何宏福
(上海市浦東新區(qū)規(guī)劃設(shè)計研究院,上海 200127)
上海高質(zhì)量的有序發(fā)展離不開科學(xué)的城市規(guī)劃,浦東新區(qū)作為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的引領(lǐng)區(qū),隨著地區(qū)城鎮(zhèn)化的高度發(fā)展,排水矛盾日益突出,其對城市排水安全提出了更高的要求。根據(jù)浦東新區(qū)2035年規(guī)劃,現(xiàn)狀排水系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與國家和上海市要求尚存在較大差距,因此,如何根據(jù)不同地區(qū)的現(xiàn)狀排水基底,編制科學(xué)、有效的排水專業(yè)規(guī)劃顯得尤為重要。通常排水專業(yè)規(guī)劃是由水務(wù)部門牽頭組織編制,而相關(guān)排水設(shè)施的用地規(guī)劃需規(guī)土部門協(xié)調(diào)完成,另外海綿城市的建設(shè)規(guī)劃是由建交委牽頭負(fù)責(zé),這就導(dǎo)致了排水的規(guī)劃與建設(shè)之間存在滯后和脫節(jié)的問題,關(guān)鍵原因在于排水設(shè)施的用地難以得到及時解決。筆者摒棄常規(guī)排水專業(yè)規(guī)劃僅在水務(wù)條線下討論技術(shù)方案的編制思路[1-2],嘗試在地區(qū)開展控詳規(guī)劃調(diào)整契機下,從規(guī)土條線出發(fā),同步考慮水務(wù)部門對排水提標(biāo)的要求以及建交委對海綿城市建設(shè)的需求,以“多規(guī)合一”的規(guī)劃編制思路為導(dǎo)向,積極引導(dǎo)排水系統(tǒng)由“灰色”直排向“灰綠”相結(jié)合的蓄排方式轉(zhuǎn)變,提前引導(dǎo)布局相關(guān)“灰綠”設(shè)施的用地,提升排水專業(yè)規(guī)劃編制的引領(lǐng)性和落地性,逐步引領(lǐng)浦東新區(qū)綠色低碳高效城市排水體系的打造[3-4]。
根據(jù)《上海市浦東新區(qū)國土空間總體規(guī)劃(2017—2035)》,金橋城市副中心位于南北科創(chuàng)走廊,定位為以商務(wù)辦公、文化休閑、會議展示、創(chuàng)意研發(fā)、生態(tài)游憩為主要功能的城市副中心。啟動金橋城市副中心區(qū)域規(guī)劃調(diào)整的動因可歸納為外在驅(qū)動和內(nèi)在訴求兩大方面:外在驅(qū)動是指“十四五”期間浦東推進(jìn)2萬億建設(shè)目標(biāo),推進(jìn)金色中環(huán)發(fā)展,金橋副中心是其中“3+5”重點區(qū)域之一;內(nèi)在訴求是自身轉(zhuǎn)型升級需求。
為了適應(yīng)金橋城市副中心核心區(qū)的建設(shè)發(fā)展,根據(jù)市政府批復(fù)的《浦東新區(qū)Y00-1201單元(金橋副中心核心區(qū))控制性詳細(xì)規(guī)劃局部調(diào)整》,對該區(qū)域開展雨水排水專業(yè)規(guī)劃編制研究,為后期雨水系統(tǒng)達(dá)標(biāo)建設(shè)提供規(guī)劃依據(jù)。規(guī)劃范圍如圖1所示。
圖1 規(guī)劃范圍
本次規(guī)劃所在地區(qū)雨污水系統(tǒng)建設(shè)于20世紀(jì)90年代,現(xiàn)狀雨污水系統(tǒng)主要依托《金橋出口加工區(qū)雨污水管道系統(tǒng)圖》進(jìn)行建設(shè)。
