海綿園區(qū)作為海綿城市建設(shè)四類工程建設(shè)項目，是海綿城市建設(shè)的重點之一，進行有效地雨水系統(tǒng)規(guī)劃是發(fā)揮其海綿作用的關(guān)鍵。本文以北戴河新區(qū)健康城生物產(chǎn)業(yè)孵化器項目為例，探索了以雨水系統(tǒng)規(guī)劃為先導(dǎo)的綠地系統(tǒng)規(guī)劃方法，為海綿園區(qū)建設(shè)提供新思路。本規(guī)劃項目通過結(jié)合上位規(guī)劃與相關(guān)標準，提出適宜本園區(qū)的低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計方法，制定了包括水生態(tài)、水環(huán)境、水資源、水安全涉及的8項指標要求。提出雨水系統(tǒng)規(guī)劃策略：首先建立多級雨水收集和排放系統(tǒng)，收集屋頂排水和地表集水，在降雨時蓄水，在旱季釋放水分；其次通過因地制宜的調(diào)蓄設(shè)施增加場地蓄水空間，增強園區(qū)的抗洪能力；最后雨水排放系統(tǒng)與交通系統(tǒng)、鋪裝系統(tǒng)、種植系統(tǒng)結(jié)合，在有限空間內(nèi)把場地的海綿作用最大化。方案經(jīng)過模擬，得出園區(qū)經(jīng)過規(guī)劃滿足相關(guān)海綿城市建設(shè)標準，真正做到了“小雨不積水、大雨不內(nèi)澇”，有效控制了城市面源污染，實現(xiàn)了雨水資源的有效回收利用，在有限空間內(nèi)營造了干濕兩用的園區(qū)規(guī)劃。對類似海綿園區(qū)的雨水系統(tǒng)規(guī)劃有借鑒作用。

 

隨著我國城市化發(fā)展進程不斷加快，越來越多的城市地區(qū)都面臨著不同程度的雨洪災(zāi)害和大面積的缺水問題。有關(guān)研究表明，隨著城市發(fā)展，硬化地面的逐漸增多，只有20%的水能回滲到地下，80%全部流走[1]。為了解決上述問題，“海綿城市”理念提出。依據(jù)《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》國辦發(fā)(2015)75號文件[2]，海綿城市是指：“通過加強城市規(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)對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，有效控制雨水徑流，實現(xiàn)自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發(fā)展方式”。

 

海綿城市的建設(shè)途徑主要有三個方面：對城市原有生態(tài)系統(tǒng)的保護、生態(tài)恢復(fù)和修復(fù)、低影響開發(fā)。低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)可以通過對雨水的滲透、儲存、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)輸與截污凈化等功能，有效控制徑流總量、徑流峰值和徑流污染[3]。因此將低影響開發(fā)設(shè)施引入海綿園區(qū)有很強的必要性。

 

項目概況

北戴河新區(qū)健康城生物產(chǎn)業(yè)孵化器項目位于秦皇島北戴河新區(qū)赤洋口片區(qū)，項目占地面積為33.33公頃，園區(qū)包括研發(fā)、實驗、醫(yī)療和技術(shù)服務(wù)、辦公和生活配套六大功能板塊。根據(jù)上位規(guī)劃及產(chǎn)業(yè)功能定位，園區(qū)目標打造成國際領(lǐng)先的科技園園區(qū)，營造集生態(tài)、人性化、多功能為一體的辦公環(huán)境，滿足從事科學(xué)研究、商務(wù)辦公、醫(yī)學(xué)治療等人群對功能空間的需要。

 

場地問題

本工程場地已經(jīng)過工程施工整理，地勢平坦，現(xiàn)狀植被較少。園區(qū)內(nèi)除動漫城原址外其他地上物較少，四周均臨市政道路。通過細致的調(diào)研與分析，總結(jié)出以下現(xiàn)狀問題。

 

水安全問題突出：北戴河新區(qū)屬降雨量季節(jié)分布明顯不均，降水主要集中于6～9月；全年有暴雨日2.6天，也主要集中在7、8兩月[4]。地勢周圍高中間低，地表徑流極易在場地內(nèi)匯集，汛期容易發(fā)生內(nèi)澇。

 

地表水資源緊缺：現(xiàn)狀場地內(nèi)無自然水系，土壤以雜填土、砂土為主，因此雨水下滲快。并且年蒸發(fā)量大于年降水量[4]，因此通過自然方式蓄水較為困難，旱季容易發(fā)生水資源緊缺。除市政給水外，雨水資源是場地唯一可利用的再生水源，雨水的回收利用非常有必要。

 

雨水設(shè)施空間有限：園區(qū)內(nèi)建筑及道路規(guī)劃與標高均已確定，園區(qū)的建筑和主要機動車道總占地面積達26%。在剩余的有限的空間既要滿足停車、集散等硬性空間要求，又要滿足園區(qū)使用者對廣場、綠地等公共開放空間需求。

