國外多功能調蓄公園案例研究與建設方法初探

朱一文，張瑞達

(北京市首都規劃設計工程咨詢開發有限公司，北京 100031)

1 概述

2013 年習近平總書記在中央城鎮工作會議首次提出海綿城市理念，隨著30 個試點城市的建設探索，以及借鑒學習國外相關的雨洪管理經驗，總結得出了適合我國各地方的建設模式。俞孔堅[1]等主要從宏觀、中觀及微觀三個層次論述了海綿城市在城市建設各個階段的要求。國內外在雨洪管理的理念和建設方面大同小異，多功能調蓄公園的規劃建設研究在我國卻是鳳毛麟角，我國學者車伍也僅從市政專業的角度定義了多功能調蓄公園，而對于多功能調蓄公園在城市建成區的空間布局的選擇、服務多大的匯水區面積、徑流通道的界定和規劃布局以及與城市土地利用和道路交通規劃等相關規劃的有效銜接問題的研究卻沒有查閱到相關文獻。本文基于奧克蘭城市建成區對現狀的體育公園進行更新改造來應對極端降雨事件的案例，初步探討適合我國現階段城市應對極端降雨事件的多功能調蓄公園的規劃建設方法[2]。

2 項目概述

2．1 項目更新改造的背景

奧克蘭桑尼努克公園更新改造項目位于奧克蘭桑尼努克社區，社區用地面積大約4 km2。通過對區域進行雨洪模型模擬顯示該區域有嚴重內澇風險，同時政府部門也收到了關于該區域的內澇情況報告，綜合考慮到該區域居民的居住安全及緩解對下游區域雨洪壓力，奧克蘭委員會組織相關人員編制了桑尼努克公園更新改造計劃[3]。

2．2 研究區及更新改造范圍

桑尼努克公園位于奧克蘭北岸市的瓦勞流域(The Wairau catchment) ，流域面積大約在13 km2，整個匯水區分為三個子匯水區[4]。桑尼努克公園現狀是一個橄欖球運動場，占地面積約8．31 ha，公園服務的子匯水區面積約1 km2。項目更新改造的面積約40 ha，包括公園場地改造、學校運動場地改造、社區服務中心改造、臨近的低洼地及公園的上游用地改造以及銜接公園的徑流通道改造(見表1，圖1) 。

表1 桑尼努克社區應對雨洪風險改造項目清單

圖1 桑尼努克社區應對雨洪風險改造項目位置圖

2．3 公園改造的目的

公園更新改造的目的是為了減輕公園周邊以及下游區域的洪澇災害程度，提高公園周邊的土地開發潛力和有利的外部性，提升城市的安全性，改善建成區雨水基礎設施的配建水平，利用雨洪調蓄公園改建提升城市的最大洪水救濟潛力，即減緩匯水區的雨洪峰值的能力。

2．4 公園改造后成效

工程完工后，總體上可以消除公園附近區域的5 處居民點、社區中心和托兒所附近地區頻繁雨洪淹沒困境，可以消除10 a 一遇降雨事件中的4 座建筑物和百年一遇降雨事件中的15 座建筑物的洪水淹沒狀態，公園下游的洪水峰值和流量也將大大降低[5]，如圖2 所示。

圖2 桑尼努克公園改造前后對比圖

3 多功能調蓄公園遴選與調蓄規模確定方法

3．1 多功能調蓄公園遴選方法

多功能調蓄公園遴選前期需對雨洪區進行雨洪風險評估，雨洪風險評估分為初步洪水評估和詳細的洪水災害模型試驗。初步洪水評估是對整個建成區進行百年一遇的雨洪評估。在整個建成區的尺度上主要采用了5 m×5 m 柵格數據，柵格數據的大小取決于結構化或非結構化網格，結構化網格使用規則的網格大小，通常是正方形大小，非結構化網格可能具有不規則的尺寸和形式[6]。初步洪水評估的條件是假設地面為不透水表面，將所有的降雨看作地表徑流，模型中不包括主要的雨水系統即管道、河流、池塘、排水渠等。初步洪水評估不能作為評估洪水風險的正式機制，只能作為下一步確定高風險雨洪評估區域的優先度的依據[7]。而詳細的洪水災害模型試驗是在初步洪水評估中的基礎上，對高風險洪澇區域進行詳細的洪水災害評估。詳細的洪水災害模型一般采用2 m × 2 m 柵格數據(奧克蘭行業標準) ，模型中包括所有的排水基礎設施，即管道、河流、涵洞、排水渠、池塘。同時政府專家代表會針對詳細建模的輸出數據進行審查，以確認數據的有效性，數據有積水水深、積水范圍。另外還會安排工作人員到模擬的洪澇區域現場核實，主要工作是對現場建筑的室內外高程進行實地測量后與模型模擬數據對照，把標高低于模擬數據的建筑區域標紅。