本次金橋城市副中心核心區(qū)所在地區(qū)位于金橋一期雨水強排系統(tǒng)范圍內(nèi)。該系統(tǒng)原規(guī)劃為強排模式,服務(wù)范圍:北起楊高中路、南至川橋路、西起馬家浜、東至曹家溝,服務(wù)面積約為4.89 km2。原規(guī)劃暴雨重現(xiàn)期P=1 a,綜合徑流系數(shù)取0.6,雨水主管沿川橋路、寧橋路、新金橋路、金皖路敷設(shè),經(jīng)位于新金橋路東陸路西北角的金橋1#雨水泵站(現(xiàn)狀規(guī)模為22.4 m3/s)提升后排入曹家溝。周邊主要涉及的金橋二期、金橋生活區(qū)系統(tǒng)(圖2),其設(shè)計暴雨重現(xiàn)期均為1年一遇,綜合徑流系數(shù)均為0.6。
圖2 周邊排水系統(tǒng)范圍
對設(shè)計暴雨重現(xiàn)期1年一遇、3年一遇和5年一遇,采用芝加哥雨型,選取降雨歷時2 h,對金橋一期及周邊排水系統(tǒng)積水情況進(jìn)行模擬,系統(tǒng)積水分布和深度的結(jié)果如圖3所示。整體來說,隨著降雨強度的加大,系統(tǒng)積水區(qū)域明顯增大,積水深度基本都在0.5 m以內(nèi),隨著模擬重現(xiàn)期的提高,積水范圍顯著增加,且主要集中在系統(tǒng)上游區(qū)域。
圖3 排水系統(tǒng)不同重現(xiàn)期下積水風(fēng)險模擬
根據(jù)InfoWorks ICM模型軟件對管道負(fù)荷的模擬情況,當(dāng)暴雨重現(xiàn)期大于1年一遇時,西北側(cè)浙橋路、新金橋路等上游管道充滿度接近1,出現(xiàn)管道至少有一端的水位超過了管內(nèi)頂,主要是因為現(xiàn)狀雨水管起始管徑偏小。東南側(cè)金湘路、川橋路等上游管道充滿度大于1,管段峰值流量大于管段的最大過流能力,開始出現(xiàn)壓力流的情況,主要是因為河道分布在西側(cè),東南側(cè)路網(wǎng)密度偏低,部分上游管線匯水面積偏大。
現(xiàn)狀金橋一期和二期雨水系統(tǒng)均已建成,泵站均無擴容改造空間,在此背景下通過優(yōu)化該地區(qū)及周邊的排水分區(qū)和新建泵站來達(dá)到排水重現(xiàn)期由1年一遇提升到5年一遇的標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)金橋副中心地區(qū)及周邊近遠(yuǎn)期的項目建設(shè)規(guī)劃,對該片區(qū)雨水系統(tǒng)布局改造的制約因素主要包括:軌道交通、地下環(huán)路及隧道、高架立交、高壓走廊、河道水系、現(xiàn)狀雨水干網(wǎng)等。該區(qū)域涉及4條軌道交通,分別為北側(cè)現(xiàn)狀軌道交通9#線、南側(cè)在建的軌道交通14#線以及東西兩側(cè)規(guī)劃的軌道交通26#和21#線。雨水系統(tǒng)改造的干管走向應(yīng)充分考慮與軌道交通線位、站點豎向和平面的相對關(guān)系。根據(jù)金科路地下化和中央公園地下環(huán)路方案,雨水系統(tǒng)應(yīng)采取多片區(qū)分散收集的原則,避免規(guī)劃的雨水管道與地下道路及敞開段在豎向上產(chǎn)生矛盾。雨水系統(tǒng)改造在楊高路段應(yīng)避開高架樁基以及南側(cè)現(xiàn)狀高壓走廊的保護(hù)范圍;規(guī)劃范圍區(qū)域西側(cè)緊貼馬家浜,其他3個方位無現(xiàn)狀及規(guī)劃河道,因此,規(guī)劃新建泵站應(yīng)靠近馬家浜設(shè)置,以解決排水出路的問題。雨水系統(tǒng)的提標(biāo)改造為了能對現(xiàn)有的雨水管道進(jìn)行充分的利用,規(guī)劃雨水截流干管應(yīng)盡量設(shè)置在排水分區(qū)系統(tǒng)邊界,以保障現(xiàn)有的雨水管線能順流接入。規(guī)劃引導(dǎo)建設(shè)項目分布如圖4所示。
圖4 規(guī)劃引導(dǎo)建設(shè)項目分布
