山地型海綿城市建設(shè)規(guī)劃研究
——以武夷山市城市規(guī)劃為例

何晨陽(yáng)，吳芳芳，林 皓，胡家朋

（1.武夷學(xué)院 海峽成功學(xué)院，福建 武夷山 354300；2.武夷學(xué)院 生態(tài)與資源工程學(xué)院，福建省生態(tài)產(chǎn)業(yè)綠色技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 武夷山354300）

近年來(lái)，隨著城市化的進(jìn)程加快，生態(tài)環(huán)境破環(huán)日益嚴(yán)峻，滲透、慢排的綠色排水基礎(chǔ)設(shè)施演變成封閉、快排的灰色排水系統(tǒng)[1]。排水管網(wǎng)雖然能夠加快雨洪的排放，但一旦超出其承載負(fù)荷，容易發(fā)生內(nèi)澇現(xiàn)象[2]。山地城市地貌復(fù)雜，地形多變，生態(tài)環(huán)境脆弱，降雨產(chǎn)流有別其他城市，洪澇災(zāi)害更易發(fā)生。海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的彈性，下雨時(shí)進(jìn)行吸水、蓄水、滲水、凈水，在需要時(shí)將蓄存的水釋放并加以利用[3-4]；同時(shí)在確保城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實(shí)現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，促進(jìn)雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)[5]。

目前，我國(guó)海綿城市的建設(shè)仍處于探索階段，針對(duì)山地城市新區(qū)的實(shí)踐并不多[6-7]。基于此，本文以對(duì)武夷山市海綿城市建設(shè)進(jìn)行規(guī)劃與研究為例，旨在為山地型海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)者和政府管理決策者提供參考。

1 研究區(qū)概況

1.1 地理位置

武夷山市位于福建省北部，地處閩、贛兩省交界處，全境東西寬70 km，南北長(zhǎng)72.5 km，如圖1所示。東連浦城縣，南接建陽(yáng)市，西臨光澤縣，北與江西鉛山縣毗鄰，全市總面積2 803 km2。

圖1 武夷山市地理區(qū)位圖Figure 1 Geographical location of Wuyishan city

1.2 地形地貌

武夷山市地貌類型復(fù)雜多樣，西部、北部和東部以侵蝕構(gòu)造地貌為主，中部、南部以堆積剝蝕地貌為主，如圖2所示。地形從西、北、東面向中部崇陽(yáng)溪河谷降低，地表結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)向南傾斜的馬蹄形山間盆谷，盆谷底部地勢(shì)起伏較為平緩。地貌類型有中山、低山、高丘、低丘、盆谷和平原等。

圖2 武夷山地形與水文特點(diǎn)Figure 2 The topography and hydrographic characteristics of Wuyishan city

1.3 水文條件

由圖2可知，武夷山市河流均屬閩江水系、崇陽(yáng)溪流域。在構(gòu)造和地形的控制下，河流多沿?cái)嗔寻l(fā)育，主支流成直角交匯，構(gòu)成近似于平行而又向心的網(wǎng)絡(luò)水系。流域內(nèi)主要支流在崇陽(yáng)溪兩側(cè)呈對(duì)稱分布，右邊有東溪、梅溪；左邊有西溪、黃柏溪、九曲溪，境內(nèi)流域面積2 800.14 km2，河長(zhǎng)約116 km。

