王文瀚

(上海市政工程設(shè)計研究總院(集團)有限公司，上海 200092)

我國在城市水治理方面已取得了一系列建設(shè)成就，但仍存在著城市雨水內(nèi)澇頻發(fā)、城市內(nèi)河湖水系污染嚴重和水資源缺乏且分布不均等問題[1]。因此，需要從規(guī)劃層面出發(fā)來系統(tǒng)地解決這些問題。我國與水相關(guān)的規(guī)劃眾多，如給水規(guī)劃、雨水規(guī)劃、污水規(guī)劃、水系規(guī)劃等，各規(guī)劃呈現(xiàn)出專業(yè)分工、部門分管和系統(tǒng)分割的顯著特征，這種格局導(dǎo)致了各規(guī)劃間缺乏系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性和全局性，不利于城市水系統(tǒng)的管理[2]。海綿城市的理念已經(jīng)從以解決雨水內(nèi)澇為目的的單一治理，逐漸發(fā)展到對整個城市水安全、水生態(tài)、水環(huán)境和水資源的綜合治理。

本文依托實際規(guī)劃項目，以海綿城市理念為綱，統(tǒng)籌給水、雨水、污水和水系河湖規(guī)劃，將海綿城市的要求指標(biāo)融入到各規(guī)劃中，以期為城市水系統(tǒng)的綜合管理提供參考。

1 規(guī)劃背景

永州市位于湖南省南部，是國家歷史文化名城、現(xiàn)代化生態(tài)旅游宜居城市。規(guī)劃區(qū)濱江新城位于冷水灘新城區(qū)、零陵古城區(qū)之間，是聯(lián)系新舊區(qū)的自然生態(tài)區(qū)，面積約33km2。目前，處于近乎未開發(fā)的狀態(tài)，生態(tài)基礎(chǔ)較好。規(guī)劃區(qū)位于湘江東側(cè)，水系發(fā)達，區(qū)域內(nèi)現(xiàn)狀有兩條主要河道，分別為楚江和臘樹村河，還有大量支流、排洪渠和水庫池塘。楚江干流全長16.7km，臘樹村河干流全長20km。受區(qū)域地形影響，除楚江及臘樹村河外，其他河道規(guī)模及常水深均較小，呈現(xiàn)一定程度的季節(jié)性。區(qū)域內(nèi)大部分河道仍保持自然岸坡，生態(tài)岸坡比例大，幾乎無硬質(zhì)化河道，水岸生態(tài)系統(tǒng)完善。

隨著城市發(fā)展水平提升及規(guī)模擴張，永州市提出，在零陵、冷水灘兩城區(qū)之間規(guī)劃建設(shè)一座濱江新城，將現(xiàn)有南北兩城區(qū)有機聯(lián)系和融合，使之與歷史文化名城交相呼應(yīng)。根據(jù)永州市中心城區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略，“南北聯(lián)城、中部崛起”是近期永州市發(fā)展建設(shè)的主要方向，濱江新城將成為城市建設(shè)的重點。為了合理指導(dǎo)濱江新城的開發(fā)建設(shè)，盡可能保留規(guī)劃區(qū)的本底自然景觀，因此，本次水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計也應(yīng)運而生。

2 規(guī)劃區(qū)水系統(tǒng)的構(gòu)成和目標(biāo)

本次規(guī)劃區(qū)的涉水規(guī)劃主要包括5個部分內(nèi)容，分別是海綿、給水、污水、雨水和河湖水系專項規(guī)劃，見圖1。通過各涉水規(guī)劃間的科學(xué)聯(lián)動，形成規(guī)劃區(qū)水系統(tǒng)規(guī)劃格局。

2.1 打造彈性城市的水資源體系

通過給水、污水和雨水規(guī)劃的相互融合，因地制宜鼓勵非常規(guī)水資源(如雨水、污水等)開發(fā)利用，實現(xiàn)水資源良性循環(huán)。

污水廠達標(biāo)尾水滿足出水準四類水質(zhì)，通過環(huán)評論證，可以進行資源化利用，一部分作為道路沖洗、綠化灌溉用水；另一部分排入內(nèi)河水系作為生態(tài)補水。以大型居住小區(qū)、公共建筑等為載體進行雨水的資源化回用。

