西北地區(qū)海綿城市建設(shè)路徑探索——以西咸新區(qū)為例

西咸新區(qū)概況

西咸新區(qū)位于陜西省西安市和咸陽市建成區(qū)之間，轄空港新城、灃東新城、秦漢新城、灃西新城、涇河新城等五個組團。屬溫帶大陸性季風(fēng)型半干旱、半濕潤氣候區(qū)。夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，四季干、濕、冷、暖分明。

根據(jù)臨近的秦都區(qū)國家基本氣象站1960-2014年日最大降雨量和1981-2010年月平均降雨量的統(tǒng)計分析，西咸新區(qū)多年平均降雨量約520mm，其中，7-9月降雨量占全年降雨量的50％左右，且夏季降水多以暴雨形式出現(xiàn)，易造成洪、澇和水土流失等自然災(zāi)害。

西咸新區(qū)是我國首個以創(chuàng)新城市發(fā)展方式為主題的國家級新區(qū)，被國務(wù)院賦予建設(shè)絲綢之路經(jīng)濟帶重要支點、我國向西開放重要樞紐、西部大開發(fā)新引擎和中國特色新型城鎮(zhèn)化范例的歷史使命。2012年以來，西咸新區(qū)將海綿城市建設(shè)作為創(chuàng)新城市發(fā)展方式的重要著力點和突破口，按照低影響開發(fā)理念開展海綿城市建設(shè)探索和實踐。

西咸新區(qū)海綿城市建設(shè)

建設(shè)目標
根據(jù)《指南》中我國大陸地區(qū)年徑流總量控制率分區(qū)，西咸新區(qū)位于Ⅱ區(qū)，年徑流總量控制率目標為80%≤α≤85%。綜合考慮西咸新區(qū)降雨特征、土壤性質(zhì)、建筑密度等因素，結(jié)合已有規(guī)劃和研究，確定年徑流總量控制率目標為80%。
通過搜集統(tǒng)計秦都區(qū)國家氣象站近30年的日降雨(不包括降雪)資料，扣除資料中小于2mm的數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計處理，得出當(dāng)設(shè)計降雨量為15.9mm時，小于該降雨量的降雨總量占總降雨量的80%。故年徑流總量控制率80%對應(yīng)的設(shè)計降雨量為15.9mm，即西咸新區(qū)要實現(xiàn)80%年徑流總量控制率的目標，海綿城市各項設(shè)施需容納單位面積用地上不低于15.9mm的降雨量。

指標分解
海綿城市建設(shè)指標的分解是落實年徑流總量控制率的重要環(huán)節(jié)，是將總量控制目標分解至排水分區(qū)、開發(fā)地塊及海綿設(shè)施等不同層次的設(shè)計和控制指標的關(guān)鍵步驟，分解后的指標能夠有效地指導(dǎo)海綿城市設(shè)施具體的建設(shè)和實施，同時也為后期實施方案的考核評估提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。

下面以西咸新區(qū)海綿城市建設(shè)試點區(qū)域的1號排水分區(qū)為例，介紹指標分解的方法和步驟(表1)。
(1)排水分區(qū)年徑流總量控制率目標初步分解。根據(jù)排水分區(qū)的規(guī)劃用地性質(zhì)、綠地數(shù)量、末端控制設(shè)施規(guī)模等，將西咸新區(qū)年徑流總量控制率80%初步分解至不同的排水分區(qū)。

(2)地塊年徑流總量控制率目標初步分解。以控制性詳細規(guī)劃中每個地塊為單元，按不同用地性質(zhì)對各地塊目標進行初步設(shè)定，保證地塊控制容積之和等于分區(qū)總控制容積。

(3)地塊建設(shè)控制指標初步設(shè)定。設(shè)定各類地塊詳細控制指標，包括下沉式綠地(生態(tài)滯留設(shè)施)的建設(shè)比例，可滲透地面面積比例，生態(tài)綠色屋頂覆蓋比例，不透水下墊面徑流控制比例等。

