引言
海綿城市系統化方案是連接海綿城市規劃與項目設計之間的紐帶。以小流域為單位的海綿城市系統化方案是保障海綿城市片區達標的有效指導方案。
本文以深圳市某區域為例，探討了海綿城市系統化方案的編制方法與若干問題，主要包括小流域尺度的海綿城市目標的制定，海綿城市系統化方案總體思路的構建，以目標和問題為導向的雨水徑流源頭減排方案、水環境完善方案和水安全提升方案的編制，以及各方案的整合和建設任務的梳理等。
01 區域概況
本次海綿城市系統化方案編制的范圍為深圳市坪山區田坑水流域，總面積20.58k㎡。該片區屬丘陵地區，最高點145.30m，最低點25.30m，整體地勢呈現西南高東北低的態勢，形成由南往北的自然匯水方向。區內中、東部地區地形相對平坦，是現狀及規劃城市建設用地的集中區域。
田坑水流域區域位置圖/田坑水流域地形及高程圖（圖片來源：作者繪制）
用地方面，現狀用地以工業用地及四類居住用地（老舊住宅區）為主，兩類用地占比高達57.4%；公共管理與服務設施、綠地與廣場等公共配套設施建設滯后，用地結構有待完善。因區域位置相對偏遠，發展相對滯后，流域內仍有相當可供發展的土地資源。區內用地布局、建筑界面混雜，建設密度高，給水環境的治理帶來較大困難。
規劃將逐步更新、清退舊村及舊工業區，居住及工業用地占比將大幅減少，釋放為公共配套空間。區內規劃建設用地面積1180.96ha，占比57.4%；水域及農林用地871.40ha，占比42.3%。
規劃區用地現狀圖/用地規劃圖（圖片來源：作者繪制）
水系及水環境方面，規劃區內有三座水庫和三條河流。根據匯水范圍，將田坑水流域劃分為3個匯水分區�，F狀區內大部分區域為雨污分流區域，小部分區域存在合流制排水系統，合流制區域面積約4.41k㎡，占流域總面積的21.4%，大多為城中村區域。
規劃區水系圖/匯水分區圖（圖片來源：作者繪制）
此外，分流制區域中普遍存在排水管網混接現象。區內三條河流2020年水質目標均為地表水V類。然而，由于此前污水直排及合流制溢流污染（Combined Sewer Overflow，CSO）嚴重，加之三條河流均屬雨源型河流，基流量小，導致河流水質差。其中，田坑水屬黑臭水體，目前已完成黑臭水體整治，但水質仍屬劣V類；三角樓河和老鴉山水水質均屬劣V類，三角樓河正在整治，水質達標任重道遠。
合流制區域分布圖/田坑水河道照片（圖片來源：作者繪制）
02 海綿城市建設需求與目標
2.1 海綿城市建設需求
通過對規劃區現狀問題的研判，海綿城市建設需求主要有三個方面：
1）削減雨水徑流面源污染，減少入河污染物；
2）減少合流制溢流污染，并對合流制溢流污染進行有效處理；
3）消除內澇點，提高區域內澇防治水平。
2.2 海綿城市建設目標
海綿城市建設以“小雨不積水、大雨不內澇、水體不黑臭、熱島有緩解”為總體目標。銜接上層次相關規劃要求，結合《海綿城市建設評價標準》（GB/T51345-2018），針對片區現狀及實際問題，提出片區海綿城市建設目標。
田坑水流域海綿城市目標與指標體系（圖片來源：作者繪制）
03 海綿城市系統化方案
3.1 總體思路
從海綿城市需求與目標出發，結合片區本底條件，提出海綿城市系統化方案編制總體思路。從海綿城市建設需求來講，主要從系統開展水環境治理和水安全提升兩方面入手制定系統方案；從空間角度來講，針對雨污水，分別從源頭減排、過程控制、系統治理三個階段制定系統方案。海綿城市系統化方案應以匯水分區為單位開展編制，本片區劃分為三個匯水分區，因此共需編制三個系統化方案，再從全流域尺度進行整合。
