缺水型地區(qū)海綿城市規(guī)劃建設(shè)路徑探索
——以壽光市為例

宋 源，毛 斌

（中國城市規(guī)劃設(shè)計研究院上海分院，上海市 200335）

0 引 言

在巨大的人口規(guī)模和高速城市化進程的背景下，我國城市的發(fā)展面臨種種挑戰(zhàn)，如何協(xié)調(diào)城市發(fā)展和環(huán)境資源稟賦之間的關(guān)系是城市建設(shè)管理者面臨的重要難題之一[1]。2013年12月，習(xí)近平總書記在中央城鎮(zhèn)化工作會議上提出“建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市”。2014年10月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》（以下簡稱“《指南》”），指導(dǎo)各地新型城鎮(zhèn)化建設(shè)過程中推廣和應(yīng)用低影響開發(fā)建設(shè)模式，保障海綿城市建設(shè)的順利開展。

海綿城市建設(shè)在國內(nèi)處于起步和探索階段，需要結(jié)合實際建設(shè)進一步深入討論和研究[2]?！吨改稀肥侨珖ㄓ眯晕募?，但不同城市的水文、氣象、土壤等特征差異較大，其建設(shè)重點和策略也不盡相同[3]。本文以山東省壽光市為例，結(jié)合壽光自然地理環(huán)境特點，探討山東半島半干旱型地區(qū)海綿城市建設(shè)的實施策略和控制要點，為其他類似地區(qū)的海綿城市建設(shè)提供參考和借鑒。

1 現(xiàn)狀概況與問題分析

1.1 本底條件

壽光位于山東省中北部，渤海萊州灣西南岸，地處魯中北部沿海平原區(qū)，屬暖溫帶季風(fēng)區(qū)大陸性氣候。壽光多年平均降水量為591.7 mm，多年平均蒸發(fā)量為1 099.4 mm，干旱指數(shù)為1.8~2.2，具有典型的北方半干旱氣候特征。同時，年際和年內(nèi)降水分布嚴(yán)重不均，多年降水年際變化率為4.30倍，而年降雨量中夏季降雨量占比超過75%，易造成旱、澇和水土流失等自然災(zāi)害。

壽光市內(nèi)有彌河、小清河、塌河、丹河、桂河等大小河及其支流16條，基本上自南向北流入渤海灣。全市河流多為季節(jié)性河流，近二十多年來，由于氣候變化、城鎮(zhèn)建設(shè)等原因，河湖濕地不斷萎縮，正常生態(tài)功能逐步衰退。

1.2 現(xiàn)狀主要問題

1.2.1 水資源極度缺乏

由于特殊的降水條件和上游的大型水利工程影響，壽光市的水資源極度緊缺，多年平均水資源量為3.39億m3，人均水資源占有量為293 m3，產(chǎn)水模數(shù)為15.4萬m2/km2[4]，遠(yuǎn)低于全國平均水平。由于地表徑流對地下水補給量不足，地下水的過度開采形成了大范圍的地下水漏斗。壽光市全市漏斗區(qū)面積已達(dá)1 403 km2，占總面積的64%。全市水系萎縮嚴(yán)重，除彌河、小清河有部分徑流外，其他河道已基本干涸無徑流。

1.2.2 內(nèi)澇隱患逐步升高

長期干旱少雨的氣候特征導(dǎo)致對城市排水安全的重視不足，中心城區(qū)目前已無排水河道。東躍龍河、益壽新河等河渠被侵占填埋，原有水系遭到破壞。工業(yè)排水溝等河渠由明渠改為暗渠暗管，渠道淤積、堵塞現(xiàn)象嚴(yán)重。此外，隨著城市快速擴張，大量硬化地面增加，徑流峰值和徑流量均顯著增加，進一步加劇了城市排水防澇壓力。

1.2.3 水資源利用方式有待優(yōu)化

在水資源稀缺的背景下，城市水資源利用方式尚有較大改善空間。供水量約為多年平均水資源量的90%，水資源總體處于過度開發(fā)的狀態(tài)。非常規(guī)水資源使用程度較低，中水僅供熱電廠回用，雨洪資源未得到充分利用，部分公園內(nèi)還有利用市政自來水補充水資源的現(xiàn)象。