2 現(xiàn)狀分析與存在問(wèn)題

2.1 生態(tài)環(huán)境條件

武夷山市位于我國(guó)東南沿海地區(qū)，緯度低，離海洋近，受夏季風(fēng)影響時(shí)間長(zhǎng)，雨季長(zhǎng)，夏秋季節(jié)經(jīng)常受臺(tái)風(fēng)影響，帶來(lái)豐富的降水，水量充足。武夷山地形環(huán)境如圖3所示，地勢(shì)崎嶇，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，中部地區(qū)坡度較低，屬于山地城市。不同于重慶蘭州等地城市選址和建筑直接修建在起伏不平的坡地上，而是將城市建筑在低洼地帶。而武夷山整個(gè)地形存在大量坡度大于20°的區(qū)域，由于降雨豐富，降雨產(chǎn)生的地表徑流呈現(xiàn)出產(chǎn)流時(shí)間短、產(chǎn)流量大、匯流時(shí)間和距離短等現(xiàn)象，極易造成徑流速度過(guò)快，沖刷力大等特點(diǎn)，加之山地城市地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、生態(tài)環(huán)境脆弱，極易造成水土流失、甚至滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。據(jù)調(diào)查，全市水土流失占全市總面積的2.1%，其中強(qiáng)度、極強(qiáng)度、劇烈流失面積分別占流失總面積的26.3%、23.8%、21.9%[8]。

由于武夷山產(chǎn)茶，山地開(kāi)發(fā)利用過(guò)度，地表土壤貧瘠，花崗巖、變質(zhì)巖等廣泛裸露，對(duì)雨水的滲蓄能力造成極大的限制。有調(diào)查顯示水域面積因?yàn)槿藶閷⑵洳粩噢D(zhuǎn)化為其他的用地類型以及一些不可避免的自然因素，近二十年減少幅度達(dá)30%[9]。同時(shí)由于地面自然坡降變化為1～5 m（個(gè)別地段達(dá)8 m），水的流動(dòng)性占主導(dǎo)，不利于雨水滲透，地表的排滯能力隨著坡度的增加而劇減，加劇了城市降雨難以滲蓄利用。

圖3 武夷山市生態(tài)環(huán)境Figure 3 Ecological environment in Wuyishan city

2.2 氣候條件

武夷山屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，一年四季境內(nèi)氣候差異較大，年均氣溫19.7℃。春末夏初（5—6月）為雨季，多暴雨，局部地區(qū)經(jīng)常發(fā)生洪澇；多年平均降雨量為1 910 mm，是福建省閩北的高雨區(qū)，而降雨量又隨地形地貌特征分布，從西北向東南和從東北向西南逐漸遞減；一年中，降雨日和降雨量在時(shí)空分布不均衡，主要集中在3—7月，這五個(gè)月降雨量總量占全年的70%，是溪河洪水的主要季節(jié)，有時(shí)出現(xiàn)地區(qū)性雷陣雨和在臺(tái)風(fēng)影響下的降雨，雨后又常發(fā)生旱情，地表植被枯死裸露。這也是造成武夷山洪澇形成的氣候原因。

2.3 城市建設(shè)

在城市建設(shè)擴(kuò)張的過(guò)程中，對(duì)周邊的地形環(huán)境人工改造，導(dǎo)致原有的自然泄洪通道變小或切斷；洼地、池塘被人為填平變成硬質(zhì)人工墊層，原有的泄洪蓄水能力降低。加之武夷山原有的排水基礎(chǔ)設(shè)施承載力低，武夷山市排水分區(qū)與管網(wǎng)建設(shè)情況見(jiàn)表1，污水主干管管網(wǎng)未成系統(tǒng)，支管系統(tǒng)不健全，一些市政道路下污水管道也未完全銜接，污水管網(wǎng)未成系統(tǒng)，導(dǎo)致污水只能排入雨水系統(tǒng)，造成污染，另外管網(wǎng)維護(hù)不到位，導(dǎo)致雨污水管道混接以及管道堵塞淤積較為嚴(yán)重。部分小區(qū)內(nèi)部排水按分流設(shè)計(jì)，但卻未能按分流實(shí)施到位。大部分地區(qū)雨水管網(wǎng)不完善，部分通過(guò)道路邊溝和排水溝、沖溝排出雨水，部分地區(qū)為雨污合流制，雨水進(jìn)入污水處理廠進(jìn)行處理。新規(guī)劃地區(qū)普遍進(jìn)行雨污分流制規(guī)劃，但尚未形成系統(tǒng)，雨水通過(guò)管道進(jìn)入排洪溝和其他水系。

