黃麗嬌，王川濤

(1.深圳市寶安區(qū)大空港新城發(fā)展事務(wù)中心，廣東 深圳 518101；2.中國城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院深圳分院，廣東 深圳 518040)

貴安新區(qū)位于長江流域和珠江流域的上游地帶，是長江經(jīng)濟(jì)帶和珠江經(jīng)濟(jì)帶最重要的水源涵養(yǎng)區(qū)和生態(tài)保護(hù)區(qū)[1]，得天獨(dú)厚的山水資源是貴安新區(qū)重要的生態(tài)基底和后發(fā)優(yōu)勢(shì)，作為國家級(jí)新區(qū)、第一批16個(gè)國家海綿試點(diǎn)城市之一，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)是貴安新區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)、高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵，因此新區(qū)的開發(fā)建設(shè)應(yīng)貫徹海綿城市理念，盡量避免對(duì)下游水質(zhì)產(chǎn)生影響，系統(tǒng)推進(jìn)海綿城市建設(shè)，探索山地城市的海綿城市系統(tǒng)規(guī)劃的建設(shè)路徑。

1 問題的提出

1.1 項(xiàng)目概況

馬場(chǎng)科技新城市位于貴安新區(qū)東部，是直管區(qū)的重要組成部分，總面積103.8km2，城市建設(shè)用地面積約50km2。規(guī)劃以創(chuàng)新研發(fā)為引領(lǐng)、以新興產(chǎn)業(yè)和文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)為支撐，實(shí)現(xiàn)“研-產(chǎn)-城”融合的綜合科技新城。如圖1所示。

圖1 貴安新區(qū)馬場(chǎng)科技新城區(qū)位示意(左)與用地規(guī)劃圖(右)

1.2 海綿城市建設(shè)的本底條件

貴安新區(qū)馬場(chǎng)科技新城位于車田河、馬場(chǎng)河和松柏山水庫的流域范圍內(nèi)，總體地勢(shì)西高東低，海拔大部分集中在1100～1600m之間，地形復(fù)雜、以丘陵、山地為主。多年平均降水量 1157.8mm，汛期占全年降水總量的79.3%，多年平均蒸發(fā)量1367.4mm。全年以東北風(fēng)為主，夏季盛行風(fēng)為西南風(fēng)。如圖2所示。

圖2 馬場(chǎng)科技新城高程圖(左)、坡度圖(中)、水系圖(右)

1.3 海綿城市建設(shè)存在問題

馬場(chǎng)科技新城規(guī)劃范圍位于紅楓湖、松柏山水庫以及花溪水庫的匯水范圍內(nèi)，且新城建設(shè)用地毗鄰飲用水源二級(jí)保護(hù)區(qū)范圍線，屬于水環(huán)境高度敏感地區(qū)[2]。

規(guī)劃范圍內(nèi)河流屬于山區(qū)雨源性河流，降水年內(nèi)變化大，現(xiàn)狀資源性缺水與工程性缺水壓力并存，如何利用本地雨、污水資源，是海綿城市建設(shè)的難點(diǎn)之一[3]。

另外，現(xiàn)狀河道防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)較低，在發(fā)生強(qiáng)降雨時(shí)，局部低洼地區(qū)會(huì)發(fā)生洪澇積水現(xiàn)象，隨著城市建設(shè)的不斷推進(jìn)，下墊面硬質(zhì)化比例陡增，防洪排澇壓力會(huì)進(jìn)一步增大[4]。

因此，貴安新區(qū)馬場(chǎng)科技新城海綿城市建設(shè)面臨著水環(huán)境高度敏感、水資源短缺以及防洪排澇壓力較大等現(xiàn)實(shí)問題。