海綿城市系統化方案編制總體思路（圖片來源：作者繪制）
3.2 源頭減排方案
源頭減排方案，即因地制宜采用低影響開發措施，在源頭削減雨水徑流量和徑流污染物。根據建設狀態和類型，片區建設項目可分為新建項目、城市更新項目和現狀保留項目。針對不同類型的建設項目，采取不同的源頭減排方案：
1）對于新建項目和城市更新項目，原則上全面落實海綿城市建設要求；
2）對于已完成正本清源改造的現狀保留項目，維持現狀；
3）對于尚未開展正本清源改造的現狀保留項目，結合正本清源①工作，按照《深圳市正本清源技術指南》等要求，一并實施海綿城市設施。
源頭減排方案總體思路（圖片來源：作者繪制）
并對于上述第三種情況，并非所有的項目均能落實海綿城市設施�，F場調研發現相當規模的小區不具備海綿化改造的條件，這些小區主要有以下特征：
1）綠化率低，地面人車未分離，停車復雜的老舊小區；
2）小區物業管理不到位或小區物業對海綿化改造意向不高的小區。
對于具備海綿化改造條件的建筑與小區，根據改造條件和業主改造意向，可采用不同的技術措施。改造條件好，業主配合度高的小區，可采用雨水花園、透水鋪裝、初雨棄流等設施；反之，以采用環保型雨水口為主（即將傳統的雨水口更換為具有初雨凈化功能的環保型雨水口）。經梳理，區內源頭減排項目共計76個，面積共計4.13k㎡。
3.3 水環境改善方案
水環境改善方案主要包括控源截污、生態修復和活水保質。
水環境改善方案總體思路（圖片來源：作者繪制）
（1）控源截污
控源截污，即從源頭控制污水和面源污染向水體排放。根據片區污染物來源，采用以下控源截污手段：
1）小區正本清源及市政雨污分流改造。以分流制排水體制為目標，對小區和市政排水系統開展源頭混接改造和污水收集系統的完善，提高污水收集率；
2）通過源頭減排措施削減雨水徑流面源污染，詳見“3.2源頭減排方案”；
3）CSO控制，主要通過近期合流污水截流、設置CSO調蓄與處理設施，以及上述兩項措施等綜合手段進行控制。
其中，CSO的控制是本區域水環境治理的重點和難點�，F階段，由于雨污分流改造尚未完成，現狀區內存在11個的合流制溢流排口，CSO是現階段河道污染物的主要來源。CSO排放量的影響因素主要包括降雨特征、管網沉積物、匯水區域內下墊面構成以及截流倍數等。片區已完成截污的管道，現狀截留倍數n0=2。由于該地區降雨量大，暴雨頻發，加之截流倍數低，幾乎逢雨必溢。溢流的雨污水不經任何處理直接排入河道，對水環境造成嚴重污染。
CSO調蓄池工作原理示意圖/田坑水匯水分區CSO調蓄池分布圖（圖片來源：作者繪制）
對現有的截流系統，CSO的控制除雨水源頭減排和雨污分流改造外，主要可通過設置離線式CSO調蓄池進行調蓄和處理。當溢流事件發生時，將部分溢流污水截流至調蓄池，雨后再輸送至污水處理廠進行處理。以田坑水匯水分區為例，該匯水分區共有合流制溢流口6處，規劃共設置4座CSO調蓄池，規模共計4534m³。CSO調蓄池的設置采用近、遠期相結合的思路，近期用于CSO調蓄池，遠期待雨污分流完善后，可作為初期雨水調蓄池。
（2）生態修復
規劃區生態控制線內區域及其三座水庫均保護完好，水質均達標。因此，對于本區域而言，生態修復主要針對三條河流。三條河流共同的特征是臨河建筑密集，河道藍線被嚴重侵占，且河道岸線以硬質岸線為主。本次生態修復方案主要是河道生態岸線的改造，目標是逐步扭轉現狀硬質駁岸占比過高、河流生態功能割裂等問題，進一步減少暗涵長度，恢復生態岸線，重塑親水公共活動空間，提升城市景觀品質。
