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近年來，澇災已成為困擾著中國各大城市的新城市病，北京、西安、武漢、長沙、廣州等諸多大城市都陷入了雨季逢雨必澇、內(nèi)陸“看海”的無奈境地，造成城市基本機能的癱瘓和市民生活的極大不便；而另一方面，城市缺水問題同樣突出，中國被聯(lián)合國認定為“水資源緊缺國家”，全國有400余座城市供水不足，其中110個嚴重缺水。造成這種兩難局面的原因，一方面是由于傳統(tǒng)的城市開發(fā)方式建設(shè)了大面積的不透水地面，導致地表徑流增加，聚集時間縮短，給雨洪調(diào)蓄帶來了巨大壓力[1]；另一方面，絕大部分城市應對暴雨的指導思想都是以排為主，要求雨水短時間內(nèi)通過市政管網(wǎng)排入受納水體，導致雨水管道和雨水泵站等排水設(shè)施不堪重負的同時，雨水資源也得不到合理利用，造成水資源的大量流失[2]。   “使雨水盡快遠離城市”的傳統(tǒng)“防水”理念已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代城市的雨洪管理要求，國內(nèi)很多學者開始倡導雨洪資源化管理的思路[3-6]。與洪水為友，將雨水視為資源進行調(diào)蓄利用，對于城市防洪減災、緩解水資源危機、凈化水質(zhì)和補償生態(tài)環(huán)境等方面都具有著重大意義。然而，目前雨水利用尚未納入城市規(guī)劃的正式體系，雨洪調(diào)蓄設(shè)施的規(guī)劃建設(shè)得不到保障，往往滯后于城市發(fā)展；因此，本文希望在總結(jié)國內(nèi)外先進雨洪管理理念的基礎(chǔ)上，從城市規(guī)劃前期開始介入，針對北京市亦莊經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)南拓片區(qū)的開發(fā)規(guī)劃，將雨洪調(diào)蓄系統(tǒng)與城市生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施進行整合，將工程技術(shù)與景觀生態(tài)設(shè)計相結(jié)合，以綠地水系等自然要素構(gòu)建城市“綠色海綿”，探索適應我國大城市雨洪管理要求的雨水資源化景觀途徑。   1.國內(nèi)外雨洪調(diào)蓄理念與實踐   雨洪調(diào)蓄是雨水調(diào)節(jié)和雨水儲存的總稱[7]。從20世紀80年代開始，越來越多的國家和學者開始認識到雨洪調(diào)蓄的作用和重要意義，開始探索和應用新的雨洪管理理念對雨水進行統(tǒng)籌管理調(diào)度和資源化利用。   美國是最早開始雨洪調(diào)蓄研究的國家之一，關(guān)注雨水的收集、儲存和凈化，以提高天然入滲能力為宗旨，注重與植物、綠地、水體等自然景觀結(jié)合的生態(tài)設(shè)計[8]。從20世紀80年代起，美國就對所有新開發(fā)區(qū)強制實行“就地滯洪蓄水”，改建或新建項目的雨水徑流不能超過開發(fā)前的水平[9]。從最佳管理實踐（BestManagementPractice,BMP）發(fā)展到低影響開發(fā)（LowImpactDevelopment,LID），雨洪調(diào)蓄的焦點從大流域轉(zhuǎn)向小流域，借助場地中的景觀要素，通過滲透、過濾、蓄存、揮發(fā)和滯留等天然的水文控制措施，將徑流控制在源頭[10]，減少了暴雨徑流集中管理的需要，且成本更低、具有更好的景觀效應[11]。如今在美國很多地區(qū)，如俄勒岡州、華盛頓州、馬塞諸塞州、弗吉尼亞州、馬里蘭州的一些城市都有雨洪調(diào)蓄的景觀工程，包括雨水塘、雨水濕地、綠色屋頂、雨水花園、街道淺溝等[9]。   德國在20世紀80年代開始逐步建立和完善雨洪調(diào)蓄技術(shù)、行業(yè)標準與管理條例。1989年《雨水利用設(shè)施標準》標志著第一代雨水利用技術(shù)的成熟。