武夷山市老城區(qū)缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃指引，城市“攤大餅”的發(fā)展模式使城市管理和承載空間壓力增大，仍然處于傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)狀態(tài)，林地、園地、農(nóng)田等綠色設(shè)施遭到過(guò)度開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致城區(qū)建筑密度強(qiáng)，可用的綠地面積不足。另外城市的鋪裝設(shè)計(jì)不合理，可滲透路面的城市配套設(shè)施較少，水泥路面仍較多使用。

表1 武夷山市排水系統(tǒng)現(xiàn)狀Table 1 Drainage system in Wuyishan city

3 武夷山海綿城市建設(shè)的思路與對(duì)策

3.1 武夷山海綿城市建設(shè)思路

結(jié)合與海綿城市理念相關(guān)的國(guó)家文件、標(biāo)準(zhǔn)等[10]，制定了武夷山海綿城市建設(shè)思路，如圖4所示。在進(jìn)行城市總體規(guī)劃階段提出武夷山市海綿城市建設(shè)開(kāi)發(fā)策略、原則、目標(biāo)等要求；在控制性詳細(xì)規(guī)劃階段確定控制目標(biāo)和指標(biāo)；在修建性詳細(xì)規(guī)劃階段，確定建筑、道路交通、綠地等工程中各種LID（Low Impact Development）設(shè)施的選擇，空間布局和規(guī)模。最終通過(guò)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行實(shí)現(xiàn)海綿城市的實(shí)施。

結(jié)合對(duì)武夷山市的城市現(xiàn)狀用地特征、生態(tài)環(huán)境條件、交通狀況及城市氣候特征等進(jìn)行充分的調(diào)查研究，分析城市綠地系統(tǒng)、排水系統(tǒng)及自然環(huán)境的限制因素，發(fā)現(xiàn)城市內(nèi)澇存在的問(wèn)題，科學(xué)合理制定LID規(guī)劃設(shè)計(jì)，如排水基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃、海綿載體選擇等。其中排水基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃，做到雨污分流，排放有序，做到不同管道協(xié)調(diào)統(tǒng)一。海綿載體的選擇從功能上可分為水資源和城市配套設(shè)施，在水資源方面做到保護(hù)與改善，防止原有的濕地被破壞污染；在城市配套設(shè)施方面上，可選擇具有滲透、慢排的綠色植被系統(tǒng)，建立滲透水裝置如可滲透路面等，另外構(gòu)建降水調(diào)節(jié)系統(tǒng)以防備在雨量大的時(shí)候能夠及時(shí)分流雨洪的壓力[11-12]。

圖4 武夷山市海綿城市建設(shè)規(guī)劃思路Figure 4 Planning idea of sponge city construction in Wuyishan city

3.2 武夷山市海綿城市建設(shè)對(duì)策

3.2.1 防澇整體格局規(guī)劃

武夷山市洪澇災(zāi)害頻繁，多為山溪性的洪水。為降低洪水帶來(lái)的危害，大部分河流進(jìn)行了人工改造，削弱河流自然的泄洪蓄洪、生物棲息地、美學(xué)等功能。因此，防澇安全格局可利用河流沿岸的緩沖區(qū)、支流、水庫(kù)、濕地等構(gòu)成一個(gè)涵蓄水系統(tǒng)，如圖5所示。從整個(gè)流域出發(fā)，預(yù)留出可供調(diào)、蓄、滯水的洪水宣泄空間，最大限度減少洪澇災(zāi)害的損失，從而達(dá)到安全的目標(biāo)。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn) GB50201-2014》[13]，中心城區(qū)近期防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，景區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，加大堤防工程建設(shè)力度，進(jìn)一步完善東溪、西溪、九曲溪、梅溪、崇陽(yáng)溪穿越城區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)段的防洪堤防工程。健全完善防洪預(yù)警系統(tǒng)，建設(shè)雨、水情采集站點(diǎn)和終端處理中心，防汛水利一體化平臺(tái)，形成防汛用戶管理、防汛工程系統(tǒng)管理、實(shí)時(shí)水情地理信息查詢、臺(tái)風(fēng)路徑查詢、衛(wèi)星云圖查詢、搶險(xiǎn)救災(zāi)管理、汛情信息警報(bào)和災(zāi)情統(tǒng)計(jì)上報(bào)系統(tǒng)等[14]。利用現(xiàn)代化手段，提升信息的收集和處理能力，完善防洪預(yù)案，提高全市的防洪減災(zāi)決策指揮水平。

