葉振華

(福建省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 福建福州 350001)

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的發(fā)展，大量城市的規(guī)劃范圍已擴(kuò)展到原本的郊區(qū)山體之下，或者是將城市新的居住、教育、工業(yè)等性質(zhì)的組團(tuán)規(guī)劃在靠近山體的區(qū)域，形成了傍山城市或城市組團(tuán)。這種類型的城市或城市組團(tuán)面臨著山洪防治的重要任務(wù)，有必要進(jìn)行認(rèn)真的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

1 山洪防治工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)的原則和工程措施

1.1 山洪防治的主要原則

山洪是指山區(qū)通過城市的小河和周期性流水的山洪溝發(fā)生的洪水。山洪防治的目的，是削減洪峰和攔截泥沙，避免洪災(zāi)損失，保衛(wèi)城市安全。山洪防治規(guī)劃與設(shè)計(jì)的主要原則有[1-3]：

①山洪防治應(yīng)采用各種工程措施和非工程措施，實(shí)行綜合治理，構(gòu)建城市防洪安全的保障體系。

②注意保護(hù)自然環(huán)境和生態(tài)平衡，保護(hù)和美化城市環(huán)境，保護(hù)城市天然湖泊、洼地、水塘，充分發(fā)揮其防洪滯澇的作用。

③充分協(xié)調(diào)好防洪工程與市政、水利、交通和城市河湖水系、園林綠地、景觀等工程建設(shè)的關(guān)系。

④除害與興利相結(jié)合，注重雨洪利用，削減或控制城市暴雨所產(chǎn)生的徑流和污染。

⑤因地制宜地選擇合理的洪水排泄工程方案。根據(jù)地形，采取分區(qū)域就近、分散排放和“高水高排”等原則，削減穿越城區(qū)的排洪負(fù)擔(dān)。

⑥注重節(jié)約，因地制宜，就地取材，降低工程造價(jià)。

1.2 山洪防治的工程措施

山洪防治體系，包括各種非工程措施和工程措施。非工程措施包括：洪水流域的規(guī)劃管理，災(zāi)害預(yù)警預(yù)案，水庫與滯洪區(qū)的調(diào)洪調(diào)度，應(yīng)急對(duì)策等[1]。工程措施一般在上游采取水土保持、截洪溝和調(diào)洪水庫、塘壩等措施，在中游修建谷坊、跌水緩流，在下游采取疏浚、排泄措施[3]。這些工程措施主要是[2-5]：

①利用山前水塘、洼地滯蓄洪水或修建小型水庫調(diào)蓄山洪。山前水塘、洼地是天然的洪水調(diào)蓄設(shè)施，適當(dāng)進(jìn)行修整，就能起到調(diào)蓄的作用。在地形地勢有利的條件下，可以修建人工水庫調(diào)蓄山洪，同時(shí)積蓄的雨洪水可成為水庫下方農(nóng)業(yè)灌溉和居民生活水源。

②在山坡上方修建截洪溝、撇洪溝。修建截洪溝攔截山體徑流，使之排入山洪溝或排洪渠，防止山坡徑流漫流，沖蝕山坡，造成危害。截洪溝宜沿保護(hù)區(qū)域上部邊緣等高線布置，并應(yīng)選擇較短路線或利用天然河道就近導(dǎo)入承泄區(qū)。撇洪溝是將山洪全部或部分向城鎮(zhèn)外引導(dǎo)，直接排入下游水體?！案咚吲拧?是山洪防治的規(guī)劃的重要原則。采用截洪溝、撇洪溝將山洪從城市上游引流直排城市下游河道，因勢利導(dǎo)，不但可降低下游片區(qū)的防洪壓力，提高城市防洪排洪體系的安全性，更減少了整個(gè)防洪排洪工程的投資。

③山洪溝保護(hù)治理。包括種植植物防護(hù)、修建蓄水式或排水式溝頭防護(hù)設(shè)施等措施，以控制水土流失，防止山洪沖溝的不斷發(fā)展。還包括修建谷坊、塘壩橫向攔截山洪溝，使洪水中的泥沙在谷前沉淀下來，水流從溢流口溢流后下泄，能降低山洪的流速和沖刷能力，減少山洪的破壞力和含砂量。在縱坡較陡，流速較大的溝槽段修筑跌水或陡坡設(shè)施，也可以起到削減山洪能量的作用。