各州法規(guī)都規(guī)定除特定情況外降水不能直接排放到公共管網(wǎng)中，城市開發(fā)要實現(xiàn)“排放量零增長”。技術(shù)措施方面主要是采用下凹綠地、植被滲溝等方式，也利用景觀水體收集調(diào)蓄雨水[12]。澳大利亞的水敏性城市設(shè)計（WSUD）是在應對長期干旱的情況下提出的對傳統(tǒng)開發(fā)措施的改進，強調(diào)通過城市規(guī)劃設(shè)計的整體分析來減少對自然水循環(huán)的負面影響和保護水生生態(tài)系統(tǒng)的健康，強調(diào)將暴雨徑流和天然河道作為資源進行利用而不是在暴雨時盡快將雨水排出。其主要思想包括：保護城市中的天然水系，并使其充分發(fā)揮作用；在控制暴雨徑流的同時考慮景觀效應，將城市中的雨水管理、生物棲息、公共休閑和視覺景觀等不同功能用地進行整合；通過天然的洼地蓄水和減少不透水地表比例降低城市的雨水徑流量和高峰徑流量；最小化排水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的費用[13]。   日本建設(shè)省于1980年就曾通過推廣雨水貯留滲透計劃來鼓勵雨水資源的收集利用，致力于補充涵養(yǎng)地下水、復活泉水和恢復河川基流。該計劃得到了民間的廣泛支持，1988年成立的“日本雨水貯留滲透技術(shù)協(xié)會”，吸引了包括住友、大成、日產(chǎn)和三井等84家著名企業(yè)參加。1992年頒布的“第二代城市下水總體規(guī)劃”正式將雨水滲溝、滲塘及透水地面作為城市總體規(guī)劃的組成部分[14]。   相較而言，我國的雨洪調(diào)蓄研究和實踐還處于起步階段，多限于城市小區(qū)尺度，以工程設(shè)施的探討為主，相對缺乏以雨洪管理、水質(zhì)保護和景觀綜合效應為目的宏觀尺度雨洪管理規(guī)劃。[15]但仍有部分學者的研究開啟了整體和多目標解決雨洪問題的嘗試，如董淑秋等人對北京首鋼工業(yè)改造區(qū)進行的雨水利用綜合規(guī)劃[16]，俞孔堅等人從生態(tài)景觀視角對城市雨洪管理系統(tǒng)的研究[17]及城市濕地公園設(shè)計實踐[18]等等。   2.研究區(qū)概況   北京是一個旱澇并存的典型城市，每年的供水缺口在10億m3以上，但其降水總量少且年內(nèi)分布不均，約85%的降水集中在汛期并常以暴雨形式出現(xiàn)，造成頻繁而嚴重的城市內(nèi)澇；同時大量雨水通過排水系統(tǒng)直接排放出境，得不到充分利用，每年約有66%的雨水資源白白流失[19]。本文研究區(qū)北京市亦莊經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)南拓片區(qū)位于北京市東南部大興區(qū)境內(nèi)，六環(huán)路與七環(huán)路之間，是待開發(fā)的城市新區(qū)。研究團隊接受委托，對這一地區(qū)進行總體規(guī)劃前期研究。場地面積約1822.5hm2，主要為分散的鄉(xiāng)村地帶，有大面積農(nóng)田和數(shù)條河流溝渠分布。經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)位于北京市的自然排水方向，地勢低洼，易發(fā)洪澇災害；同時，該區(qū)地下水可供給量又遠小于需求，形成了大面積超采區(qū)。作為北京市亦莊經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)的擴展地帶，未來對該地區(qū)進行城市開發(fā)后，大面積的鄉(xiāng)村和自然基底向城市建成區(qū)轉(zhuǎn)化所帶來的水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和下墊面的變化，將給雨洪調(diào)蓄帶來更大壓力；而城市化后人口和用水量的增加，又將增大對水資源的需求。因此，需要前瞻性地分析雨洪資源化調(diào)蓄利用的方向，通過雨洪利用和景觀生態(tài)設(shè)計結(jié)合的手段綜合解決場地的水危機問題。  #p#分頁標題#e# 3.生態(tài)雨洪調(diào)蓄系統(tǒng)規(guī)劃理念   3.1理念概述   生態(tài)雨洪調(diào)蓄系統(tǒng)作為城市的“綠色海綿”，把雨水直接外排的傳統(tǒng)排水模式向就地滯洪蓄水轉(zhuǎn)變，利用透水鋪裝、植被滲溝、下凹綠地和濕地水體等景觀要素，重建接近自然的水循環(huán)過程，將雨水分散蓄留、逐步凈化和緩慢吸收，一方面增強城市對暴雨的適應能力，一方面利用雨洪水恢復濕地系統(tǒng)，營造具有多種生態(tài)服務(wù)的城市生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施。   3.2技術(shù)路線   本規(guī)劃從場地的生態(tài)安全格局分析出發(fā)，判別在城市開發(fā)過程中需保護和維護的關(guān)鍵斑塊和景觀廊道，再結(jié)合生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施布局制定雨洪調(diào)蓄系統(tǒng)的宏觀空間骨架；進一步配合城市道路定線和小區(qū)地塊劃分，逐層細化雨水管理區(qū)的結(jié)構(gòu)和雨水控制指標，并對系統(tǒng)的雨水承載容量進行驗證。   3.3格局構(gòu)建   景觀生態(tài)安全格局理論認為，景觀中有某種潛在的空間格局，被稱為生態(tài)安全格局（簡稱SP），它們由景觀中的某些關(guān)鍵性的局部、位置和空間聯(lián)系所構(gòu)成，對維護或控制某種生態(tài)過程有著異常重要的意義[20]。根據(jù)生態(tài)安全格局理論，建立阻力面，對場地進行雨洪過程分析、風沙過程分析、生物過程分析和游憩過程分析，疊加生成場地的綜合生態(tài)安全格局（圖3）；以生態(tài)安全格局中優(yōu)先保護的高安全格局為主體，結(jié)合場地主要林網(wǎng)水系強化生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的連通性，形成以生態(tài)廊道為核心的場地生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施（圖4）；從雨洪管理要求出發(fā)，以生態(tài)廊道為骨架，布置匯水廊道、水系和儲水綠地，構(gòu)建出場地雨洪管理設(shè)施空間格局（圖5）。   3.4系統(tǒng)設(shè)計   在生態(tài)雨洪調(diào)蓄系統(tǒng)中，設(shè)定以三個層次的雨洪管理區(qū)分別對應三個層級的雨水控制要求：三級管理區(qū)控制36mm/h（一年一遇）降雨；二級管理區(qū)控制45mm/h（兩年一遇）暴雨；一級管理區(qū)控制50mm/h（三年一遇）暴雨。在各級管理區(qū)配備相應設(shè)施，形成從地表徑流源頭開始層層滯蓄、逐級消減的雨洪調(diào)蓄體系。根據(jù)現(xiàn)狀場地地形、道路及林網(wǎng)溝渠分布，考慮未來城市開發(fā)對地塊分割的要求，進行集水區(qū)劃分。由于實際情況差異，場地中集水區(qū)面積大小不一，為便于后期核算，將其作近似化處理，得系統(tǒng)中共含9個一級管理區(qū)；每個一級管理區(qū)下轄4個二級管理區(qū)，共36個；每個二級管理區(qū)下轄8個三級管理區(qū)，共288個。   3.5用地指標   一二級雨洪管理設(shè)施主要依托新城公共綠地進行建設(shè)，依據(jù)城市規(guī)劃建設(shè)用地標準和生態(tài)廊道寬度設(shè)置要求，設(shè)定一級雨水設(shè)施占地11%，二級雨水設(shè)施占地4%，共計15%；刨去區(qū)域道路廣場用地占地約15%后，三級管理片區(qū)共占地約70%。