深圳太子灣前海片區低影響開發規劃設計研究

楊陳

摘要：指出了城市化發展改變了原有的土地類型，場地開發使不透水面急劇擴張。低影響開發（Low Impact Development，Lid）是雨水管理的一種全新的模式，它倡導維持或恢復場地的自然水文功能，符合可持續發展的要求，也反映了場地開發與環境保護的和諧統一，對中國城市化的可持續發展具有重要的指導意義。

關鍵詞：低影響開發；海綿城市；景觀；場地規劃設計

中圖分類號：TU992

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）13-0088-04

1 項目背景

前海深港現代服務業合作區位于《深圳城市總體規劃（2008-2020）》中所確定的深圳城市“雙中心”之一的“前海中心”的核心區域，定位為未來整個珠三角的“曼哈頓”。深圳太子灣前海片區作為深圳市發展的示范區域，作為深圳市海綿城市建設成片推廣區，爭取至2030年全部符合海綿城市目標要求。筆者針對片區的發展提出基于低影響開發技術規劃的分析與研究（圖1）。

2 現狀分析與策略

2.1 片區內澇

深圳屬亞熱帶海洋性氣候的臨海城市，暴雨發生頻率高，短時強降水或過程雨量偏大的天氣過程容易引發內澇的發生。建設規劃區域內開發強度大，建筑密度高，硬化面積廣，雨水無法下滲，也是引起內澇的重要因素。此外，排水管網的排水能力不足，在地勢低處產生內澇（圖2）。

針對深圳前海及太子灣用地現狀，結合周邊地形、豎向規劃、排水分區等，聯系內澇產生的原因，準確識別內澇問題，針對性提出解決方案。構建多系統模型，應對城市內澇，為太子灣片區和前海片區的豎向設計、排水溝渠設計和局部節點大雨量的道路行洪設計，提供分析支撐。

2.2 土壤返鹽堿的問題

太子灣片區分別于2007年和2013年啟動填海工程，海水對土壤的滲透作用導致植被生長狀況不佳，填海使用的土壤基質鹽堿化嚴重（圖3）。

基地內部土壤基質采用填海造陸，容易封存咸水，保存于原海底巖土層或填土層中的咸水，造成土壤鹽堿化，影響地下水化學性質。

對于填海及周邊的區域，要滯蓄加有序排放，多維度清洗表層土壤。根據土地中鹽堿含量進行綠化分區，針對鹽堿地采取相應的適應和生物修復措施。植被的選取應以苗源充足、成本低廉、抗逆性強、防治費用低為原則。鋪設地下排水管網應考慮濾水排鹽。土壤鹽堿度逐漸降低。

應限制地下水開采、人工補給地下水、充分利用當地雨水資源。采用集雨措施、排鹽工程、土體結構規劃、底泥改性和生物有機肥等相關措施。種植耐鹽堿的樹種以減少地表水分的蒸發、防止土壤表面積鹽，又可以降低地下水位和鹽份，改良土壤的物理性狀，增加有機質和土壤微生物，降低土壤pH值，從而徹底改善周圍土壤和生態環境。

2.3 水質性缺水與雨水再利用

前海片區近5年居民生活用水與商業服務業用水分別占總用水比例的42%和28%，工業用水僅占22%，環衛綠化用水量占1%左右。片區內再生水回用對象除工業用水、綠化澆灑、環衛和道路清掃用水外，回用于沖廁與商業性公共建筑的空調循環冷卻補水具有很大的發展空間。

應合理控制和引導高開發地區不透水用地的地表徑流，通過增加場地蓄和排的能力，輔助再生水的收集與使用。

2.4 太子灣片區沿海污水零排放情況

太子灣片區填海形成的土地地勢較平，透水性較差，缺少排水壓差，一旦遇到天文大潮，加以臺風等疊加，排水難度大、面源污染嚴重、地表洼地蓄水和下滲能力減弱將導致局部大量超標積水（圖4）。此外，填海形成的土地改變了海岸線的長度、形態和地貌，影響地表水的流速和泄洪能力，降水時地表徑流增加，峰值流量增多，峰值出現時間提前，導致大量淡水資源流失和局部水災（圖5）。

應合理設置植物生態淺溝、下凹式綠地，適當采用生態透水鋪裝材料，回補地下水。通過合理的分級導流措施將不同降雨量情況下的超標雨水凈化回用。

3 規劃原則及指導思想

3.1 指標量化可控

規劃將設立目標層、措施層和管理層，將控制指標分解至地塊層面，并對地塊內、道路及公園綠地等海綿措施進行量化建設指引，分級細化海綿管控指標和工程措施。

3.2 措施顯效可見

海綿建設措施的組合的不僅要考慮到能夠到達控制目標，還要考慮其適宜性、經濟性、顯效性，通過多系統模型選擇針對地塊高密度開發、濱海抗鹽堿、污水零外排特點的高效率新技術的海綿措施。