2.2 恢復(fù)韌性城市的水生態(tài)體系

通過雨水和水系河湖規(guī)劃的相互融合，提高城市水域面積，增加生物多樣化生態(tài)棲息地，形成多個城市公園和城中湖。拓寬河道、連通水系，以提升水體自凈能力。通過河流治理，疏通現(xiàn)有水系，構(gòu)建河道生態(tài)岸線，并利用周邊綠地調(diào)蓄空間對水體進行雨洪調(diào)蓄。兼顧生態(tài)、景觀及防洪的要求，構(gòu)建穩(wěn)定的城市生態(tài)系統(tǒng)。

2.3 形成柔性城市的水環(huán)境體系

通過雨水和污水規(guī)劃的相互融合，完善城市排水系統(tǒng)。新建污水廠，提升污水處理水平，確保區(qū)域生活污水全覆蓋、全收集、全處理、達標(biāo)排放。建立初期雨水全過程低影響開發(fā)管理模式，削減進入內(nèi)河水系的面源污染量。

2.4 完善城市排水-除澇-防洪的水安全系統(tǒng)

通過雨水和水系河湖規(guī)劃的相互融合，形成源頭減排、排水管渠、排澇除險、應(yīng)急管理四大系統(tǒng)，全面實現(xiàn)“3年一遇不積水、20年一遇不內(nèi)澇”的總體目標(biāo)。其中，源頭減排和排水管渠建設(shè)共同實現(xiàn)“3年一遇不積水”；源頭減排、排水管渠、排澇除險共同實現(xiàn)“20年一遇不內(nèi)澇”；應(yīng)急管理確保規(guī)劃區(qū)內(nèi)澇防治設(shè)施發(fā)生事故或遭遇超過20年一遇降雨時能正常運轉(zhuǎn)。

3 現(xiàn)狀調(diào)研

3.1 水資源現(xiàn)狀

規(guī)劃區(qū)域內(nèi)現(xiàn)狀共有兩座已建給水廠，其中一座給水廠近期即將停運，另外一座給水廠的取水水源為現(xiàn)狀水庫，供水規(guī)模為5000m3/d。兩座給水廠的規(guī)模均不能滿足規(guī)劃區(qū)的實際開發(fā)需求用水量。

規(guī)劃區(qū)域內(nèi)供水管網(wǎng)輸配水系統(tǒng)呈樹枝狀，建設(shè)不完善。規(guī)劃區(qū)現(xiàn)狀用水主要依靠規(guī)劃區(qū)外給水廠和給水泵站聯(lián)合供水，供水距離遠，水頭損失大，供水保證率不足且管網(wǎng)漏損率較高。

3.2 水生態(tài)現(xiàn)狀

規(guī)劃區(qū)域內(nèi)有兩條主要的湘江支流，分別是楚江和臘樹村河，區(qū)內(nèi)水網(wǎng)密布，河流縱橫，呈樹枝狀分布。規(guī)劃區(qū)水面率約6.5%，水系流向明確，但是連通性不足，岸線生態(tài)性能差。

3.3 水環(huán)境現(xiàn)狀

規(guī)劃區(qū)內(nèi)河湖水系的水質(zhì)較好，水質(zhì)標(biāo)準不低于Ⅲ類標(biāo)準。

規(guī)劃區(qū)現(xiàn)狀污水處理設(shè)施不完善，污水處理廠和污水管網(wǎng)建設(shè)滯后，水系污染主要來自村鎮(zhèn)生活污染和農(nóng)業(yè)面源污染。

3.4 水安全現(xiàn)狀

湘江沿線未實現(xiàn)防洪堤全覆蓋，湘江各支流現(xiàn)狀防洪能力仍有部分河段為2～5年一遇，低于防洪標(biāo)準，存在防洪隱患。

規(guī)劃區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀有兩個區(qū)域為地勢低洼區(qū)，排水系統(tǒng)不健全，現(xiàn)狀除澇設(shè)施不完善，無排澇泵站。汛期雨水無法及時排出，造成積水，時常發(fā)生內(nèi)澇，急需推進排水防澇系統(tǒng)建設(shè)。