三級雨洪管理設(shè)施依托小區(qū)內(nèi)綠地進行建設(shè)，而北京市相關(guān)規(guī)定要求小區(qū)綠地面積不少于30%，故設(shè)定三級管理區(qū)內(nèi)部雨洪管理設(shè)施占地30%，不透水地面占45%，透水鋪裝地面占25%。   4.生態(tài)雨洪調(diào)蓄系統(tǒng)容量分析   4.1暴雨攔蓄能力   4.1.1計算方法與關(guān)鍵參數(shù)   （1）產(chǎn)流分析   根據(jù)生態(tài)雨洪調(diào)蓄系統(tǒng)的運作原理，三級管理區(qū)中，徑流由鋪裝地面向綠地匯集；三級管理區(qū)超量溢流和鄰近道路廣場地面徑流向二級雨水設(shè)施匯集；二級管理區(qū)超量溢流和鄰近道路廣場地面徑流向一級雨水設(shè)施匯集。徑流量計算采用公式Qr=0.001ΨAH，式中Ψ為徑流系數(shù)，A為集雨面積（m2），H為降雨量（mm）。   （2）徑流系數(shù)   降雨徑流過程主要受降雨過程和下墊面變化的影響[22]。按照城市地區(qū)土地利用的性質(zhì)，將研究區(qū)下墊面進行概化，分為不透水地面、透水鋪裝和綠地三類，其徑流系數(shù)分別為0.9、0.38和0.15[23]。得到各類地面單一徑流系數(shù)后，采用公式Ψ=∑Ψi×（Si/S）可計算各區(qū)域綜合徑流系數(shù)，其中Ψi為i類地面單一徑流系數(shù)，Si/S為i類地面占總面積的比重。 （3）集水區(qū)面積   根據(jù)生態(tài)雨洪調(diào)蓄系統(tǒng)用地構(gòu)成，計算得單個三級管理區(qū)集水區(qū)面積為4.43hm2，單個二級管理區(qū)集水區(qū)面積為39.49hm2，單個一級管理區(qū)集水區(qū)面積為202.5hm2。   （4）降雨歷時   城區(qū)雨水具有流程短、匯流速度快的特點，因此，不同于水利河道防洪計算中所采用的6h、24h甚至7h的長歷時降雨過程，城市水文學計算中所采用的降雨歷時一般不超過6h。根據(jù)北京城區(qū)暴雨積水的相關(guān)報道和實際經(jīng)驗，本文選擇1h降雨歷時進行分析。   （5）下凹綠地深度   蔡劍波等人的研究表明，下凹綠地可以顯著降低短期強降雨條件下地面的徑流深度和徑流系數(shù)。但城區(qū)低洼綠地深度一般不超過150mm，否則高差過大，積水比過深，容易影響植物生長和居民活動[24]。   （6）蒸發(fā)與下滲   一般在降雨過程中，蒸發(fā)蒸騰量很少，可以忽略不計[15]。土壤下滲方面，根據(jù)武敏等人在本文研究區(qū)上進行的土壤水分入滲試驗，研究區(qū)地塊的砂質(zhì)壤土穩(wěn)定入滲率為85.8mm/h。   4.1.2系統(tǒng)雨洪調(diào)蓄指標   由于生態(tài)雨洪調(diào)蓄系統(tǒng)要成為“綠色海綿”，實現(xiàn)就地消減和滯蓄雨水，所以進行系統(tǒng)雨洪調(diào)蓄指標估算時，將傳統(tǒng)城市建設(shè)情境下各級雨水管理區(qū)所產(chǎn)生的徑流作為“綠色海綿”所需吸收的容量，以實現(xiàn)開發(fā)前后徑流“零增長”的目標。因此，依據(jù)場地雨洪過程分析和各級雨洪管理區(qū)設(shè)置的雨量控制等級，得出系統(tǒng)雨洪調(diào)蓄指標如下：一級管理區(qū)內(nèi)“綠色海綿”的構(gòu)造主體為大型溝渠。場地內(nèi)大型溝渠總長約為30km，現(xiàn)狀水位很低，部分為干渠，河道寬度在5m~8m之間，占地面積約在0.8%~1.3%之間。若充水后水位上漲1m，則溝渠可容納水量為120000m3~210000m3，大于一級管理區(qū)要求的消減徑流總量，不需要新增建設(shè)。二級管理區(qū)內(nèi)“綠色海綿”的構(gòu)造主體為濕地坑塘。若采取深一米的蓄水濕地形式進行建設(shè)，在場地內(nèi)占地比重約需1%~1.5%，低于4%的原始設(shè)定指標。從徑流源頭分散控制和消減總量的目標來看，三級管理區(qū)是整個“綠色海綿”構(gòu)造的核心。