④修建排洪明渠、暗渠。排洪渠道的作用就是將山洪安全排至城市下游河道。排洪渠道渠線盡可能利用天然溝道，如天然溝道不順直，或因城市規(guī)劃要求改道，則要選擇地形平緩、地質(zhì)條件穩(wěn)定、拆遷少、渠線順直的地帶。多數(shù)城鎮(zhèn)面臨的山體地形、地貌復(fù)雜，采用截洪溝、撇洪溝，或?qū)⑻烊粶系栏牡?，從城?zhèn)外圍排洪不可能或不經(jīng)濟(jì)，工程難度很大，難以實(shí)現(xiàn)時(shí)，排洪渠道往往必須穿過城鎮(zhèn)。為了不給市容、環(huán)境衛(wèi)生、交通等方面造成影響，通常采用暗渠的形式修建排洪渠道。排洪渠道的進(jìn)口宜設(shè)置攔截山洪泥沙的沉砂池。

⑤水土保持措施。包括在坡度大于45°的山坡進(jìn)行植樹種草，在25°～45°之間的山坡造魚鱗坑、水平截水溝，在坡角小于25°的山坡下部造坡耕地。但排洪渠道設(shè)計(jì)一般不考慮水土保持措施削減洪峰的作用，仍按自然條件下設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算渠道泄洪斷面，水土保持措施可作為增加防洪安全度的一個(gè)有利因素。

山洪防治工程措施的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)所在的地形、地質(zhì)條件，植被及溝壑發(fā)育情況，因地制宜，綜合治理，形成以植被修復(fù)等生物工程措施與水庫、谷坊、跌水、陡坡、撇洪溝、截流溝、排洪渠道、雨洪利用等工程措施相結(jié)合的綜合防治體系。

2 山洪防治規(guī)劃設(shè)計(jì)的原則和措施中的“海綿城市”建設(shè)理念

“海綿城市”建設(shè)，是指通過加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理，充分發(fā)揮建筑、道路和綠地、水系等生態(tài)系統(tǒng)對(duì)雨水的吸納、蓄滲、緩釋作用，有效控制雨水徑流，實(shí)現(xiàn)自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發(fā)展方式。其目標(biāo)是：保護(hù)原有水生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)被破壞的水生態(tài)，推行低影響開發(fā)以及通過種種低影響開發(fā)措施及其系統(tǒng)組合有效減少地表水徑流，減輕暴雨對(duì)城市運(yùn)行的影響。“海綿城市”建設(shè)，遵循的是順應(yīng)自然，與自然和諧共處的低影響發(fā)展模式[6]。綜合運(yùn)用“滲、滯、蓄、凈、用、排”的方針措施，最大限度地減少城市開發(fā)建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，使城市能如同“海綿”，有良好的“彈性”，能適應(yīng)環(huán)境的轉(zhuǎn)變、應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害，在降雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，而在必要時(shí)將儲(chǔ)蓄的水“釋放”，繼而能被有效利用。

山洪防治規(guī)劃與設(shè)計(jì)的原則和措施中蘊(yùn)含著“海綿城市”建設(shè)的理念。保護(hù)天然水體充分發(fā)揮其防洪滯澇的作用、注重雨洪利用、控制城市暴雨徑流和污染、采取因地制宜的措施削減洪峰，這些原則與海綿城市建設(shè)的目標(biāo)相吻合。在洪水流域的上游山體采取水土保持措施，可以增加雨水滲透，削減或阻滯地表徑流，從源頭減少洪水對(duì)城鎮(zhèn)的威脅。修建水庫、塘、壩，能蓄積山體產(chǎn)生的洪水，調(diào)節(jié)流量，減少洪峰量。在山洪溝上修建谷坊、跌水不僅能起到阻滯洪水的作用，還有一定的沉積作用，對(duì)洪水進(jìn)行物理凈化。順應(yīng)天然水道或因地形情況建設(shè)截洪、排洪、分洪渠道，就是順應(yīng)和利用自然的力量，有效地減少洪水對(duì)人們生活產(chǎn)生不利影響的洪水排放措施。由此可見，山洪防治的規(guī)劃設(shè)計(jì)的原則和措施與“海綿城市”建設(shè)的理念是契合的，在進(jìn)行山洪防治工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)該遵循這一理念，才能將山洪防治工程做好。