綜上所述，傳統(tǒng)的城鎮(zhèn)化進程導(dǎo)致壽光市水城矛盾極為突出，壽光的城市發(fā)展亟待一種新的城市發(fā)展模式。

2 海綿城市建設(shè)路徑探索

2.1 建設(shè)思路

海綿城市建設(shè)的最終目的不限于建立一套雨水系統(tǒng)或LID設(shè)施建設(shè)，而是城市建設(shè)的一種新理念，從原來水泥城市及雨水“快排”轉(zhuǎn)向現(xiàn)在的“生態(tài)優(yōu)先，彈性排水”[5-6]。

壽光市具有典型的降雨量較少、地下水位低、土壤滲透系數(shù)較大等水文地質(zhì)特征，應(yīng)在構(gòu)建海綿城市的建設(shè)體系過程中予以重點考慮，因地制宜解決城市發(fā)展過程中存在的水系統(tǒng)問題。

基于壽光的現(xiàn)狀實際問題，筆者將壽光海綿城市建設(shè)的目標(biāo)分解為三部分。首先是明確海綿城市建設(shè)指標(biāo)，并進行分區(qū)分層的指標(biāo)分解。其次是保護及改善城市水生態(tài)體系，緩解水資源緊缺的同時提升城市排水防澇能力。再次是以綠地公園調(diào)蓄系統(tǒng)建設(shè)為代表推進雨水資源化利用。

2.2 明確可持續(xù)的建設(shè)指標(biāo)

為明確壽光市建設(shè)海綿城市的核心目標(biāo)和建設(shè)方向，有效指引海綿城市建設(shè)的有序開展，規(guī)劃提出以水資源為導(dǎo)向的壽光市徑流控制指標(biāo)體系（見表1）。

表1 壽光市海綿城市建設(shè)指標(biāo)體系

徑流總量控制率是未來海綿城市建設(shè)成效的考核指標(biāo)，作為本指標(biāo)體系中的核心指標(biāo)，用以加強源頭雨水的蓄積，同時削減徑流峰值和徑流污染。根據(jù)《指南》中全國徑流總量控制率分區(qū)控制圖[7]，結(jié)合壽光實際需求，確定壽光市徑流總量控制率75%，對應(yīng)控制降雨20.7 mm。

在確定核心控制指標(biāo)的基礎(chǔ)上，基于水資源稀缺的特征，本次規(guī)劃還選取了單位面積控制容積、雨水替代城市供水比例、污水再生利用率等針對性指標(biāo)，強化雨水的源頭調(diào)蓄和利用、污水的再生利用，提升非常規(guī)水資源的利用程度，緩解城區(qū)缺水狀況。

2.3 分區(qū)分層落位徑流控制系統(tǒng)

徑流總量控制率是海綿城市建設(shè)的核心指標(biāo)，但由于城區(qū)內(nèi)各片區(qū)的本底條件（實際需求、建設(shè)難度等）均有較大差異，不適宜選用統(tǒng)一的徑流控制目標(biāo)。因此，需要在空間層面對徑流控制指標(biāo)進行分解，因地制宜地指導(dǎo)各片區(qū)的海綿建設(shè)。

通過分析城市用地的建設(shè)狀態(tài)、開發(fā)強度、排水分區(qū)、雨污合流制分布、內(nèi)澇區(qū)分布等要素，進行多因素空間分析，劃定壽光市海綿功能區(qū)。具體為7類，分別是場地徑流與污染控制區(qū)、雨水資源化示范區(qū)、合流制溢流污染削減區(qū)、綜合海綿示范區(qū)、居住區(qū)海綿工程建設(shè)區(qū)、大型綠地雨水徑流污染控制區(qū)、中密度建筑徑流與污染控制示范區(qū)。以城市徑流控制率總體目標(biāo)為基準(zhǔn)，根據(jù)每個功能分區(qū)的差異，確定每個流域單元的徑流總量控制率（見圖1）。

圖1 壽光市海綿功能區(qū)劃分

為了進一步細(xì)化徑流總量控制率，加強與控規(guī)單元的銜接，協(xié)調(diào)下位實施，在每個海綿功能分區(qū)內(nèi)，確定其下屬二級管控單元的徑流總量控制率指標(biāo)，即以分區(qū)指標(biāo)為基準(zhǔn)，考慮規(guī)劃用地屬性和建設(shè)實施難度，確定每個管控單元的指標(biāo)調(diào)整幅度，形成二級管控單元徑流控制目標(biāo)體系[8]（見圖2）?？刂茊卧獌?nèi)有相對獨立的排水系統(tǒng)和相對完整的街區(qū)，單個控制單元平均面積控制在2~6 km2。通過加權(quán)平均計算分區(qū)的年徑流控制率，核算各一級分區(qū)徑流控制率能否達(dá)標(biāo)，進而判斷壽光市整體徑流控制率是否滿足海綿城市建設(shè)目標(biāo)要求。