2 系統(tǒng)規(guī)劃方案的編制思路

馬場(chǎng)科技新城海綿城市建設(shè)在最大限度保留和保護(hù)原有生態(tài)敏感區(qū)域的基礎(chǔ)上，依托藍(lán)綠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，嵌入生態(tài)性的措施，全面提升水生態(tài)格局、水安全體系、水環(huán)境保障以及水資源水平，構(gòu)建“水、林、田、湖、城”于一體的生態(tài)、特色、活力、共生的海綿空間，實(shí)現(xiàn)城市與自然的交融。如圖3所示。

圖3 馬場(chǎng)科技新城海綿城市總體思路圖

規(guī)劃打造集“生態(tài)海綿”、“彈性海綿”、“活力海綿”、“智慧海綿”為一體的貴安新區(qū)馬場(chǎng)科技城海綿城市。其中生態(tài)海綿側(cè)重于留足生態(tài)空間，讓城市與自然共生；彈性海綿讓城市彈性的應(yīng)對(duì)水患安全與水環(huán)境污染；活力海綿旨在雨污水的水資源化利用和水空間價(jià)值的進(jìn)一步發(fā)掘；“智慧海綿”通過多種“智慧化”的技術(shù)方法和手段的鑲嵌與助力，保證海綿城市建設(shè)的科學(xué)性、合理性與先進(jìn)性。在縱向上不斷的深化藍(lán)綠網(wǎng)絡(luò)，在橫向上協(xié)調(diào)其他綠地、豎向等專項(xiàng)規(guī)劃，并統(tǒng)領(lǐng)防洪、水系以及供排水等專項(xiàng)規(guī)劃，最終實(shí)現(xiàn)海綿城市建設(shè)的穩(wěn)步推進(jìn)。

3 山地高度水敏感地區(qū)海綿城市系統(tǒng)方案編制探索

3.1 生態(tài)海綿系統(tǒng)建設(shè)

留足生態(tài)空間與水域用地，讓城市與自然共生。通過海綿城市的統(tǒng)籌建設(shè)，識(shí)別重要的生態(tài)斑塊，構(gòu)建生態(tài)廊道，保護(hù)山體、水體、水源保護(hù)區(qū)等重要生態(tài)敏感區(qū)，通過大疏大密空間的有序指引，留足生態(tài)空間和水域用地，構(gòu)建良性的水文循環(huán)，實(shí)現(xiàn)城市與自然的共生。如圖4所示。

圖4 馬場(chǎng)科技新城海綿空間格局分析圖

3.1.1基于層次分析法的生態(tài)海綿空間格局分析

通過采用層次分析法和專家意見法(Delphi-AHP)[5]構(gòu)建生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，其中包括生態(tài)資源、自然地理、生態(tài)安全3個(gè)一級(jí)指標(biāo)；土地利用、植被覆蓋、生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)、高程、坡度、起伏度、水系安全、地質(zhì)安全、人居安全等9個(gè)二級(jí)指標(biāo)。將各因子評(píng)價(jià)結(jié)果按表1中的權(quán)重進(jìn)行空間疊加，得到綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，并將其劃分為生態(tài)高度敏感區(qū)、生態(tài)中度敏感區(qū)和生態(tài)輕度敏感區(qū)，為馬場(chǎng)科技新城生態(tài)安全格局構(gòu)建、海綿生態(tài)本底劃定和城鄉(xiāng)空間發(fā)展提供支撐。

表1 馬場(chǎng)科技新城海綿城市空間格局評(píng)價(jià)體系指標(biāo)表

3.1.2構(gòu)建基于主導(dǎo)風(fēng)向和局地環(huán)流構(gòu)建城市通風(fēng)體系

利用TM遙感影像反演地表溫度[6]，馬場(chǎng)科技新城及其周邊冷源主要分布在紅楓湖、麻線河、冷飯河、凱掌水庫、高峰山以及塔冒山等山體和水體通過構(gòu)建基于主導(dǎo)風(fēng)向和局地環(huán)流的“四楔(紅楓湖—高峰山、塔冒山、松柏山水庫、天河潭—安妹山)、四廊(馬場(chǎng)河、金燕河、冷飯河等河流水系廊道和西縱快速路兩側(cè)綠地形成的廊道)”通風(fēng)體系，為風(fēng)環(huán)境的流入和導(dǎo)出創(chuàng)造宏觀空間上的有力條件，緩解熱島效應(yīng)，打造會(huì)呼吸的海綿城市。