4 城市水系統(tǒng)的規(guī)劃方案

4.1 海綿指標(biāo)體系的搭建

根據(jù)總體目標(biāo)要求，結(jié)合《海綿城市建設(shè)評價標(biāo)準》，構(gòu)建兩級指標(biāo)體系(見圖2)。

圖2 海綿指標(biāo)體系搭建

4.2 主要海綿規(guī)劃指標(biāo)

規(guī)劃區(qū)海綿城市指標(biāo)嚴格按照《海綿城市建設(shè)績效評價與考核指標(biāo)(試行)》中目標(biāo)和指標(biāo)要求，結(jié)合《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南(試行)》《海綿城市建設(shè)評價標(biāo)準》(GB/T 51345-2018)等要求，在六類18項指標(biāo)基礎(chǔ)上補充完善，形成規(guī)劃區(qū)海綿城市共七類21項指標(biāo)，相關(guān)重點約束性指標(biāo)見表1。

表1 主要海綿規(guī)劃指標(biāo)

續(xù)表

4.3 給水規(guī)劃

為滿足海綿城市指標(biāo)要求，在給水規(guī)劃中應(yīng)控制漏損率、明確再生水的利用，并提出節(jié)水指標(biāo)要求。

4.3.1 區(qū)域水源

規(guī)劃區(qū)給水水源系統(tǒng)打破行政界線，采用跨區(qū)聯(lián)合供水。分別從北部的冷水灘區(qū)和南部的零陵城區(qū)向位于中部的規(guī)劃區(qū)聯(lián)合供水，以實現(xiàn)水資源利用的最大化(見圖3)。

圖3 規(guī)劃區(qū)供水布局

4.3.2 預(yù)測規(guī)劃區(qū)用水量

規(guī)劃區(qū)分別采用分類用地性質(zhì)與單位人口綜合用水量指標(biāo)法進行用水量預(yù)測(見圖4)，為節(jié)約給水提高再生水利用率，規(guī)劃區(qū)內(nèi)的道路沖洗、綠地澆灑等用水均采用再生水。

圖4 規(guī)劃區(qū)用水量構(gòu)成示意

通過對再生水水源進行比較論證，市政道路及綠化采用污水廠達標(biāo)的尾水進行澆灑灌溉，地塊內(nèi)小區(qū)則對雨水進行資源化利用，作為小區(qū)內(nèi)部綠化澆灌用水。通過計算，規(guī)劃區(qū)污水廠處理規(guī)模為5萬m3/d，達標(biāo)尾水中1萬m3/d作為市政道路及綠化的澆灑用水量，通過環(huán)評水質(zhì)模擬論證，4萬m3/d的達標(biāo)尾水可以作為河道的生態(tài)補水，不會降低河道原有水質(zhì)標(biāo)準。

4.3.3 劃分供水分區(qū)，布置給水管網(wǎng)

根據(jù)水量和水壓，對規(guī)劃區(qū)域進行供水區(qū)域劃分，再結(jié)合用地性質(zhì)及道路豎向，優(yōu)化布置給水管網(wǎng)，見圖5。研究表明，管網(wǎng)運行壓力是影響管道漏損的主要因素之一，通過降低管網(wǎng)過剩壓力可以有效控制管網(wǎng)漏損[3]。因此，對初步布置后的管網(wǎng)進行平差計算，合理分配管道的流量和節(jié)點壓力，優(yōu)化設(shè)計給水管徑。

圖5 供水分區(qū)及管道布置

4.4 污水規(guī)劃

為滿足海綿城市指標(biāo)要求，應(yīng)考慮污水管網(wǎng)全覆蓋，污水管網(wǎng)有出路，污水不外溢，進入污水廠的污水能夠全部處理，達標(biāo)后排放到自然水體。還應(yīng)考慮污水處理后達標(biāo)尾水的再利用。

4.4.1 劃分污水納污分區(qū)

規(guī)劃區(qū)采用雨污分流制，污水根據(jù)用地規(guī)劃布局、地形地勢、受納水體位置等，劃分污水納污分區(qū)，確保每個納污分區(qū)污水都有出路。

4.4.2 優(yōu)化布局污水管網(wǎng)