(4)道路指標初步設(shè)定。鑒于道路的特殊性，其控制指標不宜設(shè)置過高，一般應(yīng)比地塊的指標低。道路建設(shè)控制指標包括下沉式綠地(生態(tài)滯留設(shè)施)的建設(shè)比例，人行道透水鋪裝的建設(shè)比例等。

(5)搭建SWMM模型。利用SWMM軟件，基于地塊、道路、集中調(diào)蓄設(shè)施和規(guī)劃管網(wǎng)構(gòu)建水力模型進行仿真模擬，計算地塊年徑流總量控制率是否可以達到初步設(shè)定的值。根據(jù)計算結(jié)果，結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟分析，依據(jù)總體最優(yōu)化的原則調(diào)整
地塊和道路建設(shè)控制指標，直至達到采用最少的設(shè)施滿足示范區(qū)80%年徑流總量控制率的結(jié)果。

(6)各級指標最終確定。利用優(yōu)化后的模結(jié)果得到每個地塊的控制指標及目標，對每個分區(qū)內(nèi)的各地塊指標進行加權(quán)平均，得到各分區(qū)的控制指標和目標。

通過以上步驟，將西咸新區(qū)年徑流總量控制率80%的目標，逐步分解至各排水分區(qū)、控規(guī)地塊及海綿設(shè)施。在指標分解過程中，需要注意以下要點：舊城更新項目(道路)目標和指標低于新建項目(道路)；按已出讓地塊考慮到協(xié)調(diào)難度，目標和指標低于未出讓地塊；地塊控制指標應(yīng)與控規(guī)確定的建筑覆蓋率、綠地率、容積率等相協(xié)調(diào)。

建設(shè)策略

西咸新區(qū)作為西北地區(qū)的典型城市，屬于半干旱、半濕潤氣候區(qū)，具有降雨量較少、水資源短缺、砂質(zhì)土層較多、土壤滲透系數(shù)較大等水文地質(zhì)特征。在構(gòu)建海綿城市的建設(shè)體系過程中，必須結(jié)合本地特點，因地制宜解決城市發(fā)展過程中存在的水系統(tǒng)問題。

(1)生態(tài)優(yōu)先，強化生態(tài)保護區(qū)的管控和涵養(yǎng)。最大限度地保護原有河流、湖泊、濕地、坑塘、溝渠等水生態(tài)敏感區(qū)，留有足夠涵養(yǎng)水源、應(yīng)對較大強度降雨的林地、草地、湖泊、濕地，維持城市開發(fā)前的自然水文特征。以秦嶺生態(tài)
區(qū)、渭河干支流、渭北淺山丘陵生態(tài)區(qū)為骨干，以自然保護區(qū)、林地、大遺址為基本要素，延續(xù)區(qū)域生態(tài)格局，構(gòu)建“兩帶、三廊、多綠楔”的生態(tài)安全格局。

構(gòu)建城市發(fā)展與自然生態(tài)、田塬水系相結(jié)合的生態(tài)綠地系統(tǒng)，主要包括生態(tài)公園綠地、道路附屬綠地、生態(tài)防護綠地、特色農(nóng)田、濱水生態(tài)綠地等類別。在滿足綠地系統(tǒng)生態(tài)景觀、游憩空間、碳匯、隔離帶等基本功能的條件下，合理預(yù)留或創(chuàng)造空間條件，對綠地自身及周邊硬質(zhì)化地面的雨水徑流進行“滲、滯、蓄、凈”等處理，并與城市傳統(tǒng)雨水排放系統(tǒng)、超標雨水排放系統(tǒng)進行銜接(表2)。

(2)節(jié)水為重，通過非常規(guī)水利用緩解水資源壓力。西咸新區(qū)屬于嚴重缺水地區(qū)，亟需通過海綿城市建設(shè)提高非常規(guī)水資源利用比例，以直接回用或者間接涵養(yǎng)的方式，緩解水資源壓力。采取以地下水和地表水為主，適時利用中水和雨水資源的水資源配置方式，將開源與節(jié)流并重，通過“蓄住天上水、攔住過境水、保護地下水、開發(fā)再生水”的水資源利用策略，使水資源得到優(yōu)化配置、循環(huán)利用，滿足區(qū)域生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水(圖2)。