近年來，一些山地城市的山洪排放規(guī)劃與設(shè)計(jì)已開始注意在山洪排放經(jīng)過的路線，結(jié)合地形、城市規(guī)劃，合理營造蓄水、調(diào)水的空間，蓄存雨洪水，作為城市景觀水體，既減少洪水對(duì)下游的危害，又為城市補(bǔ)充水資源，構(gòu)建美好的城市生活環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨洪的綜合利用[7-9]，努力實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共處。

3 基于“海綿城市”建設(shè)理念的山洪防治工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)案例

3.1 某傍山居住組團(tuán)山洪防治工程的規(guī)劃與設(shè)計(jì)

該規(guī)劃居住組團(tuán)位于福建省山區(qū)縣城東郊，規(guī)劃人口約5.36萬人，總用地面積約188.19hm2，其中居住用地占47.37%，綠地與廣場用地占32.72%，工業(yè)用地占8.98%。

該組團(tuán)建設(shè)于河道北岸山麓，南面為臨河道路，東、北、西三面環(huán)山。由于建設(shè)在山麓上，地勢較高，沒有防河洪及排澇問題，但存在山洪防治的問題。現(xiàn)狀東、北、西三面山體徑流向南匯流，經(jīng)過規(guī)劃用地排向南面河道，總匯水面積達(dá)到250hm2。

(1)截洪溝、排洪渠的合理規(guī)劃

該項(xiàng)目截排洪工程規(guī)劃，如圖1所示，根據(jù)地形地貌，在組團(tuán)外圍北側(cè)和東側(cè)沿等高線布置多段截洪溝，并形成大小5個(gè)排洪渠，向南排放至河道。5條排洪渠結(jié)合天然溝道位置，以基本垂直河道走向穿越規(guī)劃區(qū)和南側(cè)臨河道路，直接排入河道。中部2#～4#3條排洪渠穿越居住密度較大的區(qū)域，規(guī)劃為暗渠，其余規(guī)劃為明渠。其中，4#、5#排洪渠上游截洪溝截流東側(cè)山體徑流后，根據(jù)地形走向，應(yīng)用了“高水高排”的原則，將水流沿居住密度小的區(qū)域和居住區(qū)外圍撇入南側(cè)河道，減少了穿越居住區(qū)內(nèi)部的截洪溝的水量，減輕了該處的排洪壓力。

圖1 截排洪工程規(guī)劃圖

(2)結(jié)合景觀進(jìn)行排洪調(diào)蓄

根據(jù)規(guī)劃，該組團(tuán)東北部的一塊居住小區(qū)內(nèi)有一條排洪渠穿越，在進(jìn)行小區(qū)內(nèi)部場地設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)該居住小區(qū)的總體布置，將原計(jì)劃作為運(yùn)動(dòng)場的區(qū)域部分改為景觀水體，排洪渠進(jìn)入該小區(qū)后，接入該景觀水池，如圖2所示。平時(shí)的小雨水流被景觀水池蓄積，形成景觀水體，水體滿后，流水經(jīng)過控制閘門溢流至下游排洪渠。暴雨前，景觀水體出口的控制閘門開啟，將水池放空，并放下閘門，使水池成為蓄水調(diào)節(jié)池，起到遲滯和削減洪峰流量作用。該排洪渠上游截洪溝截流的山體匯水面積有13hm2，景觀水池的有效容積達(dá)到1800m3，在山體產(chǎn)流系數(shù)為0.3時(shí)，在46.2mm降雨量的情況下，對(duì)下游經(jīng)過小區(qū)內(nèi)的排洪渠不產(chǎn)生排水，大大提高了小區(qū)防范山洪災(zāi)害的能力。