3.3 全流程易核查

研究將規劃、建設、管理、運營、投融資的全流程的技術服務和支撐，通過規劃、導則、審查、實施、評估等環節的介入，達到一張藍圖落實到底的目標，使得海綿建設全流程的各環節能落地易核查。

3.4 全周期可監測

基地海綿城市建設應當從項目的設計階段開始貫穿到施工、管理、運營、維護的全生命周期。在全生命周期內，全程運用全周期的理念，在設計階段結合運維要求，使用持續測量和驗證發現改進機會，對數據進行分析和校正。可以通過不斷檢測生態草溝中不同植物對減緩雨水徑流的不同效果，來調整下一階段應該選擇的合適植物。

4 技術思路

4.1 多系統模型的構建

首先，需要對示范區的現狀水文特征進行模型評估，進而確定海綿建設目標；其次，根據示范區的詳細藍圖規劃，綜合考慮示范區的空間布局、景觀要求、經濟性、維護管理等因素，進行海綿建設設施的初步布局，并進行模型評估；第三，將海綿建設初步方案的模擬結果與海綿建設目標進行對比，根據對比結果進行海綿建設布局方案的優化調整，并再次進行模擬；最后，反復調整直至結果達到海綿建設目標，最終得到海綿建設設施的布局方案。

采用SWMM可有效模擬海綿建設開發模式下的城市區域水文狀態，應對城市內澇，為太子灣片區和前海片區的豎向設計、排水溝渠設計和局部節點大雨量的道路行洪設計，提供分析支撐。為城市區域內各建設項目海綿建設設施的布局與優化提供技術支持和依據。

4.2 片區徑流控制目標和指標體系構建

4.2.1 徑流控制目標的確定

年徑流總量控制率的選取是一個技術指標與產出之間平衡的一個過程。年徑流總量控制率越高，需要的投入也越大。隨著控制率增大，徑流調蓄量也有所增加。

分析基地規劃設計條件和相關參數，結合基地自身特征分析，制定匯水區劃分原則，由淺入深劃分；根據方法選取模型參數。根據本底模型與常規開發模型模擬結果，初步設定規劃目標。通過模型試算的方法，深入研究影響徑流總量和峰值流量的關鍵因素，確定規劃目標值。

4.2.2 徑流污染控制目標的確定

要控制分流制徑流污染物總量，也要控制合流制溢流的頻次或污染物總量。結合深圳市城市水環境質量要求、徑流污染特征等確定徑流污染綜合控制目標和污染物指標，污染物指標可采用懸浮物（SS）、化學需氧量（COD）、總氮（TN）、總磷（TP）等。一般可采用SS作為徑流污染物控制指標，低影響開發雨水系統的年SS總量去除率一般可達到40%～60%。

4.2.3 指標體系構建

為引導和約束開發單元內各建設項目采用低影響開發技術，保障控制目標的實現，針對基地土壤返鹽堿、填海區域的污水零排放、內澇、水質性缺水及雨水再利用的問題， 構建開發引導控制指標體系。初步建議包含但不限于以下指標：年徑流總量控制率、雨水徑流污染物控制率、峰值流量、非傳統水源利用率、土壤鹽堿土鹽度控制指標、內澇控制標準等。

4.3 片區海綿城市控制指標分解

以整體徑流總量控制率及徑流污染控制率為目標，通過水文、水力計算與模型模擬等方法或通過加權平均的方法對年徑流總量控制率進行逐層分解，分解至地塊單位面積控制具體指標。在明確目標可達性后，結合周邊用地、綠地、水域等，確定低影響開發設施，注重用地功能、高效利用現有設施，并將海綿設施進行布局，計算其徑流系數及調蓄容積，據此得出地塊單元內年徑流總量控制率和徑流污染控制率，再通過綜合計算校核整體目標達成情況，最終將控制目標落實。

4.4 基于模型構建的海綿設施多方案比選

海綿建設模型的構建基于示范區詳細藍圖規劃。相比傳統開發模式，海綿建設模式是在示范區的下墊面因地制宜、綜合應用多種海綿建設設施進行雨水徑流的控制。根據示范區用地規劃和雨水管網規劃，結合徑流組織，將示范區劃分為若干匯水區。