圖2 二級管控單元徑流控制目標(biāo)分解

2.4 多項工程并舉，恢復(fù)水系生態(tài)功能

河流廊道自身具有提供水源、調(diào)節(jié)小氣候、維持生物多樣性、凈化水體等多重生態(tài)服務(wù)功能，也是海綿城市建設(shè)中需要重點保護和修復(fù)的海綿基底。基于壽光現(xiàn)狀水資源稀缺、水系受損和內(nèi)澇風(fēng)險升高的情況，本規(guī)劃以水生態(tài)修復(fù)為理念，在區(qū)域和中心城區(qū)兩個層面進行水網(wǎng)連通、水源涵養(yǎng)和水系修復(fù)。生態(tài)措施和工程措施并舉，逐步增加生態(tài)水量，恢復(fù)河道生態(tài)功能，提升河道防洪排澇能力。

在區(qū)域?qū)用?，加強區(qū)域水網(wǎng)建設(shè)，優(yōu)化配置地表水資源，增加地表水供水量。首先，壽光市除引黃濟青渠道貫穿東西外，主要河流基本為南北平行分布，具有建設(shè)區(qū)域水系聯(lián)網(wǎng)工程的有利條件，通過水系的溝通連接，形成縱橫交接的藍(lán)道系統(tǒng)，建設(shè)北線-中線-南線三條骨干連接水系（見圖3）。其中，北線包括塌河、彌河、小清河連通工程；中線主要為引黃濟青工程；南線包括溎河、丹河、彌河、益壽新河連通工程。其次，在彌河干流適宜位置建設(shè)河道型地下水庫，充分利用地下儲水空間，實現(xiàn)地表水和地下水的聯(lián)合調(diào)度，增加供水量。根據(jù)水網(wǎng)構(gòu)建的需求，調(diào)蓄外調(diào)水源，近期應(yīng)加快雙王城水庫、清水湖水庫和龍澤水庫的配套建設(shè)，遠(yuǎn)期規(guī)劃新建一座平原區(qū)水庫——新港水庫。再次，實施河渠梯級開發(fā)，選擇有利地形，在彌河下游增建一批攔河工程攔蓄地表徑流，提高河道的調(diào)蓄能力，利用地下水回灌工程增加地下水源地滲補水量，實施地表水、地下水聯(lián)合調(diào)度，改善流域生態(tài)功能，增加洪水資源化地下蓄存量。

圖3 區(qū)域藍(lán)道系統(tǒng)規(guī)劃圖

在中心城區(qū)層面，通過實施河道連通、拓寬疏浚、明渠恢復(fù)等工程，重塑城市水系，恢復(fù)城區(qū)河流水生態(tài)功能。北部東西向開挖聯(lián)通渠道，將益壽新河、東躍龍河等城區(qū)南北向河流連通，形成六河串聯(lián)的水系格局，提升中心城區(qū)水網(wǎng)的調(diào)蓄能力和排水能力。結(jié)合鐵路遺址公園雨水箱涵建設(shè)，合理開挖水系，構(gòu)建連通彌河與張僧河西支的河渠通道。引彌河地表水至張僧河西支東部，形成局部的循環(huán)水系，構(gòu)建圣城街以南地區(qū)的主要排水通道，在構(gòu)筑生態(tài)水系的同時，也營造出良好的景觀效果（見圖4）。

圖4 中心城區(qū)河網(wǎng)水系規(guī)劃圖

結(jié)合河網(wǎng)水系布局，建設(shè)多座節(jié)制閘與橡膠壩，對內(nèi)河的水系進行調(diào)蓄。在旱季時，引彌河河水至城區(qū)內(nèi)河，利用節(jié)制閘和橡膠壩進行水位控制，回補中心城區(qū)地下水，緩解地下水超采造成的生態(tài)破壞。在雨季時，打開節(jié)制閘、放低橡膠壩，將河道的水位進行預(yù)降，騰空出容量滿足城區(qū)排澇需求。

對城區(qū)各河道采取生態(tài)岸線改造，采用自然型護坡和植物纖維網(wǎng)護坡，保障更好的雨洪控制利用和生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。針對以倉圣公園為代表的黑臭水體開展生態(tài)修復(fù)工程，構(gòu)建環(huán)湖濕地，通過控制多級水深、引入本地水生物種的方式提高湖泊水生態(tài)系統(tǒng)的健康性和穩(wěn)定性，利用在濕地中生長的動物、植物、細(xì)菌形成食物鏈，吸附、截留、降解水體中的污染物質(zhì)，恢復(fù)水體生態(tài)系統(tǒng)，維護生物多樣性，提高水體的自凈能力。