西咸新區(qū)目前的城市用水均來自地下水，結(jié)合西咸新區(qū)土壤滲透系數(shù)較大的特征，采用低影響開發(fā)設(shè)施中的滲井技術(shù)，將雨水回灌至地下以補充地下水，緩解地下水位逐年下降的趨勢，形成地下水庫。

(3)系統(tǒng)治水，修復(fù)并發(fā)揮山水林田湖的綜合生態(tài)效益。山水林田湖是一個生命共同體，以海綿城市建設(shè)為載體，統(tǒng)籌山水林田湖建設(shè)，最大限度修復(fù)水體水系和優(yōu)化生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)綜合生態(tài)效益最大化。

建立從源頭到中途再到末端的雨水徑流管理模式，立足現(xiàn)狀，從單純依靠城市排水設(shè)施外排雨水向城市雨洪全過程管理轉(zhuǎn)變，遵循“源頭控制、中途蓄滯、末端排放”的原則，構(gòu)建低影響開發(fā)規(guī)劃、雨水排水系統(tǒng)規(guī)劃、城市內(nèi)澇防治
規(guī)劃三位一體的城市排水(雨水)防澇綜合規(guī)劃體系，建立低影響開發(fā)、雨水排水系統(tǒng)與內(nèi)澇防治系統(tǒng)的有機結(jié)合，相互協(xié)作保障西咸新區(qū)有效應(yīng)對50年一遇暴雨。

(4)研究先行，因地制宜探索西北地區(qū)的海綿城市技術(shù)。加強對低影響開發(fā)設(shè)施的理論研究，確定在西北地區(qū)的土壤、降雨、水質(zhì)、水量等條件下，各項低影響開發(fā)設(shè)施對城市雨水徑流水量水質(zhì)的調(diào)控效果、設(shè)計和運行參數(shù)，為低影
響開發(fā)的本地化應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。以干濕分明地區(qū)的雨水調(diào)蓄、民間傳統(tǒng)設(shè)計方法的傳承等為重點，探索適用于西北地區(qū)的技術(shù)和標準。研究實踐雙側(cè)收集滯滲、單側(cè)收集存蓄、分段收集凈化三種道路收水方式，為道路低影響開發(fā)設(shè)計提供指導(dǎo)。

(5)規(guī)劃引領(lǐng)，各級城市規(guī)劃中加強海綿城市管控。城市規(guī)劃是落實海綿城市建設(shè)的具體載體，規(guī)劃部門則是海綿城市相關(guān)規(guī)劃編制的執(zhí)行部門，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮規(guī)劃的先導(dǎo)作用，將海綿城市的建設(shè)目標、控制指標及設(shè)計指引等，分解落
實至不同層面的城市規(guī)劃中，對低影響開發(fā)設(shè)施的布局、規(guī)模、用地等進行全面的規(guī)劃管控，為海綿城市下一層次的方案設(shè)計、建設(shè)施工以及運營維護提供指導(dǎo)和依據(jù)。

在城市總體規(guī)劃層面，應(yīng)當(dāng)在規(guī)劃方法和理念上進行創(chuàng)新，結(jié)合規(guī)劃區(qū)的本地條件，開展低影響開發(fā)適宜性的專題研究，確定年徑流總量控制率目標和對應(yīng)的設(shè)計降雨量，明確海綿城市建設(shè)的總體實施策略和重點發(fā)展片區(qū)。

在詳細規(guī)劃層面，應(yīng)當(dāng)對總體規(guī)劃及上層次規(guī)劃確定的海綿城市建設(shè)目標進行分解和細化，結(jié)合建筑覆蓋度、容積率、綠化覆蓋率等約束性控制指標，提出各地塊的徑流總量控制率、綠地下沉比例、透水鋪裝比例、綠色屋頂比例等控制指標，納入地塊規(guī)劃設(shè)計要點。

在專項規(guī)劃層面，道路、豎向、綠地、排水防澇、水系等規(guī)劃應(yīng)當(dāng)與海綿城市建設(shè)的相關(guān)要求進行銜接，規(guī)劃確定的低影響開發(fā)設(shè)施應(yīng)在相應(yīng)的專項規(guī)劃中予以落實和布局。