河道兩側規劃用地情況/河道岸線規劃圖（圖片來源：作者繪制）
在對河道兩側現狀及規劃用地評估的基礎上，結合景觀建設提出五種岸線建設形式：植栽式駁岸、棧道式駁岸、臺階式駁岸、擋墻式駁岸及垂直式駁岸。其中植栽式駁岸與棧道式駁岸屬生態岸線。如按本方案實施，區內生態岸線率將達到67%。
（3）活水保質
區內河流均屬雨源型河流，旱季水量少，水動力差�；钏Ｙ|是維系河流基流及改善水動力的重要手段。對于本區域，可供選擇的補水水源主要有水庫水和再生水。水庫有松子坑水庫、三角樓水庫及老鴉山水庫，三座水庫功能均為供水及防洪，旱季無泄水，因此不考慮將水庫水作為河道補水水源。再生水方面，區域內有一座水質凈化廠——龍田水質凈化廠。龍田水質凈化廠設計規模8萬m³/d，出水水質執行一級A標準，基本滿足河道補水水質要求。該廠計劃于2019年末提標至準IV類②排放標準，屆時補水水質將進一步提升。本次將龍田水質凈化廠出水作為三條河道的補水水源。
河道補水方案圖（圖片來源：作者繪制）
3.4 水安全提升方案
隨著近年來排水管渠系統的建設和內澇點的整治，區內水安全問題得到了極大的改善。區內目前尚存2個內澇點。由于現狀排水管渠設計標準偏低等原因，區域目前尚不能達到50年一遇的內澇防治標準，加之極端氣候頻發，區域內澇風險不容忽視。結合區域水環境整治方案以及本底特征，水安全提升方案主要是構建覆蓋源頭、中途、末端的全方位的工程措施與非工程措施。
（1）源頭減排
即“3.2源頭減排方案”。低影響開發設施不僅能削減雨水徑流污染物，同時也具有一定的徑流量削減功能。以區內某典型項目為例，構建EPA-SWMM模型，模擬海綿化改造前后的徑流峰值及徑流總量。模型采用2014年典型降雨模擬徑流總量，采用P=2a設計降雨模擬徑流峰值。
經模擬，海綿化改造前，項目總排口最高流量為1408.8L/s，徑流峰值出現在第45min；海綿化改造后，項目總排口最高流量為1276.4L/s，比改造前降低了9.4%，徑流峰值出現在第46min�？芍�，對于某一地塊，在P=2a的降雨強度下，海綿化改造對徑流峰值出現的時間影響甚微，但能一定程度上削減峰值流量。徑流總量方面，海綿化改造后，項目總排口年總出流量由開發前的58171m³減少為45756m³，外排徑流總量降低21.3%。
海綿化改造前、后項目總排口徑流總量過程線（圖片來源：作者繪制）
（2）過程控制
即雨水管渠系統的完善。采用Mike Urban模型對區域現狀管渠排水能力進行評估，得知排水能力在1-2年一遇的現狀管渠超過50%；而《深圳市排水（雨水）防澇綜合規劃》確定本區域雨水管道設計重現期為3年一遇，局部低洼易淹等內澇風險區域經評估后可采用5~10年一遇標準。因此，現狀排水管渠絕大部分尚不達標。對于現狀不達標的排水管渠，應結合城市更新、澇區治理、道路建設、雨污分流等契機逐步提高排水標準。
（3）排澇除險系統
以50年一遇內澇防治標準為目標，構建Mike Urban模型，輔助規劃排澇除險系統。以田坑水匯水分區為例，構建了以河流水系為基礎、以排水干溝、明渠、暗渠等為骨干的排水防澇系統。田坑水匯水分區規劃建設澇水行泄通道長度16.8km，總設計流量155.8m³/s。
3.5 方案綜合