2.5 分類實施綠地雨水調(diào)蓄系統(tǒng)建設(shè)

壽光市現(xiàn)狀水資源極度稀缺，但目前非常規(guī)水資源利用仍處于較低水平。綠地系統(tǒng)作為城市建成區(qū)內(nèi)優(yōu)良的調(diào)蓄空間，集蓄積、凈化、回用、景觀等多重效果于一體，是缺水型城市雨水資源化利用的重要載體[9-10]。

在壽光市海綿城市建設(shè)中，中心城區(qū)綠地系統(tǒng)應(yīng)著重發(fā)展“滲、滯、蓄、凈、用、排”六類低影響開發(fā)設(shè)施中的“蓄”“滲”和“用”類技術(shù)，提高雨水資源利用率，緩解水資源緊缺的現(xiàn)狀。規(guī)劃形成公園綠地調(diào)蓄為主，防護綠地調(diào)蓄為輔，生態(tài)綠地、附屬綠地調(diào)蓄相結(jié)合的綠地低影響開發(fā)系統(tǒng)，實現(xiàn)雨水在城市中的自然遷移、低碳循環(huán)（見圖5）。

圖5 公園綠地建設(shè)項目技術(shù)路徑圖

由于壽光降水的季節(jié)性、地下水常年超采和干旱的氣候特征，公園綠地內(nèi)的池塘、湖面的水資源難以得到補充，且現(xiàn)狀通過自來水補充公園景觀用水的做法也不符合“優(yōu)水優(yōu)用”的原則[11]。因此，在利用公園進行雨水調(diào)蓄后，可通過補給景觀用水達(dá)到綠地雨水資源的有效回用。規(guī)劃公園綠地通過采用下凹式綠地、植被草溝、景觀水體、滲透性路面、雨水調(diào)蓄池等工藝，對雨水進行收集、凈化和蓄積[12]。

對于彌河濕地為代表的濱河綠地，重點發(fā)揮其生態(tài)涵養(yǎng)功能，規(guī)劃按多功能城市濕地的模式進行建設(shè)。通過合理的場地設(shè)計，將公園及周邊地塊產(chǎn)生的徑流匯入人工濕地內(nèi)進行末端調(diào)蓄和凈化。同時，也將雨水作為人工濕地的生態(tài)補水，結(jié)合水生植物營造合適的景觀效果。

對于附屬綠地，在城市綠地建設(shè)中所占比重較大，分散范圍廣、建設(shè)空間較為靈活。因此，將附屬綠地作為壽光市海綿城市體系中的“面”狀元素，成為城市各地塊內(nèi)控制雨水徑流的重要場地。

經(jīng)計算，在公園綠地系統(tǒng)徑流總量控制率達(dá)到85%～90%，下沉式綠地率控制在20%～40%，下沉深度為0.1～0.3 m時，年調(diào)蓄總規(guī)?？蛇_(dá)到15.56萬m3，占城區(qū)生態(tài)環(huán)境用水量的31.1%，將有效緩解城市水資源供給壓力。

3 結(jié)語

海綿城市概念自提出以來，逐漸演變成了一種城市發(fā)展方式[13]。海綿城市專項規(guī)劃作為伴隨著海綿城市建設(shè)概念應(yīng)運而生的新型規(guī)劃，是系統(tǒng)性解決城市水問題的協(xié)調(diào)性規(guī)劃[14]，在編制過程中必須重視城市特征把握和因地制宜的策略措施，強化管理落實，重視強制指標(biāo)的確定、與法定規(guī)劃的銜接和落實[15]，避免模式化，增強可操作性。目前不同類型城市海綿城市規(guī)劃與建設(shè)技術(shù)體系的研究與總結(jié)仍需完善[16]，以推動海綿城市理念得到更廣泛的推廣與應(yīng)用。

對于北方缺水型城市如何建設(shè)海綿城市，本項目進行了一次有益的探索。結(jié)合壽光市的水文氣象條件和實際需求，以缺水背景下的徑流控制為核心目標(biāo)，確定了海綿城市建設(shè)指標(biāo)體系，制定了海綿城市建設(shè)策略，提出了海綿城市建設(shè)管控要求，可為以山東半島為代表的北方半干旱氣候地區(qū)的海綿城市規(guī)劃建設(shè)過程提供借鑒和參考。