通過污水主干管、次干管和支管的布置，將地塊內(nèi)的污水盡可能全部收集，污水收集處理率達到100%，收集后的污水集中進入污水處理廠，確保污水不會無序排放進入內(nèi)河水系。

4.4.3 預(yù)測污水量，確定污水處理廠建設(shè)規(guī)模

根據(jù)上述用水量的預(yù)測結(jié)果，規(guī)劃區(qū)近期污水量約為4.68萬m3/d，遠期約為13.93萬m3/d，因此，確定污水廠近期規(guī)模為5萬m3/d，遠期規(guī)模為14萬m3/d。區(qū)域內(nèi)的生活污水通過污水廠處理達標(biāo)后進行排放。

4.4.4 明確污水廠選址、尾水出路和出水標(biāo)準

統(tǒng)籌考慮納污范圍內(nèi)污水干管的布置、受納水體位置、區(qū)域地形地勢等因素，將污水廠布置在湘江東路和李達大道交叉口的東北側(cè)。污水處理廠出水水質(zhì)指標(biāo)見表2，其中CODCr、TN、NH3-N及TP指標(biāo)執(zhí)行《湖南省城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放標(biāo)準》(GB 43/T 1546-2018)中的一級標(biāo)準，其余指標(biāo)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準》(GB 18918-2002)一級A排放標(biāo)準。

表2 污水處理廠出水水質(zhì)控制指標(biāo)

經(jīng)分析，污水廠尾水主要水質(zhì)指標(biāo)均滿足城市雜用水、景觀用水、綠地灌溉、農(nóng)田灌溉、工業(yè)用水和地下水回灌等水質(zhì)要求。因此，達標(biāo)尾水滿足設(shè)計出水標(biāo)準要求后，可進行資源化利用，一部分作為道路沖洗、綠化灌溉用水；另一部分排入生態(tài)濕地，進一步凈化后再排入內(nèi)河水系作為河道生態(tài)補水，通過內(nèi)河的循環(huán)最終匯入湘江(見圖6)。規(guī)劃區(qū)內(nèi)河為季節(jié)性河道，生態(tài)補水可以增加河道的生態(tài)流量，結(jié)合水系規(guī)劃，通過河道斷面的設(shè)計，還可以豐富河道兩側(cè)的綠化景觀布置。

圖6 污水廠尾水資源化利用示意圖

4.5 雨水規(guī)劃

為滿足海綿城市指標(biāo)要求，雨水規(guī)劃中應(yīng)考慮年徑流總量控制率，控制雨水徑流，維持開發(fā)前后水文狀態(tài)；應(yīng)考慮初期雨水的治理，遵循“源頭控制、中途蓄滯、末端排放”的原則，建設(shè)滲、滯、蓄、凈、用、排全過程低影響開發(fā)雨水管理模式，逐級削減面源污染。

4.5.1 結(jié)合豎向和水系河湖規(guī)劃，劃分雨水分區(qū)，明確排水模式

依據(jù)地勢豎向，水系河湖規(guī)劃中劃分了雨水分區(qū)(見圖7)。雨水排水模式采用“高水高排、低水低排”的原則，高排區(qū)雨水通過重力自排入河道，低排區(qū)雨水非汛期通過重力自排入河道，汛期通過啟動河道泵站進行強排，控制河道水位，確保低排區(qū)雨水能自排進入河道。

圖7 規(guī)劃區(qū)內(nèi)雨水分區(qū)

4.5.2 優(yōu)化雨水管網(wǎng)布局，計算雨水量，確定雨水管徑

雨水采用就近分散排入內(nèi)河水系的原則，盡可能縮短管道敷設(shè)的長度，降低埋深，節(jié)省投資。

按照國家最新規(guī)范的要求，統(tǒng)一雨水量計算參數(shù)：綜合徑流系數(shù)取0.6，暴雨標(biāo)準一般地區(qū)采用3年一遇，內(nèi)澇標(biāo)準采用20年一遇。采用永州市暴雨強度公式計算區(qū)域內(nèi)雨水量，進一步確定雨水管徑，確保在市政設(shè)計標(biāo)準下區(qū)域內(nèi)不會積水。