 

規(guī)劃目標

基于場地的三大突出問題，如表1所示建立適合本海綿園區(qū)的指標體系。指標體系結(jié)合海綿城市建設(shè)績效評價與考核指標、低影響開發(fā)控制指標、綠色建筑評估指標，指引綠地系統(tǒng)和低影響開發(fā)雨水排放系統(tǒng)的規(guī)劃。

 

表1 海綿園區(qū)規(guī)劃指標

 

雨水系統(tǒng)規(guī)劃

通過總結(jié)本項目現(xiàn)狀水問題，雨季容易發(fā)生內(nèi)澇是園區(qū)最主要的問題。方案提出適合于本園區(qū)的低影響開發(fā)設(shè)施雨水系統(tǒng)的規(guī)劃策略：首先建立多級雨水收集和排放系統(tǒng)，收集屋面和地表徑流，在降雨時蓄水，在旱季釋放水分；其次通過因地制宜的調(diào)蓄設(shè)施的規(guī)劃增加場地蓄水空間，增強園區(qū)的抗洪能力；最后雨水排放系統(tǒng)與交通系統(tǒng)、鋪裝系統(tǒng)、種植系統(tǒng)結(jié)合規(guī)劃。方案在有限空間內(nèi)規(guī)劃了干濕兩用的景觀，將海綿作用最大化。

 

1.1 水安全保障規(guī)劃

園區(qū)規(guī)劃從考慮水安全保障入手，首先進行排水組織和豎向規(guī)劃，然后確定雨水調(diào)蓄設(shè)施的選擇、容積與分布，再進行超標雨水徑流排放系統(tǒng)規(guī)劃。

 

(1）園區(qū)排水組織。園區(qū)根據(jù)建設(shè)分期順序為三個大匯水區(qū)，一、三期場地的雨水優(yōu)先向二期場地的中央景觀區(qū)排水，積水超過溢流水位后由雨水管網(wǎng)排入周邊道路的雨水管網(wǎng)。

 

園區(qū)內(nèi)低影響開發(fā)設(shè)施的雨水排放系統(tǒng)的規(guī)劃如圖1所示，按照順序逐級排放。
 

 

圖1 低影響開發(fā)設(shè)施雨水排放系統(tǒng)規(guī)劃

 

(2）園區(qū)豎向規(guī)劃。園區(qū)內(nèi)豎向規(guī)劃原則首先保障建筑、停車場的水安全，其次保障道路的水安全。園區(qū)內(nèi)規(guī)劃雨水多級自流排水系統(tǒng)如圖2。豎向規(guī)劃要求如下，建筑周邊標高：建筑底層>入口平臺>一級匯水帶>周邊綠地；道道路、廣場、停車場等場地標高：場地>周邊綠地>二級匯水線；綠地標高：綠地>二級匯水線>三級匯水池。

 

(3）雨水調(diào)蓄設(shè)施規(guī)劃。園區(qū)內(nèi)留給雨水設(shè)施的空間十分有限，因此采用多功能復(fù)合方式。雨水調(diào)蓄設(shè)施主要為中央景觀區(qū)和周邊滯留帶，此外三級匯水池也有調(diào)蓄作用，雨水調(diào)蓄設(shè)施的容積根據(jù)匯水區(qū)內(nèi)凈流量確定，保障園區(qū)內(nèi)“小雨不積水、大雨不內(nèi)澇”。

 

中央景觀區(qū)規(guī)劃下沉廣場，景觀與道路、建筑自然緩坡相連，坡度自然起伏的樹島、草地利用微地形景觀營造。中央景觀區(qū)同時也是碎石雨水滲透區(qū)，收集周邊地塊的雨水，當(dāng)水位超過4.5m標高，雨水由溢流管進入園區(qū)外的市政排水管網(wǎng)。

 

(4）超標雨水徑流排放系統(tǒng)規(guī)劃。每個匯水區(qū)內(nèi)徑流優(yōu)先采用地表自然排水方式收集，其次采用雨水溢流管排水。雨水設(shè)施內(nèi)的溢流口要求比雨水設(shè)施底部至少高15cm，比硬質(zhì)鋪裝至少低5cm。一、二級超標雨水由雨水溢流管連接到三級匯水池，三級匯水池則就近連接中央景觀區(qū)和周圍滯留帶。當(dāng)中央景觀區(qū)水位超過警戒水位時，超標雨水由雨水管網(wǎng)流入錦繡路的市政雨水管網(wǎng)。

 

(5）暴雨峰值削減與推遲。在暴雨來臨時，高透水率的地表對洪水有很強的消納作用，總徑流產(chǎn)量相比較傳統(tǒng)方案減少，降低和推遲了暴雨峰值。雨水先后進入園區(qū)內(nèi)的多級排水系統(tǒng)和調(diào)蓄空間，園區(qū)內(nèi)容量空間大，減小園區(qū)外城市雨水管網(wǎng)的壓力，有利于保障其他城區(qū)的水安全。

