全方位的工程措施與非工程措施。
（1）源頭減排
即“3.2源頭減排方案”。低影響開發(fā)設(shè)施不僅能削減雨水徑流污染物，同時(shí)也具有一定的徑流量削減功能。以區(qū)內(nèi)某典型項(xiàng)目為例，構(gòu)建EPA-SWMM模型，模擬海綿化改造前后的徑流峰值及徑流總量。模型采用2014年典型降雨模擬徑流總量，采用P=2a設(shè)計(jì)降雨模擬徑流峰值。
經(jīng)模擬，海綿化改造前，項(xiàng)目總排口最高流量為1408.8L/s，徑流峰值出現(xiàn)在第45min；海綿化改造后，項(xiàng)目總排口最高流量為1276.4L/s，比改造前降低了9.4%，徑流峰值出現(xiàn)在第46min�？芍瑢�(duì)于某一地塊，在P=2a的降雨強(qiáng)度下，海綿化改造對(duì)徑流峰值出現(xiàn)的時(shí)間影響甚微，但能一定程度上削減峰值流量。徑流總量方面，海綿化改造后，項(xiàng)目總排口年總出流量由開發(fā)前的58171m³減少為45756m³，外排徑流總量降低21.3%。
海綿化改造前、后項(xiàng)目總排口徑流總量過程線（圖片來源：作者繪制）
（2）過程控制
即雨水管渠系統(tǒng)的完善。采用Mike Urban模型對(duì)區(qū)域現(xiàn)狀管渠排水能力進(jìn)行評(píng)估，得知排水能力在1-2年一遇的現(xiàn)狀管渠超過50%；而《深圳市排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃》確定本區(qū)域雨水管道設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為3年一遇，局部低洼易淹等內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域經(jīng)評(píng)估后可采用5~10年一遇標(biāo)準(zhǔn)。因此，現(xiàn)狀排水管渠絕大部分尚不達(dá)標(biāo)。對(duì)于現(xiàn)狀不達(dá)標(biāo)的排水管渠，應(yīng)結(jié)合城市更新、澇區(qū)治理、道路建設(shè)、雨污分流等契機(jī)逐步提高排水標(biāo)準(zhǔn)。
（3）排澇除險(xiǎn)系統(tǒng)
以50年一遇內(nèi)澇防治標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)，構(gòu)建Mike Urban模型，輔助規(guī)劃排澇除險(xiǎn)系統(tǒng)。以田坑水匯水分區(qū)為例，構(gòu)建了以河流水系為基礎(chǔ)、以排水干溝、明渠、暗渠等為骨干的排水防澇系統(tǒng)。田坑水匯水分區(qū)規(guī)劃建設(shè)澇水行泄通道長(zhǎng)度16.8km，總設(shè)計(jì)流量155.8m³/s。
3.5 方案綜合
方案綜合，即以田坑水流域?yàn)閱卧�，整合三個(gè)匯水分區(qū)的方案，以流域的視角，分析現(xiàn)有方案的合理性和可行性。一般來講，在匯水分區(qū)尺度，已對(duì)分區(qū)內(nèi)的各方案（主要是源頭減排方案、水環(huán)境治理方案和水安全提升方案）進(jìn)行了整合，對(duì)重復(fù)方案進(jìn)行了對(duì)比、取舍與優(yōu)化，并梳理出建設(shè)任務(wù)；到了流域尺度，方案綜合主要是以干流斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)和防洪安全為主要評(píng)判指標(biāo)，分析上游各方案的合理性。
對(duì)本區(qū)域，防洪問題已解決，因此田坑水干流水質(zhì)達(dá)標(biāo)（根據(jù)深圳市水環(huán)境功能區(qū)劃，三條河流2020年旱季達(dá)到V類水質(zhì)目標(biāo)）為本次系統(tǒng)化方案的主要目標(biāo)。通過對(duì)流域內(nèi)建設(shè)任務(wù)的梳理，分析每一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目在流域內(nèi)所發(fā)揮的作用，再評(píng)判整體目標(biāo)的可達(dá)性。