圖5 武夷山市防澇緩沖區(qū)整體格局Figure 5 Overall pattern of waterlogging buffer zone in Wuyishan City

3.2.2 排水系統(tǒng)的規(guī)劃

排水系統(tǒng)規(guī)劃任務(wù)是推進(jìn)中心城污水收集與處理，減少污染排放，提升城區(qū)水環(huán)境質(zhì)量。規(guī)劃中心城區(qū)污水集中處理率達(dá)到95%以上[13]。推進(jìn)降雨徑流的綜合管理與利用，提升城市生態(tài)排水能力，保障城市排水排澇安全。近期舊城區(qū)采用截流式合流制，遠(yuǎn)期改造為完全分流制；其他城區(qū)均為完全分流制。結(jié)合馬廠洲污水處理廠建設(shè)再生水廠，規(guī)模為2×104m3/d，中心城區(qū)污水再生利用率達(dá)到20%以上，再生水水質(zhì)滿足回用指標(biāo)后用于生態(tài)補(bǔ)水及綠化澆灑。以武夷大道及崇陽(yáng)溪兩側(cè)為主要污水排放通道，布置d400-d1200管徑的污水管網(wǎng)，接入各分區(qū)污水處理廠。一般地區(qū)雨水管道設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為2年一遇，重要地區(qū)取5年一遇，地下通道及下沉式廣場(chǎng)等取10年一遇。充分結(jié)合地形布置雨水管渠，結(jié)合海綿城市建設(shè)，綜合考慮雨水滲透、凈化與排放需求，使雨水經(jīng)過(guò)必要的滲透及凈化后排入水體，如圖6所示。

圖6 武夷山市區(qū)排水系統(tǒng)規(guī)劃前后對(duì)比Figure 6 Comparison of drainage system planning in Wuyishan City

3.2.3 河道的保護(hù)與整治

推進(jìn)水環(huán)境治理實(shí)施崇陽(yáng)溪河道清淤、埋設(shè)兩岸截污管、河道生態(tài)修復(fù)等工程，開(kāi)展初期雨水收集處理工程，完善中心城區(qū)排水管網(wǎng)體系。加強(qiáng)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完善污水處理設(shè)施和生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施（表2、圖7）。保護(hù)中心城區(qū)及近郊 6條主要溪（河）流，包括清獻(xiàn)河、崇陽(yáng)溪、西溪、梅溪、黃柏溪及其流經(jīng)串聯(lián)的風(fēng)貌景觀區(qū)段的傳統(tǒng)生態(tài)文化景觀特征。保護(hù)崇陽(yáng)溪的自然生態(tài)系統(tǒng)，嚴(yán)格控制崇陽(yáng)溪兩側(cè)的環(huán)境容量。城市、村鎮(zhèn)建設(shè)和發(fā)展不得占用河道管理范圍；禁止破壞水域周邊的植被，嚴(yán)禁侵占水面進(jìn)行相關(guān)建設(shè)；保護(hù)現(xiàn)有水系，逐步恢復(fù)對(duì)全局水系組織具有重要作用的已消失的河道；保護(hù)歷史水系和歷史橋梁的名稱；保護(hù)歷史城區(qū)與水系的肌理與空間關(guān)系；地方河道主管部門(mén)會(huì)同文物主管部門(mén)負(fù)責(zé)水系水工遺存（河道、壩、渡口、碼頭、堤防等）的保護(hù)和監(jiān)督管理工作；并對(duì)其他水利設(shè)施等歷史與環(huán)境資源持續(xù)不斷的進(jìn)行考古調(diào)查和研究。在河岸生態(tài)退讓保護(hù)線內(nèi)不得擅自建設(shè)與防洪、水文、交通、園林景觀、取水、排水、排污管網(wǎng)無(wú)關(guān)的設(shè)施。