圖2 居住小區(qū)內(nèi)景觀水體布置圖

(3)修建集水沉砂井

該居住小區(qū)外圍山體的截洪溝在設(shè)計(jì)和實(shí)施時(shí)，截洪溝起點(diǎn)山谷產(chǎn)流處、截洪溝陡坡段底部、截洪溝交匯點(diǎn)均修建了匯流集水井和跌水消能池，總共10處，不僅可以起到遲滯水流和消能的作用，還有一定的沉淀作用，如圖3～圖4所示。小區(qū)內(nèi)景觀水體的前一部分也設(shè)置為沉砂池，將匯入景觀水體的水流進(jìn)行再次沉淀，然后通過溢流口至下一段水體，保證了水體水質(zhì)，也產(chǎn)生了跌水的景觀效果。

圖3 匯流集水井示意圖

圖4 跌水消能池示意圖

3.2 某城市新區(qū)山洪防治工程的規(guī)劃

福建省某山區(qū)縣城西郊，規(guī)劃一處傍山新區(qū)。該新區(qū)規(guī)劃人口約3萬人，總用地面積約140hm2，其中公共管理與服務(wù)設(shè)施用地占14.11%，居住用地占25.34%，商業(yè)服務(wù)設(shè)施占7.74%，綠地與廣場用地占27.97%，公共設(shè)施用地占2.72%，道路與交通設(shè)施用地占22.12%。該組團(tuán)建設(shè)于河道北岸山麓，南面為河道，東、北、西三面環(huán)山。

由于建設(shè)在山麓上，地勢較高，沒有防河洪及排澇問題，但也存在山洪防治的問題?，F(xiàn)狀東、北、西三面山體徑流穿規(guī)劃用地東側(cè)排向南面河道，上游山體匯水面積達(dá)到187hm2。根據(jù)現(xiàn)狀地形，結(jié)合規(guī)劃，對(duì)該規(guī)劃區(qū)的排洪系統(tǒng)規(guī)劃，如圖5所示。

圖5 新區(qū)水系規(guī)劃圖

(1)修建小型水庫調(diào)蓄山洪

山洪道上游已經(jīng)形成了較大的局部水塘，因此規(guī)劃協(xié)調(diào)水利部門在該處水塘興建一處小型水壩和水閘，攔截山洪形成20萬立方米的小型水庫，平時(shí)將來水蓄積起來，作為景觀和農(nóng)業(yè)用水。雨季前將水位降低，進(jìn)行水庫清淤。這樣，可以大大削減降雨時(shí)上游洪峰流量，降低下游排洪壓力，減少洪災(zāi)產(chǎn)生的可能性，保證規(guī)劃區(qū)的安全，而且可以沉淀泥沙，向下游輸送較清潔的水流。

(2)修建排洪渠

順應(yīng)天然沖溝走向，將其規(guī)整順直，在規(guī)劃區(qū)東部新建排洪渠道，將上游山體徑流直接排放至下游河道。進(jìn)入規(guī)劃區(qū)，穿越建筑密度大的區(qū)域時(shí)，渠道規(guī)劃為暗渠。

(3)利用山體徑流塑造水體景觀

該新區(qū)中部規(guī)劃為山水景觀軸，景觀水體水源規(guī)劃利用上游山體來水。在排洪渠進(jìn)入規(guī)劃區(qū)后設(shè)置一處水閘，平時(shí)水閘關(guān)閉，將來水通過渠道向西引入中部景觀水體。同時(shí)，在引水渠道進(jìn)水口處設(shè)置另一處水閘，平時(shí)開啟，上游水庫放水時(shí)，即可引水至城區(qū)中部形成景觀活水。由于水庫的沉淀作用，輸入的水流清澈，可以保證景觀效果。雨季時(shí)，排洪渠上的水閘開啟，引水渠上的水閘關(guān)閉，上游洪水就順直地排入下游河道。

4 結(jié)論

傍山城市或城市組團(tuán)的山洪防治工程事關(guān)人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全，但不應(yīng)一味采用灰色工程措施來解決問題，而應(yīng)在規(guī)劃與設(shè)計(jì)階段充分運(yùn)用既有的經(jīng)驗(yàn)和措施，結(jié)合海綿城市建設(shè)的理念，采取自然、簡單、高效的綠色措施達(dá)到防洪的目的，這也是海綿城市建設(shè)的重要內(nèi)容。