方案綜合，即以田坑水流域為單元，整合三個匯水分區的方案，以流域的視角，分析現有方案的合理性和可行性。一般來講，在匯水分區尺度，已對分區內的各方案（主要是源頭減排方案、水環境治理方案和水安全提升方案）進行了整合，對重復方案進行了對比、取舍與優化，并梳理出建設任務；到了流域尺度，方案綜合主要是以干流斷面水質達標和防洪安全為主要評判指標，分析上游各方案的合理性。
對本區域，防洪問題已解決，因此田坑水干流水質達標（根據深圳市水環境功能區劃，三條河流2020年旱季達到V類水質目標）為本次系統化方案的主要目標。通過對流域內建設任務的梳理，分析每一個建設項目在流域內所發揮的作用，再評判整體目標的可達性。
海綿城市系統化方案的主要產出是工程項目，即為實現區域海綿城市目標的工程項目。項目類型涵蓋了源頭海綿化改造項目、雨污水管網項目、內澇點整治項目、生態岸線項目、河道補水項目、調蓄池、澇水行泄通道項目等，共計92項。
田坑水流域海綿城市建設項目匯總圖（圖片來源：作者繪制）
結語
海綿城市系統化方案是連接海綿城市規劃與項目設計之間的紐帶，其深度一般介于詳細規劃和設計之間。海綿城市系統化方案以小流域為單位，采用系統化的手段統籌解決水環境、水安全、水生態等問題，避免“九龍治水”的碎片化治水模式，可有效指導下階段工程的實施。
海綿城市系統化方案應具有系統性，項目應具有管控性：
首先，方案的系統性方面，在小流域尺度上，應以目標和問題為導向制定具體的技術方案。海綿城市技術方案應以詳細的調研為支撐，充分體現系統性。例如空間尺度上源頭、過程、末端之間的系統性，上下游的系統性，岸上與水里的系統性，各專業間的系統性，單個項目與整體片區的系統性等。
其次，建設項目應具有管控性。海綿城市系統化方案的產出為工程項目，針對每一個項目，均應明確其海綿城市目標與指標要求，建設時序要求等，使其充分發揮既定目標。例如，對于源頭減排類項目，不同用地性質的項目、不同建設狀態（新建類、綜合整治類、城市更新類）的項目均應有明確的、差異化的海綿城市目標與指標要求。
一般來講，各技術方案均應開展多方案的比選。該項內容是目前海綿城市系統化方案編制的難點。多方案比選應從技術合理性和經濟性等方面入手，以系統最優而非單個項目最優為導向，對比不同方案的優劣，最終產生推薦方案。例如對于本次的源頭減排方案，針對老舊小區，根據海綿化改造規模提出了高、中、低三種改造方案，再通過經濟性對比和雨水徑流污染物削減的效果對比，最終得到推薦方案。
從專業角度來講，海綿城市系統化方案是新型的市政專項規劃類型，其編制方法和關鍵技術處于發展和完善中。本區域海綿城市系統化方案編制的探討，有助于為其他片區提供參考。
注釋：
①正本清源，指通過對錯接亂排的源頭排水用戶進行整改，不斷完善小區雨、污水管網和市政管網，建立健全城市雨污兩套管網系統，實現雨污分流。
②指滿足《水質凈化廠水污染物排放技術規范》(SZJG-2018)的排放標準。該規范規定的指標限值已接近《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅳ類水標準，因此稱之為準Ⅳ類。
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作者
胡愛兵，北京科技大學市政工程碩士，現就職于深圳市城市規劃設計研究院
編輯、排版 / 陳程
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