3.2 彈性海綿系統(tǒng)建設(shè)

讓城市彈性的應(yīng)對(duì)水患安全與環(huán)境污染。提高城市的防洪排澇能力，控制城市徑流，減輕暴雨對(duì)城市運(yùn)行的影響；通過區(qū)域點(diǎn)源、面源污染和城市面源污染的控制，降低對(duì)下游水環(huán)境的影響，構(gòu)建良好的水生態(tài)系統(tǒng)。

3.2.1基于水環(huán)境容量的多級(jí)海綿削減系統(tǒng)

馬場(chǎng)科技新城毗鄰二級(jí)飲用水源保護(hù)線，水環(huán)境高度敏感，通過計(jì)算花溪水庫、松柏山水庫的水環(huán)境容量，提出三級(jí)海綿削減系統(tǒng)：一級(jí)海綿系統(tǒng)主要為大型的人工濕地；二級(jí)海綿系統(tǒng)主要結(jié)合雨水管網(wǎng)末端進(jìn)行布局；三級(jí)海綿系統(tǒng)主要為地塊的低影響開發(fā)。通過三層系統(tǒng)的耦合，保障高度水敏感地區(qū)的水質(zhì)水環(huán)境。如圖5所示。

圖5 馬場(chǎng)科技新城及其周邊區(qū)域地表溫度反演(左)與通風(fēng)體系規(guī)劃圖(右)

(1)水環(huán)境容量

馬場(chǎng)科技新城匯水范圍涉及3個(gè)流域，即車田河流域、馬場(chǎng)河流域以及松柏山水庫流域。其中車田河匯入花溪水庫、馬場(chǎng)河匯入紅楓湖，因此以匯入花溪水庫、紅楓湖以及松柏山水庫的二級(jí)水源保護(hù)區(qū)處的斷面為水質(zhì)控制目標(biāo)，采用MIKE11模型對(duì)水環(huán)境容量[7]進(jìn)行計(jì)算，確定在目標(biāo)控制斷面水質(zhì)達(dá)到地表水Ⅲ類時(shí)海綿城市建設(shè)需要削減的污染物的總量。以氨氮作為模擬因子，車田河流域海綿城市建設(shè)需要削減污染物總量為110.44t/a；松柏山水庫流域海綿城市建設(shè)需要削減污染物總量為51.21t/a；馬場(chǎng)河流域海綿城市建設(shè)需要削減污染物總量為28.36t/a。

(2)三級(jí)海綿削減系統(tǒng)

①第一級(jí)海綿削減控制

第一級(jí)海綿系統(tǒng)主要為大型的人工濕地。結(jié)合城市用地布局以及地形地貌分析，在流域河道較為平緩處設(shè)置凈化濕地，其中沿馬場(chǎng)河新增稻香湖濕地、龍川濕地、松山濕地、九峰濕地以及馬場(chǎng)濕地；車田河流域新建車田濕地、龍灘濕地、四寨河濕地以及冷飯濕地；松柏山水庫流域新建七星濕地、羊艾濕地、金燕河濕地以及甘河濕地。

②第二級(jí)海綿削減控制

在全面落實(shí)海綿城市建設(shè)措施的前提下，考慮占地成本、處理效果等因素，結(jié)合地形地勢(shì)和雨水管網(wǎng)的分布情況，按照整體分散，適當(dāng)集中的原則，在雨水管網(wǎng)進(jìn)入河道前加設(shè)塘床系統(tǒng)，均采用“前置塘+漫流濕地”的處理工藝，由兩級(jí)塘床系統(tǒng)構(gòu)成，主要配置的植物包括菖蒲、睡蓮、蘆葦、荷花、大葉蓮、再力花等[8]，利用塘床濕地凈化系統(tǒng)處理雨水。