區(qū)域排水系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃編制的同時應(yīng)參照上位的海綿城市建設(shè)規(guī)劃,并對接同層次的海綿城市建設(shè)規(guī)劃,但往往排水專業(yè)規(guī)劃與海綿城市建設(shè)規(guī)劃編制牽頭部門不一致,導(dǎo)致規(guī)劃編制存在脫節(jié)現(xiàn)象,相關(guān)綠色調(diào)蓄設(shè)施落地存在滯后性[5]。在當(dāng)前“提標(biāo)控污”雙重目標(biāo)要求下,這就要求水務(wù)、建交、規(guī)土等部門加強聯(lián)動,明確責(zé)任主體,保障區(qū)域水安全、提升區(qū)域水環(huán)境。
根據(jù)《上海市海綿城市建設(shè)指標(biāo)體系(試行)》要求和《浦東新區(qū)海綿城市建設(shè)規(guī)劃(2018—2035年)》引導(dǎo),本次規(guī)劃范圍屬于浦東片174單元,年徑流總量控制率不小于67%,年徑流污染控制率不小于46.9%。
規(guī)劃范圍內(nèi)各類建設(shè)用地綠地率指標(biāo)控制如表1所示。
表1 各類建設(shè)用地綠地率指標(biāo)
根據(jù)區(qū)域控詳規(guī)劃調(diào)整方案,落實相關(guān)雨水泵站及綠色調(diào)蓄設(shè)施用地控制要求,為相關(guān)排水設(shè)施建設(shè)提供用地支撐。
根據(jù)上海發(fā)展對城市排水安全性提出的新要求,上海主城區(qū)(含中心城)及新城,至2035年排水系統(tǒng)設(shè)計重現(xiàn)期應(yīng)達(dá)到5年一遇標(biāo)準(zhǔn);分流制強排系統(tǒng)初期雨水截流應(yīng)達(dá)到≥5 mm的標(biāo)準(zhǔn)。本文規(guī)劃方案著重從提標(biāo)和控污兩個方面進(jìn)行討論。
4.1.1 控詳規(guī)劃
控規(guī)調(diào)整范圍總用地面積為1.47 km2,區(qū)域現(xiàn)狀建成度較高,現(xiàn)狀主要以工業(yè)用地為主,建設(shè)用地占比達(dá)42.9%。根據(jù)區(qū)域的規(guī)劃功能定位,規(guī)劃調(diào)整后主要以公共設(shè)施用地為主,建設(shè)用地占比達(dá)41.9%,區(qū)域總體開發(fā)強度提升,較調(diào)整前規(guī)劃建筑量增加約50萬m2。
規(guī)劃道路系統(tǒng)路網(wǎng)密度較現(xiàn)狀大幅度提升,規(guī)劃范圍內(nèi)現(xiàn)狀地面段金科路規(guī)劃調(diào)整為隧道下穿形式,并以金科路為對稱新增地下環(huán)路,加強道路兩側(cè)貫通。規(guī)劃用地調(diào)整對比如圖5所示。
圖5 規(guī)劃用地調(diào)整對比
4.1.2 排水上位規(guī)劃
根據(jù)《浦東新區(qū)雨水排水規(guī)劃(2020—2035)》,主城區(qū)(含中心城)及新城雨水基本采用分流制強排系統(tǒng),管道設(shè)計暴雨重現(xiàn)期為5年1遇。圖6為浦東新區(qū)規(guī)劃排水模式和排水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃。
圖6 浦東新區(qū)規(guī)劃排水模式和排水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃
區(qū)域排水專業(yè)規(guī)劃編制時需搜集上位的排水系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃、水系和水利專業(yè)規(guī)劃等作為依據(jù),還應(yīng)參照區(qū)域的海綿城市專項規(guī)劃合理布置雨水設(shè)施。同時,還應(yīng)搜集規(guī)劃區(qū)內(nèi)已建排水設(shè)施及管線資料,充分利用已建排水管道,采用經(jīng)濟(jì)有效、切合實際的規(guī)劃方案,針對性地解決區(qū)域排水現(xiàn)狀存在的問題。