表2 河道保護(hù)規(guī)劃要求Table 2 Watercourse protection planning requirements

圖7 河道保護(hù)規(guī)劃Figure 7 River protection planning

3.2.4 城市配套設(shè)施的建設(shè)

城市配套設(shè)施的建設(shè)能夠保證防澇整體格局的有效進(jìn)行。雨水通過(guò)具有下滲、滯蓄、凈化、回用的海綿體，最后剩余部分徑流通過(guò)管網(wǎng)、泵站外排，可有效提高城市排水系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，緩減城市內(nèi)澇的壓力[14]。建設(shè)海綿城市，關(guān)鍵在于不斷提高海綿體的規(guī)模和質(zhì)量。各地區(qū)應(yīng)最大限度地保護(hù)原有的河湖、濕地、坑塘、溝渠等海綿體不受開(kāi)發(fā)活動(dòng)的影響；受到破壞的海綿體也應(yīng)通過(guò)綜合運(yùn)用物理、生物和生態(tài)等手段逐步修復(fù)，并維持一定比例的生態(tài)空間[15]。建設(shè)海綿城市要以城市建筑、小區(qū)、道路、綠地與廣場(chǎng)等建設(shè)為載體。比如讓城市屋頂“綠起來(lái)”，綠色屋頂在滯留雨水的同時(shí)還起到節(jié)能減排、緩解熱島效應(yīng)的功效；同時(shí)道路、廣場(chǎng)也可以采用透水鋪裝，城市中的綠地更應(yīng)充分沉下去。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)武夷山市地形地貌多樣，雨季多雨、溪流洪水頻發(fā)，城市內(nèi)澇嚴(yán)重，而非雨季易發(fā)生干旱的特點(diǎn)。結(jié)合海綿城市理念制定武夷山市城市的建設(shè)規(guī)劃，在總體規(guī)劃和控制性詳細(xì)規(guī)劃指導(dǎo)下對(duì)建筑、道路交通、綠地等工程進(jìn)行低影響開(kāi)發(fā)建設(shè)。完善城市市政雨水管線基礎(chǔ)上，對(duì)雨水進(jìn)行積存、滲透；同時(shí)開(kāi)展超標(biāo)雨水徑流排放系統(tǒng)，通過(guò)自然水體、多功能調(diào)蓄水體、行泄通道，用于應(yīng)對(duì)超標(biāo)雨水徑流。加強(qiáng)對(duì)城市藍(lán)線內(nèi)水體及綠地的保護(hù)。規(guī)劃采用透水鋪裝、低勢(shì)綠地、生物滯留系統(tǒng)等低影響開(kāi)發(fā)模式，提高雨水滲透及利用率。通過(guò)低影響開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)年徑流總量控制率達(dá)到75%以上的目標(biāo)。

海綿城市的建設(shè)是城市發(fā)展理念和建設(shè)方式轉(zhuǎn)型的重要標(biāo)志，應(yīng)遵循生態(tài)優(yōu)先原則，結(jié)合自然途徑與人工措施，最大限度實(shí)現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、滲透和凈化，促進(jìn)雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。因此海綿城市的建設(shè)需考慮其復(fù)雜性和長(zhǎng)期性，不同的城市的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)不同，在建設(shè)過(guò)程中應(yīng)該在科學(xué)規(guī)劃的前提下，結(jié)合自身特點(diǎn)因地制宜以慢排，從而改善城市生態(tài)面貌，提高生活質(zhì)量。