4.6 水系河湖規(guī)劃

為滿足海綿城市指標(biāo)要求，水系河湖規(guī)劃應(yīng)考慮生態(tài)岸線的建設(shè)，建設(shè)生態(tài)型河流斷面，恢復(fù)水系的雨水調(diào)蓄、生物棲息、污水凈化等功能；應(yīng)通過拓寬河道斷面、水系連通、調(diào)整河道縱坡、規(guī)劃行泄通道等工程措施，實現(xiàn)超標(biāo)雨水排放，提高河道的行洪能力。

4.6.1 水系布局規(guī)劃

本次規(guī)劃區(qū)水系河湖設(shè)計為 “兩橫兩縱，湖庫點綴”的總體框架布局，見圖8?！皟蓹M”為區(qū)域行洪河道：楚江和臘樹村河，“兩縱”為低排片區(qū)的排澇溝，“湖庫點綴”通過規(guī)劃水系串通區(qū)域內(nèi)主要水庫池塘，使水面呈現(xiàn)大小交錯的整體布局。

圖8 河湖水系平面優(yōu)化布置

4.6.2 防洪排澇格局

規(guī)劃區(qū)河道體系清晰，防洪河道為楚江、臘樹村河和臘樹村河支流，其余均為排澇河道。依據(jù)地勢豎向，規(guī)劃區(qū)劃分為3個排澇區(qū)，其中2個高排片區(qū)和1個低排片區(qū)，見圖9。各片區(qū)排澇標(biāo)準為20年一遇24h設(shè)計暴雨下地面不積水。

圖9 規(guī)劃區(qū)防洪除澇總體布局

當(dāng)發(fā)生小于內(nèi)澇防治標(biāo)準的降雨時，城市澇水主要行泄通道為規(guī)劃河道，因此，對現(xiàn)狀河道進行拓寬整治，滿足20年一遇行泄要求，主要排澇河道允許越浪情況下堤防工程的安全加高值為0.3m。

規(guī)劃區(qū)域內(nèi)河道防洪標(biāo)準為20年一遇，主要行洪河道不允許越浪情況下堤防工程的安全加高值為0.6m。

4.6.3 河道斷面

規(guī)劃區(qū)現(xiàn)狀河渠呈現(xiàn)一定的季節(jié)性，即河道常水位依賴于降雨量的大小。河道主河槽較深，但常水位下，河道水深較淺，水面距離岸頂差距較大，河道親水性較差。由于現(xiàn)狀河道防洪能力普遍不足20年一遇，因此，在現(xiàn)狀河道基礎(chǔ)上適當(dāng)擴大河道規(guī)?；蛟黾拥添敻叱?，確保河道斷面滿足防洪排澇需要。部分河道的規(guī)劃斷面型式見圖10。

圖10 部分河道規(guī)劃斷面示意

4.6.4 河湖生態(tài)水量控制

根據(jù)規(guī)劃區(qū)作為未來城市中心的定位，河道景觀功能及水質(zhì)、生態(tài)要求高，但規(guī)劃區(qū)水系洪枯流量差異大，且支流源頭枯季無大型水庫等穩(wěn)定水源，因此，根據(jù)周邊水源情況制定合理的補水方案和補水路徑，見圖11、圖12。

圖11 補水路徑示意

圖12 補水方案示意

根據(jù)現(xiàn)狀資料及調(diào)查分析，除降雨徑流外，規(guī)劃區(qū)現(xiàn)有補水水源主要有再生水水源和調(diào) 水水源，其中再生水水源為新建污水處理廠的達標(biāo)尾水和新建能源站的退水尾水。調(diào)水水源根據(jù)周邊可用水源，以湘江和雙牌灌渠作為水源。

5 結(jié) 語

本項目在規(guī)劃層面上，將海綿城市建設(shè)指標(biāo)融入到各涉水專項規(guī)劃中，并加強各涉水規(guī)劃間的協(xié)調(diào)聯(lián)動，從水資源、水安全、水環(huán)境、水生態(tài)四方面著手，實現(xiàn)了修復(fù)城市水生態(tài)、涵養(yǎng)城市水資源、改善城市水環(huán)境、提高城市水安全的多重目標(biāo)，構(gòu)建了規(guī)劃區(qū)水系統(tǒng)的格局。