#p#分頁標題#e#   4.1.3三級管理區(qū)設(shè)計方案比較   三級管理區(qū)對應的是城市支路劃分的街區(qū)地塊，在新區(qū)開發(fā)過程中可能會采取分塊出讓的形式。由于街區(qū)用地性質(zhì)、建設(shè)條件和景觀要求的不同，其內(nèi)部綠地的占地比重和布置形式將存在一定的差異。因此，為了使三級雨洪調(diào)蓄設(shè)施的布置更具彈性和適用性，對不同設(shè)計條件下三級管理區(qū)的暴雨攔蓄能力進行比較。首先，在設(shè)定的30%綠地率不變的前提下，對不同的下凹綠地率條件下三級管理區(qū)的暴雨攔蓄能力進行分析。可見，綠地布置過程中下凹綠地比重應達到35%左右才能滿足三級管理區(qū)設(shè)計降水標準36mm/h下的暴雨攔蓄要求；當下凹綠地比重高于35%這一門檻值時，將極大提高三級管理區(qū)的暴雨攔蓄能力。其次，在部分有條件地區(qū)或重點防護地區(qū)，綠地率可能高于30%（設(shè)綠地率提高時，不透水地面比率減低，透水鋪裝比率不變），繼續(xù)對不同綠地率條件下三級管理區(qū)暴雨攔蓄能力進行分析。可見，隨著綠地率的提高，三級管理區(qū)內(nèi)地表徑流逐漸減少，綠地可攔蓄水量持續(xù)增加，同樣能使三級管理區(qū)暴雨攔蓄能力顯著提高。最后，對極限條件下三級管理區(qū)暴雨攔蓄能力進行分析。設(shè)綠地率30%的條件下，將綠地全部以下凹形式進行建設(shè)，逆推估算得到三級管理區(qū)可抵御降水標準將可提高到85mm/h，相當于北京市50年一遇的降雨；將綠地率提高到40%，仍將綠地100%以下凹形式建設(shè)，此時三級管理區(qū)抵御降水標準可達到115m/h，超過北京市100年一遇的降水標準。綠地率和下凹綠地比重的靈活變化給三級雨洪管理區(qū)的設(shè)計帶來了較大的空間。在建筑密度較高、綠地建設(shè)空間受限的地區(qū)，可以通過提高下凹綠地的比重來滿足雨洪調(diào)蓄要求；在綠地景觀要求較高、部分種植品種耐水程度較弱，或者綠地上人類活動較密集、不希望大面積積水的地區(qū)，可以通過提高綠地面積、降低下凹綠地比重的方式來滿足雨洪調(diào)蓄要求。   4.2雨水利用潛力   生態(tài)雨洪調(diào)蓄系統(tǒng)將傳統(tǒng)開發(fā)模式下產(chǎn)生的大量雨水徑流就地攔蓄，在減輕市政雨水管網(wǎng)和外圍區(qū)域河道排水壓力的同時，極大提高了雨水的利用程度。在系統(tǒng)設(shè)定的原始目標下，北京市一年一遇強度36mm/h、歷時1小時的單次降雨，三級雨洪管理區(qū)可以實現(xiàn)徑流零外排，總共可集蓄約25.3萬m3的水量；兩年一遇強度45mm/h、歷時1小時的單次降雨，二級雨洪管理區(qū)可以完全攔蓄雨水徑流，在二、三級管理區(qū)內(nèi)總共可集蓄約34.4萬m3水量。這些雨水可以直接通過綠地的天然入滲和凈化能力回補地下水，也可以作為景觀用水或生活雜用水的水源，資源儲量十分可觀。當提高三級管理區(qū)內(nèi)綠地率或下凹綠地比重時，可攔蓄利用的雨水量還將繼續(xù)增加。   5.結(jié)語   生態(tài)雨洪調(diào)蓄系統(tǒng)作為城市的“綠色海綿”，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的雨水治理思路，在有效減輕城市排水負擔的同時，將雨水資源化利用，是解決我國城市當前旱澇并存困局的有益探索。系統(tǒng)的多功能性和可調(diào)整性使其不但適用于城市新區(qū)開發(fā)，同樣也有望逐步融入到中心城區(qū)的改造中，有效提高原有市政排水設(shè)施抵御暴雨的能力，恢復城市地表的天然入滲過程。“綠色海綿”的構(gòu)建，擺脫了單一工程化的視角，與城市生態(tài)安全格局相結(jié)合，從較為宏觀的城市尺度整體性和多目標地解決雨水問題，探索了一條更為生態(tài)的景觀設(shè)計途徑，符合生態(tài)環(huán)境保護及低碳生態(tài)城市發(fā)展的趨勢，具有良好的應用前景。