馬場(chǎng)河流域設(shè)置23處、松柏山水庫流域設(shè)置23處、車田河流域設(shè)置72處末端雨水控制設(shè)施。

③第三級(jí)海綿削減控制

通過水環(huán)境容量以及第一、第二級(jí)的污染物削減總量，馬場(chǎng)科技新城通過布局雨水花園、下沉式綠地、透水鋪裝等低影響開發(fā)設(shè)施[9]，充分利用調(diào)節(jié)容量，滯留雨水，增加停留時(shí)間，進(jìn)一步凈化雨水，增加生態(tài)效益。

3.2.2建設(shè)綜合水系、豎向與雨水管網(wǎng)評(píng)估的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)

通過MIKE FLOOD水力模型[10]，構(gòu)建雨水管網(wǎng)、場(chǎng)地豎向與城市水系為一體的綜合模型，評(píng)估地面積水響應(yīng)，為城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)提供支撐。如圖6所示。

圖6 馬場(chǎng)科技新城3年一遇雨水管網(wǎng)評(píng)估圖

(1)雨水管網(wǎng)評(píng)估

參考芝加哥降雨雨型[11]，以短歷時(shí)降雨作為模型輸入，評(píng)價(jià)雨水管網(wǎng)的排水能力。模擬結(jié)果表明，馬場(chǎng)科技新城98.5%的雨水管網(wǎng)達(dá)到3年一遇的標(biāo)準(zhǔn)。

(2)水系評(píng)估

根據(jù)防洪排澇相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，馬場(chǎng)科技新城的防洪、排澇標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，通過模型分析，確定冷飯河、金燕河、馬場(chǎng)河以及甘河等河道的寬度、河底高程等控制要素，并計(jì)算在50年一遇設(shè)計(jì)工況下的洪峰流量、設(shè)計(jì)水位，為場(chǎng)地設(shè)計(jì)提供相關(guān)依據(jù)。

(3)豎向積水評(píng)估

通過耦合模擬雨水管網(wǎng)、場(chǎng)地豎向以及河道水系為一體的綜合系統(tǒng)，在50年一遇24h降雨下，馬場(chǎng)科技新城大多數(shù)的地面積水均不超過15cm，僅局部綠地公園區(qū)域超過15dm，但持續(xù)時(shí)間不超過30min，規(guī)劃管網(wǎng)、水系與場(chǎng)地豎向的設(shè)計(jì)整體合理。

通過模擬分析，貴安新區(qū)馬場(chǎng)科技新城作為典型山地城市，其道路坡度大，管網(wǎng)溢流雨水徑流的行泄通道主要通過道路來進(jìn)行組織疏導(dǎo)，并通過低洼地、沖溝等通道最后排往河道以及水庫等周邊水體。因此，在綠地系統(tǒng)中應(yīng)對(duì)道路與河道之間的排水通道予以保留，避免形成內(nèi)澇點(diǎn)。

3.3 活力海綿系統(tǒng)建設(shè)

通過雨污水的資源化利用和水空間價(jià)值的進(jìn)一步發(fā)掘，煥發(fā)馬場(chǎng)科技新城活力。在減少水體污染、改善生態(tài)環(huán)境的同時(shí)，積存的雨水可凈化再生，用于城市水景觀的塑造和美化，充分利用良好的水空間，傳承良好的“與水為友”、“天人合一”的傳統(tǒng)水文化，改善整體的人居環(huán)境。如圖7所示。

圖7 馬場(chǎng)科技新城道路積水模擬分析圖

3.3.1構(gòu)建循環(huán)回用的再生水利用系統(tǒng)