西北地區(qū)海綿城市建設(shè)探索

(1)西北濕陷性黃土地區(qū)的低影響開發(fā)。

濕陷性黃土是一種特殊性質(zhì)的土，其土質(zhì)較均勻、結(jié)構(gòu)疏松、孔隙發(fā)育。在未受水浸濕時，一般強度較高，壓縮性較小。當(dāng)在一定壓力下受水浸濕，土結(jié)構(gòu)會迅速破壞，產(chǎn)生較大附加下沉，強度迅速降低。西咸新區(qū)部分地區(qū)存在濕陷性黃土，對低影響開發(fā)中的雨水入滲技術(shù)存在一定的限制和影響。

為避免在濕陷性黃土區(qū)應(yīng)用低影響開發(fā)時引發(fā)的技術(shù)風(fēng)險，在進行詳細的地質(zhì)勘查的前提下，確定西咸新區(qū)的濕陷性黃土的具體分布，并提出低影響開發(fā)的分區(qū)建設(shè)策略。對濕陷性黃土區(qū)(主要分布于渭河以北)開展海綿城市建設(shè)，應(yīng)盡量避免采用深層、大型入滲的低影響開發(fā)設(shè)施，采用淺層、小型入滲設(shè)施時，應(yīng)采取防滲措施；車行道路不建議采用透水瀝青和水泥。

(2)缺水地區(qū)的海綿城市建設(shè)導(dǎo)向。

西咸新區(qū)可利用水資源緊缺，涇河、灃河、皂河三條過境河流水量豐富，但缺乏攔蓄工程，且水質(zhì)較差，難以直接利用。除地下水資源外，基本依靠區(qū)外客水。西咸新區(qū)海綿城市建設(shè)中，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”和“用”，提高雨水資源利用率，緩解水資源緊缺的現(xiàn)狀。

借助自然力量排水，構(gòu)建四級雨水收集利用系統(tǒng)，實現(xiàn)雨水在城市中的自然遷移、低碳循環(huán)。一是對建筑小區(qū)內(nèi)的雨水應(yīng)盡可能收集利用。通過采用植生滯留槽、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，對雨水做到應(yīng)收盡收。二是市政道路綠地應(yīng)加強集水和凈化功能。在地質(zhì)適宜的地區(qū)，采用豁口路緣石、下凹式綠地、多濾層、速滲井、調(diào)蓄池等措施，建設(shè)“雙側(cè)收集滯滲、單側(cè)收集存蓄、分段收集凈化”三種道路收水方式，降低道路徑流系數(shù)，同時對雨水進行凈化、儲存、利用，確保水資源的綜合利用。三是利用中央雨洪系統(tǒng)和景觀綠地形成調(diào)蓄樞紐。因地制宜，傳統(tǒng)與現(xiàn)代結(jié)合，效仿傳統(tǒng)農(nóng)村“澇池”的理念，利用古河道的低洼地帶建設(shè)不間斷生態(tài)綠廊，形成區(qū)域海綿雨洪調(diào)蓄樞紐。四是景觀綠地依托地形自然收集雨水。利用原有城市地形，在適當(dāng)區(qū)域建設(shè)城市綠地、廣場等公共空間，利用植被緩沖帶、生態(tài)型濕地、多形式濕塘、植草溝等措施對地表徑流進行匯集、生態(tài)凈化、下滲和收集利用，超出設(shè)計規(guī)模的徑流流向自然地勢低洼區(qū)域，匯聚到由碎石、砂土等構(gòu)成的滲井，回補地下水。

結(jié)語

海綿城市建設(shè)是城市規(guī)劃建設(shè)理念的一次重要革命，為系統(tǒng)解決城市發(fā)展過程中出現(xiàn)的水問題提供了有效的解決手段，是推動中國特色城鎮(zhèn)化進程的重要抓手。西咸新區(qū)作為國家首批16個海綿城市建設(shè)試點城市之一，在西北地區(qū)海綿城市建設(shè)方面做出了一定的探索，但在體制機制建設(shè)、PPP模式構(gòu)建等方面仍需要進行深入的研究和實踐。