該區(qū)域排水專業(yè)規(guī)劃修編以《金橋副中心核心區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃局部調(diào)整》為設(shè)計基礎(chǔ),上位排水專業(yè)規(guī)劃主要依據(jù)《浦東新區(qū)城鎮(zhèn)雨水排水規(guī)劃(2020—2035年)》,同時參照了《浦東新區(qū)海綿城市建設(shè)規(guī)劃(2018—2035年)》,編制時還搜集了區(qū)域相關(guān)的排水系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃和已建、在建排水設(shè)施及管線的相關(guān)資料,為規(guī)劃編制提供有力支撐。
城市排水工程規(guī)劃范圍,應(yīng)與相應(yīng)層次的城市規(guī)劃范圍一致[4]。本次排水系統(tǒng)專業(yè)規(guī)劃的范圍與控詳細(xì)規(guī)劃的范圍基本一致,考慮到原排水分區(qū)以馬家浜為界,優(yōu)化本次規(guī)劃范圍為:東至金湘路、南至川橋路、西至馬家浜、北至楊高中路-金科路-新金橋路,規(guī)劃用地面積為1.34 km2。
金橋副中心地區(qū)建設(shè)年代較早且建成度較高,該地區(qū)已編制過雨水排水專業(yè)規(guī)劃,雨水系統(tǒng)已基本建成,由于城市建設(shè)的時序性,該區(qū)域控詳規(guī)劃修編分期啟動,這就要求本次排水分區(qū)的研究范圍需和周邊現(xiàn)狀建成的排水系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌研究。
城市新建地區(qū)和舊城改造地區(qū)的排水系統(tǒng)應(yīng)采用分流制[6]。根據(jù)該地區(qū)雨水排水上位規(guī)劃,浦東地區(qū)雨污排水系統(tǒng)結(jié)合道路系統(tǒng)規(guī)劃實施得較為完善。因此,浦東新區(qū)基本采用雨污分流的排水體制,本次規(guī)劃修編區(qū)域位于浦東金橋城市化地區(qū),仍采用雨污分流的排水體制。
4.5.1 雨水排水模式
根據(jù)《上海市城鎮(zhèn)雨水排水規(guī)劃(2020—2035年)》,城市化地區(qū)的排水模式主要分為2種,即城市小區(qū)強排水模式和城市自流排水模式。強排模式主要適用于水面率低、開發(fā)強度較高地區(qū),中心城區(qū)基本都采用這種排水模式。自排模式則主要適用于河面率較高且河網(wǎng)分布均勻、地面高程相對較高的地區(qū)。
本次規(guī)劃范圍內(nèi)雨水采用強排模式,原因主要有2點。①根據(jù)區(qū)域水系規(guī)劃,規(guī)劃范圍內(nèi)水域面積約為0.05 km2,規(guī)劃河面率為3.21%。規(guī)劃范圍內(nèi)僅有一條南北向的馬家浜,距離規(guī)劃范圍外東側(cè)的曹家溝約為2.5 km,水面率較低且河網(wǎng)間距不滿足自排要求。②規(guī)劃范圍內(nèi)河道的最高控制水位為3.75 m,大部分的地塊現(xiàn)狀地面高程為3.9~4.4 m,地面與水面高差較小,不利于雨水自流排放。
4.5.2 規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)
雨水管渠采用的設(shè)計管徑由雨水設(shè)計流量確定。雨水流量的計算應(yīng)遵循《室外排水設(shè)計規(guī)范》中所規(guī)定的雨水流量計算公式,如式(1)[7]。
Q=q×Ψ×F
(1)
其中:Q——雨水設(shè)計流量,L/s;
q——設(shè)計暴雨強度,L/(s·hm2);
Ψ——徑流系數(shù),采用0.5;
F——匯水面積,hm2。
上海地區(qū)設(shè)計暴雨強度如式(2)~式(3)。
(2)
t=t1+t2
(3)