 

1.2 水質(zhì)提升規(guī)劃

園區(qū)內(nèi)的水污染主要來源于城市面源污染，針對徑流的特征規(guī)劃不同的雨水凈化設(shè)施，對城市面源污染進行有效控制，從而提升園區(qū)水環(huán)境質(zhì)量。方案采用多級雨水凈化措施，與植物系統(tǒng)結(jié)合。保障出水可以達到Ⅳ類以上地表水質(zhì)要求。

 

雨水凈化設(shè)施主要包括三級。

 

一級匯水帶由碎石帶和植被緩沖帶組成，先通過碎石進行削減洪峰和初期棄流，然后通過植物草坡進行排水和二次凈化。

 

二級匯水線主要由植草溝、植被緩沖帶組成，對通過的徑流進行預(yù)處理，去除大顆粒污染物并減緩流速，雨水可以通過碎石層儲蓄和下滲。緩坡植被采用蘆葦、狗牙根、麥冬、宿根花卉等。

 

三級匯水池結(jié)合蓄水池和景觀水景的做法，雨水到本區(qū)域后經(jīng)過凈化，水質(zhì)有顯著提升，可回收利用作為水景用水和綠地灌溉用水。

 

1.3 雨水資源利用規(guī)劃

園區(qū)內(nèi)海綿系統(tǒng)匯集的地表水可進行回收利用，雨水利用的主要設(shè)施為散布的三級匯水池、中央景觀區(qū)。低影響開發(fā)設(shè)施對減少園林綠化用水和保護地下水有明顯作用，在降雨期、非降雨期和澆灌綠地時均發(fā)揮作用。

 

在降雨期間，雨水不會從雨水管網(wǎng)直接流走，而是留在雨水設(shè)施內(nèi)，對植物進行澆灌，并通過層層下滲回補地下水。在非降雨期，地下砂石蓄水層則會像海綿一樣釋放水分，供給地表植被。在澆灌綠地時，多余水先流入各級雨水設(shè)施，自動灌溉周邊綠地，有利于節(jié)約園林綠化用水。

 

1.4 水生態(tài)指標校核

水生態(tài)系統(tǒng)通過水專項系統(tǒng)規(guī)劃滿足了透水鋪裝率、年徑流總量控制率目標。

 

(1）透水鋪裝系統(tǒng)規(guī)劃。鋪裝材料的選擇在滿足功能基礎(chǔ)上，優(yōu)先采用透水性材料。自行車和機動車停車場采用透水磚與草地間隔方式；廣場以礫石鋪裝；步行道較為多樣主要材料為透水混凝土、汀步鋪裝等。通過規(guī)劃園區(qū)內(nèi)的透水鋪裝率達到了70.38%，超過要求的50%，綜合徑流系數(shù)為0.46。鋪裝系統(tǒng)在滿足透水率的前提下還考慮了不同空間的特征，實現(xiàn)多樣與變化。

 

(2）年徑流總量控制率。本方案的三級匯水設(shè)施和雨水調(diào)蓄設(shè)施將各個區(qū)域的雨水進行了連通，擴大園區(qū)內(nèi)的雨水蓄水量。園區(qū)內(nèi)下凹綠地率達到65.6%，總調(diào)蓄容積達到8126.92m3，超過指標規(guī)定的30%。經(jīng)計算設(shè)計降雨量為91.2mm。根據(jù)1985～2015年降雨實測數(shù)據(jù)[4],91.2mm設(shè)計降雨量對應(yīng)年徑流總量控制率96.3%，對應(yīng)降雨場次控制96%（年平均降水日數(shù)約為90.5天）。上位規(guī)劃年徑流總量控制目標為85%，對應(yīng)設(shè)計降雨量41.1mm。經(jīng)過數(shù)據(jù)對比，規(guī)劃方案遠超年徑流總量控制率目標。

 

結(jié)論

北戴河健康城生物產(chǎn)業(yè)孵化器園區(qū)規(guī)劃提出了引導(dǎo)海綿園區(qū)規(guī)劃設(shè)計的水生態(tài)、水環(huán)境、水資源、水安全涉及的8項指標要求，提出了以低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)為先導(dǎo)的綠地系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計方法。

 

經(jīng)過雨水系統(tǒng)規(guī)劃，園區(qū)保障下凹綠地率為65.6%，綜合徑流系數(shù)為0.46，調(diào)蓄容積為8126.92m3，設(shè)計降雨量為91.2mm，符合各項指標要求。有效控制城市面源污染，對雨水資源的有效回收利用，實現(xiàn)“小雨不積水、大雨不內(nèi)澇”，并在有限空間內(nèi)構(gòu)建了干濕兩用的多功能綠地系統(tǒng)。(作者：劉瑞琪)