海綿城市系統(tǒng)化方案的主要產(chǎn)出是工程項(xiàng)目，即為實(shí)現(xiàn)區(qū)域海綿城市目標(biāo)的工程項(xiàng)目。項(xiàng)目類型涵蓋了源頭海綿化改造項(xiàng)目、雨污水管網(wǎng)項(xiàng)目、內(nèi)澇點(diǎn)整治項(xiàng)目、生態(tài)岸線項(xiàng)目、河道補(bǔ)水項(xiàng)目、調(diào)蓄池、澇水行泄通道項(xiàng)目等，共計(jì)92項(xiàng)。
田坑水流域海綿城市建設(shè)項(xiàng)目匯總圖（圖片來源：作者繪制）
結(jié)語
海綿城市系統(tǒng)化方案是連接海綿城市規(guī)劃與項(xiàng)目設(shè)計(jì)之間的紐帶，其深度一般介于詳細(xì)規(guī)劃和設(shè)計(jì)之間。海綿城市系統(tǒng)化方案以小流域?yàn)閱挝�，采用系統(tǒng)化的手段統(tǒng)籌解決水環(huán)境、水安全、水生態(tài)等問題，避免“九龍治水”的碎片化治水模式，可有效指導(dǎo)下階段工程的實(shí)施。
海綿城市系統(tǒng)化方案應(yīng)具有系統(tǒng)性，項(xiàng)目應(yīng)具有管控性：
首先，方案的系統(tǒng)性方面，在小流域尺度上，應(yīng)以目標(biāo)和問題為導(dǎo)向制定具體的技術(shù)方案。海綿城市技術(shù)方案應(yīng)以詳細(xì)的調(diào)研為支撐，充分體現(xiàn)系統(tǒng)性。例如空間尺度上源頭、過程、末端之間的系統(tǒng)性，上下游的系統(tǒng)性，岸上與水里的系統(tǒng)性，各專業(yè)間的系統(tǒng)性，單個(gè)項(xiàng)目與整體片區(qū)的系統(tǒng)性等。
其次，建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)具有管控性。海綿城市系統(tǒng)化方案的產(chǎn)出為工程項(xiàng)目，針對(duì)每一個(gè)項(xiàng)目，均應(yīng)明確其海綿城市目標(biāo)與指標(biāo)要求，建設(shè)時(shí)序要求等，使其充分發(fā)揮既定目標(biāo)。例如，對(duì)于源頭減排類項(xiàng)目，不同用地性質(zhì)的項(xiàng)目、不同建設(shè)狀態(tài)（新建類、綜合整治類、城市更新類）的項(xiàng)目均應(yīng)有明確的、差異化的海綿城市目標(biāo)與指標(biāo)要求。
一般來講，各技術(shù)方案均應(yīng)開展多方案的比選。該項(xiàng)內(nèi)容是目前海綿城市系統(tǒng)化方案編制的難點(diǎn)。多方案比選應(yīng)從技術(shù)合理性和經(jīng)濟(jì)性等方面入手，以系統(tǒng)最優(yōu)而非單個(gè)項(xiàng)目最優(yōu)為導(dǎo)向，對(duì)比不同方案的優(yōu)劣，最終產(chǎn)生推薦方案。例如對(duì)于本次的源頭減排方案，針對(duì)老舊小區(qū)，根據(jù)海綿化改造規(guī)模提出了高、中、低三種改造方案，再通過經(jīng)濟(jì)性對(duì)比和雨水徑流污染物削減的效果對(duì)比，最終得到推薦方案。
從專業(yè)角度來講，海綿城市系統(tǒng)化方案是新型的市政專項(xiàng)規(guī)劃類型，其編制方法和關(guān)鍵技術(shù)處于發(fā)展和完善中。本區(qū)域海綿城市系統(tǒng)化方案編制的探討，有助于為其他片區(qū)提供參考。
注釋：
①正本清源，指通過對(duì)錯(cuò)接亂排的源頭排水用戶進(jìn)行整改，不斷完善小區(qū)雨、污水管網(wǎng)和市政管網(wǎng)，建立健全城市雨污兩套管網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雨污分流。
②指滿足《水質(zhì)凈化廠水污染物排放技術(shù)規(guī)范》(SZJG-2018)的排放標(biāo)準(zhǔn)。該規(guī)范規(guī)定的指標(biāo)限值已接近《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，因此稱之為準(zhǔn)Ⅳ類。
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作者
胡愛兵，北京科技大學(xué)市政工程碩士，現(xiàn)就職于深圳市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院
編輯、排版 / 陳程
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