馬場(chǎng)科技新城共有3座污水處理廠，即湖潮污水處理廠、馬場(chǎng)污水處理廠和龍山污水處理廠，總設(shè)計(jì)規(guī)模為18萬m3/d，各污水處理廠均設(shè)置再生水處理設(shè)施深度凈化，用于市政綠化和道路澆灑等城市雜用水、三大運(yùn)營服務(wù)器的循環(huán)冷卻工業(yè)用水以及城市水系的景觀補(bǔ)水。

3.3.2形成自然湖泊蓄存雨水資源利用的綠色系統(tǒng)

雨水資源化利用主要分為滲透利用及集蓄利用兩大類。在滲透利用方面，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水源的涵養(yǎng)并補(bǔ)充地下水，但該區(qū)域?yàn)槲覈λ固氐孛舶l(fā)育的典型地區(qū)，地下水環(huán)境十分脆弱[12]，徑流雨水通過低影響開發(fā)設(shè)施、末端凈化設(shè)施以及人工濕地凈化處理后，再滲透補(bǔ)充地下水，避免雨水徑流污染對(duì)地下水環(huán)境的影響；在集蓄利用方面，通過自然湖泊等積蓄利用設(shè)施布局，將收集到的雨水利用于綠地澆灑和道路清洗等市政雜用水，其水量代替城市供水比例不小于 3%，總利用量約130萬m3/a。

3.4 智慧海綿系統(tǒng)建設(shè)

依托生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)以及市政給排水管網(wǎng)系統(tǒng)等數(shù)據(jù)，構(gòu)建集GIS、Web、給排水模型、數(shù)據(jù)庫、在線監(jiān)測(cè)等技術(shù)為一體的海綿城市智慧綜合管控平臺(tái)。馬場(chǎng)科技新城作為一個(gè)新建區(qū)域，從城市化初期的本地監(jiān)測(cè)收集，到城鎮(zhèn)化進(jìn)程中后期的積累，實(shí)現(xiàn)海綿城市全生命周期的管控，為喀斯特地貌的城鎮(zhèn)化進(jìn)程動(dòng)態(tài)積累大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論

山地海綿城市建設(shè)重點(diǎn)應(yīng)聚焦在生態(tài)海綿空間識(shí)別、城市內(nèi)澇積水治理、水環(huán)境質(zhì)量保障、雨污水資源化利用以及通風(fēng)體系構(gòu)建等方面，通過層次分析法識(shí)別出高度水敏感地區(qū)，為城市建設(shè)空間提供指引；針對(duì)內(nèi)澇積水，構(gòu)建MIKE FLOOD模型評(píng)估雨水管網(wǎng)、水系以及場(chǎng)地豎向的關(guān)系；針對(duì)水環(huán)境保障，構(gòu)建三級(jí)海綿體系削減污染物；針對(duì)熱島效應(yīng)，通過遙感解譯，打造通風(fēng)廊道，打造呼吸城市；針對(duì)雨污水資源化利用，強(qiáng)調(diào)最大化的自然雨水蓄存利用以及精準(zhǔn)分析用戶需求的污水資源化利用。

作為全國首批16個(gè)海綿城市建設(shè)試點(diǎn)之一，馬場(chǎng)科技新城位于長江流域和珠江流域的上游地帶，面對(duì)水安全、水環(huán)境、水資源等多重壓力，海綿城市建設(shè)的有機(jī)嵌入恰如其時(shí)，通過生態(tài)海綿、彈性海綿、活力海綿以及智慧海綿體系建設(shè)，進(jìn)行城市藍(lán)綠系統(tǒng)的統(tǒng)籌，為其長遠(yuǎn)發(fā)展提供良好的生態(tài)圖底，力爭(zhēng)做好上游生態(tài)屏障，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，打造喀斯特地貌的山水田園城市海綿建設(shè)樣本。