其中:P——設(shè)計重現(xiàn)期,a;
t——降雨歷時,min;
t1——地面集水時間,t1=5~15 min,min;
t2——管內(nèi)雨水流行時間,min。
現(xiàn)狀地區(qū)徑流系數(shù)較高,本次控規(guī)所在地區(qū)(金滬系統(tǒng)范圍)將整體開發(fā)改建,建議本次控規(guī)調(diào)整地區(qū)結(jié)合地塊開發(fā)改建等,實施海綿城市、低影響開發(fā)措施,降低地區(qū)徑流系數(shù),控制地區(qū)綜合徑流系數(shù)為0.50。
根據(jù)雨水排水上位規(guī)劃及《上海城鎮(zhèn)排水管道設(shè)計規(guī)范》(DG/TJ 08-2222—2016)本次規(guī)劃范圍內(nèi)雨水排水設(shè)計暴雨重現(xiàn)期采用5年一遇標(biāo)準(zhǔn),如表2所示。
表2 雨水管渠設(shè)計暴雨重現(xiàn)期
根據(jù)區(qū)域現(xiàn)狀已建強排系統(tǒng)管網(wǎng)布局以及上述對邊界條件分析,結(jié)合現(xiàn)狀與規(guī)劃路網(wǎng)情況,采用多系統(tǒng)聯(lián)合提標(biāo)、復(fù)合系統(tǒng)重新拆分的改造思路,將現(xiàn)狀的金橋一期和金橋二期2個強排分區(qū)劃分成3個強排分區(qū),科學(xué)合理地解決了現(xiàn)狀強排分區(qū)排距過長,起始排管管徑偏小的問題。本次規(guī)劃范圍位于新增的金滬強排分區(qū)內(nèi)(圖7)。
圖7 規(guī)劃排水分區(qū)調(diào)整
金滬強排系統(tǒng)只有西面臨河,考慮到地下環(huán)路和金科路隧道對排水系統(tǒng)的阻隔,經(jīng)深入分析本系統(tǒng)雨水總管沿金湘路、川橋路、金滬路敷設(shè),遠(yuǎn)期金科路西側(cè)雨水分散分片收集后匯入東側(cè)雨水總管,結(jié)合雨水總管走向,規(guī)劃新增雨水泵站臨馬家浜設(shè)置于金科路和錦繡東路交叉位置,雨水泵站應(yīng)增設(shè)初雨調(diào)蓄池以逐步達(dá)到控污的目的。
雨水管渠的走向宜充分順應(yīng)地形趨勢,盡可能順坡排水;管道布置時應(yīng)充分考慮規(guī)劃地塊地面高程、規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的河道常水位、最高控制水位、規(guī)劃泵站內(nèi)相關(guān)設(shè)計標(biāo)高等[8]。雨水管網(wǎng)布局盡量縮短最不利排水點到泵站的距離,減小管道埋深,增強規(guī)劃的合理性和可實施性。圖8為雨水系統(tǒng)布置方案。
圖8 雨水系統(tǒng)布置
本次模型模擬采用InfoWorks ICM軟件,模擬規(guī)劃區(qū)域內(nèi)已建雨水管按照相關(guān)資料數(shù)據(jù)輸入管徑、標(biāo)高、泵站等內(nèi)容,其他規(guī)劃雨水管按照規(guī)劃方案輸入模型。模型初設(shè)條件設(shè)定為泵站集水井最初水位為水泵停泵水位。采用芝加哥設(shè)計雨型作為上海市短歷時設(shè)計雨型,120 min雨型的雨峰位置系數(shù)r=0.405,模擬工況P=5 a,2 h降雨歷時總降雨量為76.4 mm,最大1 h降雨量為58.1 mm。
考慮周邊多系統(tǒng)聯(lián)合提標(biāo)的涉及范圍,繪制節(jié)點和管道狀態(tài)主題圖。
節(jié)點狀態(tài):圓點表示節(jié)點無積水,圓圈的圈數(shù)越多表示積水越嚴(yán)重。
管道狀態(tài):管道運行情況采用最大負(fù)荷值(surcharge rate)來表示,當(dāng)該值<1時,表示管道未超負(fù)荷,管道內(nèi)水位低于管內(nèi)頂,此時負(fù)荷值用水深/管徑的比值來計算;當(dāng)該值=1時,表示管道至少有一端的水位超過了管內(nèi)頂,但是管段峰值流量≤管段的最大過流能力(重力流);當(dāng)該值=2時,管道超負(fù)荷,表示管道至少有一端水位超過管內(nèi)頂,且管段峰值流量>管段的最大過流能力(重力流)。