海綿建設模型根據基地相關情況定義下沉式綠地、雨水花園、綠化屋面、透水鋪裝、調蓄水箱/水池/模塊、植草淺溝、截留式凈化溢流設施、雨水收集回用設施、污水再生利用設施（處理、管網、調蓄）、地下室覆土、土壤改良、特性植物選育、道路附屬雨水滯蓄凈化設施、排水管網及市政調蓄系統設施等多種海綿建設設施等，對各類海綿建設設施的參數進行設置。針對存水區植被覆蓋百分比、配置土壤層孔隙率、田間持水率、枯萎點選取參數；雨水花園、綠色屋頂、下凹綠地和低影響樹池的土壤水力傳導率等分別取值；路面層孔隙比、蓄水層孔隙比、綠色屋頂的入滲率、排水層中綠色屋頂蓄水率等進行取值。

以達到海綿城市強制性控制要求為目標，綜合考慮海綿設施經濟性、適宜性等因素，對各項海綿設施規模和比例進行方案比選，對設施清單遴選、設施占地面積、設施占下墊面比例進行合理配比，使示范區地塊的設施選擇具有彈性操作空間。

4.5 規劃、建設、管理、運營全生命周期的實施路徑

基于海綿城市規劃成果，建立以數學模型為核心的審查決策支持工具，利用系統化、多情景模擬評估技術手段，對設計方案的綜合效益進行科學評估，從建設伊始即考慮到最終驗收、考核評估、維護管理等問題。

在項目設計階段，提供一套科學、合理、高效的地塊海綿城市建設審批方法，為高規格完成項目海綿城市建設目標提供技術支撐。

項目建設中，通過督導工程實施情況，定時工地巡視，及時發現問題，做好工程施工事中控制。項目完成后，采取合理措施指導工程驗收、試驗，所有工程的驗收必須符合國家相關設計規范、標準的要求，同時滿足工程設計和管理要求，達到海綿城市控制性指標和考核指標。項目運行監測評估階段，制定項目的海綿城市評估體系、模擬與監測布點方案。

提出城市海綿城市建設效益評估的指標體系和效益測算表，能夠為海綿城市建設、投資、運營和決策提供依據。通過從設計、實施、評估一系列流程及控制，最終為項目海綿城市建設提供技術支撐。

5 建設成本和收益的問題

5.1 建設成本

通過《海綿城市建設技術指南》對各海綿設施的估價，可完成海綿城市建設的成本估算。成本的控制在于設計階段對設計的合理把握以及工程施工事中控制。

5.1.1 成本費用

海綿建設結合片區排水工程進行，雨洪管理工程投資都是在排水工程基礎上所增加的投資，包括各種類型的雨水利用設施及其相關的電氣設備和庭院屋面排水系統，但不包括用于裝飾或介紹工程特點而花費的費用。

5.1.2 運營費用

海綿建設成本效益主要體現在項目使用和維護階段，在項目使用所帶來的經濟效益、社會效益和環境效益方面。

5.1.3 維護費用

傳統設施中滯留區和人工濕地的維護費約為建造成本的3%～6%，洼地雨洪管理的低影響開發的維護費約為建造成本的5%～7%。但是，生物滯留區和洼地的大部分維護可以融入到日常景觀維護工作中，不需要特別設備；而濕地和水池的維護則需要大型笨重的設備，用以移除沉積物、油類、廢物以及前池和開放式池塘中生長的植被。

5.2 經濟效益

5.2.1 滲透補充地下水的效益

由于低影響雨水綜合利用的實施，通過增加透水面積、綠化植草面積、滲透管溝、洼地、滲水井等設施，增加了雨水入滲量，有效回補地下水。

5.2.2 因消除污染而減少的社會損失

美國環保署研究結果表明，每投入1元環保費用，可減少3元的環境資源損失，即投入產出比為1∶3。海綿建設資金投入雖然不是完全意義上的環保費，但其減少的環境資源損失也會接近3元。

5.2.3 城市洪澇減緩而減少的損失

城市內澇必然造成不同程度的經濟損失。

5.2.4 土地增值

傳統設計將地上建筑與其他設施分開設計，海綿建設所應用的生物滯留等技術則可以融入景觀設計，實現建筑主體與附屬設施的綜合設計。

5.3 環境效益

海綿建設的雨洪管理技術由于采用了生態化、低能化、可持續運行的設施，不僅能保護開發區域水環境、改善建筑設施外部生態環境、提高建筑物內部的環境質量，還可以減少城市熱島效應，為居民提供舒適的居住和工作環境，并改善城市的生態環境。

5.4 社會效益

海綿城市建設通過城市污水再生回用和雨水資源開發利用，可節約優質水資源，緩解水資源供需矛盾，為城市提供大量環境景觀用水，重建水生態環境，進一步削減污染物排放量、改善水體環境。

另外，海綿建設通過引導建設項目開展城區雨洪利用工作，可降低洪峰流量，維護自然水文循環，增加地下水補給，調節片區氣候，改善區域生態環境。通過規劃實施，引導擬建項目采用低影響開發模式，實現雨水的綜合管理與控制，達到開發建設后徑流系數不增加的目標。

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