基于雨洪風險評估結果，工作人員需要對洪泛區內的現狀公園進行條件比選，基于雨洪模擬結果和歷年洪水發生情況資料比對分析，來判定公園在百年一遇的設計降雨中是否有用地已處于淹沒狀態且主要的徑流流經公園用地區域。結合現狀公園可改造的空間容量綜合確定多功能調蓄公園改造方案(見圖3) 。

圖3 洪泛區與徑流識別圖

3．2 公園調蓄規模確定方法

根據奧克蘭地區委員會的技術出版物(TP108) 中提供的方法，需對已經進行建筑工程后的場地進行土壤滲透測試，以確定適當的綜合徑流曲線數，在未開發的場地土壤的入滲率低于2 mm/h，結合現有的降雨量資料，通過數學計算得到徑流量，結合上述的徑流估算值耦合，最終確定多功能調蓄公園的調蓄規模。在奧克蘭桑尼努克公園的更新改造項目中，工程師首先選取了3 個調蓄容量值，通過運用多指標評價方法，結合雨洪模型模擬耦合的數據得到最佳的公園調蓄容量值，多指標主要包括在10 a 一遇和100 a 一遇的降雨量中減少淹沒建筑的數量、積水深度的減少量和調蓄公園的填挖方的量級。

4 銜接多功能調蓄公園的徑流通道識別和改造方法

銜接多功能調蓄公園的徑流通道識別主要使用GIS工具進行空間計算，利用數字高程模型(DEM) ，柵格尺度為2 m×2 m 的網格。通過GIS 中的填洼工具填充所有的洼地，使用流向工具計算每個單元的流向，運用流量工具統計分析上游匯水區的面積，假如上游匯水區面積大于2 000 m2時將使用流向繪制徑流通道[8](見圖4) 。Kettle[9]等學者認為除非經過管道輸送，否則集水面積大于2 ha 的陸上徑流路徑通常可以視為溪流，通過剔除溪流就得到了陸上徑流通道，但是考慮到該方法是基于數字地形模型計算的，并沒有考慮建成區在建設過程中的地表結構，因此需要對模型模擬后的陸上徑流路徑進行現場的核對，以確定建筑物和圍墻等結構對徑流通道阻礙的影響，根據現場的調查，合理規劃設計徑流通道。

圖4 陸上徑流地圖繪制步驟圖

銜接調蓄公園的徑流通道需結合模型模擬的水文徑流地圖，安排工程人員去現場校核提出改造方案。具體的改造方案有以下幾種情景:1) 遇到建筑物等不可改造物阻礙徑流路徑，可就近在開敞空間規劃設計一條新的徑流路徑，以銜接原有的徑流系統;2) 遇到圍墻等可改造物阻礙徑流路徑，可在圍墻底部設置150 mm 高，4 m 長的槽口以允許雨水徑流通過;3) 徑流匯至道路上時，可在人行道及路緣石沿徑流方向留出6 m 長，坡度2%的徑流通道。同時在與公園銜接處，留出徑流豁口，確定銜接處徑流入口高程，以此高程為基準調整城市次干道的高程(見圖5)。