本模型中導(dǎo)入了現(xiàn)狀保留管道和規(guī)劃擬建管道,未設(shè)置任何調(diào)蓄設(shè)施,泵站排水能力為規(guī)劃規(guī)模。圖9為規(guī)劃管網(wǎng)5年一遇降雨情況下最不利時刻的模擬結(jié)果,結(jié)果顯示,規(guī)劃區(qū)域內(nèi)所有節(jié)點都沒有積水產(chǎn)生,管道的排水能力能滿足地塊最不利時刻的排水需求,整體滿足地塊5年一遇的排水需求。
圖9 5年一遇降雨情況下最不利時刻模擬結(jié)果
結(jié)合排水上位規(guī)劃要求,規(guī)劃至2035年本次規(guī)劃所在金滬系統(tǒng)強排系統(tǒng)灰色調(diào)蓄初期雨水量為0.93萬m3,綠色調(diào)蓄指標(biāo)8.93萬m3。根據(jù)上位海綿城市相關(guān)建設(shè)指標(biāo)的規(guī)劃控制,充分發(fā)揮建筑、道路、綠地和水系等生態(tài)系統(tǒng)對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用,有效緩解城市開發(fā)增加不透水面積造成的徑流總量、徑流峰值與徑流污染等對環(huán)境造成的不良影響。
①源頭減排:強化蓄排,充分利用城市道路綠色設(shè)施、建筑地塊綠色設(shè)施、濱河景觀帶綠色設(shè)施、相關(guān)公建用地綠色設(shè)施等,確保上述各類用地綠地率建設(shè)指標(biāo),逐步實施源頭減排。
②雨水管渠:按照排水上位規(guī)劃的要求,充分利用現(xiàn)狀雨水管網(wǎng),按照新的排水規(guī)范要求新建雨水管網(wǎng)體系,確保雨水管渠“灰色”設(shè)施的托底功能。
③排澇除險:各地塊內(nèi)部亦應(yīng)按照規(guī)范建設(shè)相應(yīng)的雨水收集管渠;市政雨水管網(wǎng)埋深應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)高實施,確保河道和管網(wǎng)豎向標(biāo)高的科學(xué)性;曹家溝、馬家浜上述河道的疏浚應(yīng)納入水利建設(shè)計劃,與地區(qū)開發(fā)同步建設(shè)。
④超標(biāo)應(yīng)急:規(guī)劃范圍內(nèi)深挖金橋副中心中央公園的調(diào)蓄功能、增加分散綠色調(diào)蓄設(shè)施,重點確保金科路隧道的排水安全;周邊河道應(yīng)按照規(guī)劃藍(lán)線盡快實施,拓寬河道,打通斷頭河,提升河道調(diào)蓄能力。
⑤區(qū)域因地制宜采取低影響開發(fā)措施,與此同時,應(yīng)加強相關(guān)職能部門的聯(lián)動,明確地塊、道路、河道、綠化等建設(shè)責(zé)任主體,形成合力確保規(guī)劃科學(xué)落地。
較常規(guī)排水專業(yè)規(guī)劃編制的內(nèi)容,在浦東引領(lǐng)區(qū)打造的背景下,本文意在強調(diào)在規(guī)劃編制過程中“多規(guī)合一”的重要性,科學(xué)有效提升規(guī)劃的引領(lǐng)性和實操性。(1)應(yīng)加強排水規(guī)劃技術(shù)方案與區(qū)域控詳規(guī)劃或?qū)m椧?guī)劃的銜接,為排水設(shè)施落地提供法定支撐。(2)多部門聯(lián)動,加強與海綿城市專項規(guī)劃的銜接。(3)深化技術(shù)方案對排水邊界條件的研究,重視規(guī)劃方案近遠(yuǎn)期的銜接,確保項目建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性和周期性。