圖5 徑流通道改造細節圖

5 奧克蘭桑尼努克公園更新改造對我國多功能調蓄公園建設的啟示

5．1 規劃引領，實施多尺度規劃控制

總體規劃階段應借助GIS 技術，分析確定在城市建成區范圍內的雨洪風險區，對風險區進行等級劃分，分別為高風險區、中風險區和低風險區。依據風險區的等級制定區域的極端降雨事件的雨洪控制近遠期建設時序方案。在調整城市建成區的總體規劃時，應著重布局中高風險內澇區域的公園調蓄空間和徑流通道空間的位置以及確定調蓄公園的調蓄規模，對徑流通道流經區域的周邊的用地和高程進行適當的調整，以滿足徑流通道的順暢。在編制建成區控制性詳細規劃階段，依據總體規劃確定的調蓄公園和銜接的徑流通道的空間布局，進行詳細的高程點位控制、徑流通道的線位控制以及對周邊的道路斷面、坡度變化點、道路交叉口和匯流路徑交叉口等關鍵節點控制。在修建性詳細規劃階段，安排工程技術人員，對現場進行詳細的測繪和調查，編制詳細的高程調整方案、徑流通道改造方案和調蓄公園改造方案。

5．2 識別現狀，實施多層次評估

隨著城市人口的增長，人與自然及土地的矛盾將日益明顯。在城市開發建設過程中，原有的地形地貌都或多或少進行了改造，河道水系被填埋或歸置于地下暗涵中。政府在對桑尼努克公園進行改造前期就整合了當地的各種有關洪澇風險的信息，把問題聚焦在市民的生命財產安全、極端降雨峰值緩解以及內澇災害減緩等方面上。統籌考慮百年一遇的24 h 的降雨事件的雨洪量與土方挖填量的工程技術經濟方面的因素，選擇合適的公園調蓄空間與容量的設計方案。在區域層面，以初步雨洪評估方法為主，快速識別區域內會發生雨洪內澇的區域，采用多因子評估，確定不同區域雨洪問題處理的工作時序;在社區層面，依據初步的雨洪評估方案確定最需要解決雨洪內澇問題的社區進行詳細的雨洪內澇評估。詳細的雨洪內澇評估主要是梳理出內澇的上下游關系以及找到雨洪的來源，確定合適的場地空間來緩解極端降雨的峰值，規劃建設與調蓄空間銜接的徑流通道;在場地層面，安排相關的工程技術人員去現場核對信息，因地制宜給出合理的方案。

5．3 化零為整，織補城市調蓄空間

建成區的公園綠地主要以市級公園、區級公園、社區公園以及其他專類公園為主，其中市級公園的服務半徑為2 km ～3 km，區級公園的服務半徑為1 km ～2 km，社區公園的服務半徑為500 m ～1 000 m。調蓄空間的集水區面積以100 ha 為宜，對比各類公園服務范圍，社區公園作為社區級的內澇調蓄空間的調蓄功能細胞最為合適，結合建成區主要的徑流通道的骨架，將社區級調蓄功能細胞織補入骨架，形成城市級的調蓄功能的彈性生態機體(見圖6) ，進而協同發揮化零為整的城市公園綠地多功能調蓄的機能。

圖6 城市級調蓄功能彈性生態機體示意圖

5．4 找準問題，營建多功能景觀

桑尼努克公園在改造前是一個具有休閑、游憩以及可提供橄欖球運動場地等功能的綠色開敞空間，可是在極端降雨事件中公園也會面臨被淹沒的風險。問題的根源在哪里。城市在建設過程中，占據了雨水自然下滲、自然存儲的空間。而從建成區中卻很難找到合適的城市用地用于城市的洪澇調蓄，因為隨著城市發展，建成區的用地基本都變得寸土寸金，更新改造的成本非常高，并且牽扯的利益方也很廣，這就為城市建成區的雨洪控制帶來了巨大的阻力。而公園綠地作為城市公共資源，在滿足相關部門的設計規范下，達到公園的觀賞游憩等基本功能的同時，增加一項為應對極端降雨事件而臨時性發揮雨洪調蓄的功能，是城市建成區在雨洪控制方面可優先考慮的可行性方案。多功能調蓄公園在功能分區時可劃分成基本功能區、調蓄功能區和緩沖區三大主要功能區。在設計調蓄功能區時應合理處理與基本功能區在高程、坡度和景觀上的銜接。同時綜合統籌與公園調蓄區銜接的徑流通道和雨洪外排通道的景觀設計。調蓄區除了在雨季發揮調蓄功能，還應依據調蓄空間的大小，適當安排其他供居民休憩的場地，營建調蓄公園多功能景觀。