高密度低更新建成区海绵城市规划中源头减排策略研究<br/>——以上海市黄浦区为例

高密度低更新建成区海绵城市规划中源头减排策略研究
——以上海市黄浦区为例

2018-01-03黄怡

城市道桥与防洪 2017年12期

关键词：控制率径流海绵

黄怡

（1.上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092；2.上海城市排水系统工程技术研究中心，上海市 200092）

高密度低更新建成区海绵城市规划中源头减排策略研究
——以上海市黄浦区为例

黄怡1,2

（1.上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092；2.上海城市排水系统工程技术研究中心，上海市 200092）

海绵城市建设是国家城市建设的最新要求，可有效提升城市生态环境与宜居水平。首先对海绵城市建设条件进行了解析，针对高密度低更新的城市建成区存在的用地问题、改造难度大等制约条件，以上海市黄浦区为例，研究此类区域海绵城市建设的规划策略。

高密度；低更新；建成区；海绵城市；源头减排；规划策略

0 引言

随着我国城镇化进程的加快，传统城市建设模式带来的内涝频发、径流污染加剧、雨水资源流失、水生态恶化等突出问题，已成为制约社会经济发展的限制性因素之一。

上海是第二批海绵城市建设国家试点城市，除浦东新区临港地区作为国家试点区域外，各区也在积极探索海绵城市建设，确保完成上位规划确定的“2020年20%的建成区面积达到海绵城市建设要求”。海绵城市建设提倡采用“源头减排、过程控制、系统治理”的理念。源头减排也是一个系统，主要包括建筑与小区、道路与广场等，源头减排对海绵城市建设十分重要[1]。对于高密度低更新的城市建成区，由于用地问题、改造难度大等各种条件的制约，源头减排推进有很大难度。本文以上海市黄浦区为例，研究此类区域海绵城市建设的源头减排规划实施策略，以期为同类区域提供参考。

1 海绵城市建设条件解析

1.1 基本特征

黄浦区海绵城市建设基本条件符合上海市整体“三高一低”的特点，即：“地下水位高”、“土地利用率高”、“不透水面积高”、“土壤渗透率低”，同时还具备“低更新”的特征，海绵城市建设的开展具有一定的难度。

1.2 建筑与小区系统

区内建成比例高，整体呈现建筑密度高、绿地率低、容积率高等特点，导致全系统不透水面积高于上海平均水平。“十三五”期间，总体改造面积占全区建设用地的5.37%，城市更新速度较为缓慢。

全区保护资源丰富，涵盖4个历史文化风貌区，总面积达584 hm2，约占黄浦城区面积的1/4；涉及各类优秀历史建筑206处，文物保护单位及登记不可移动文物275处。因此，在海绵城市建设推进中，必须考虑对保留保护区域和设施的影响。

1.3 道路与广场系统

全区道路系统整体较为完善，交通通行量大。由于历史、土地价值等原因，普遍存在道路红线宽度较窄的问题。为优先保障交通通行能力，道路断面设置普遍缺少绿化隔离带，给生物滞留设施等海绵设施的应用带来了较大挑战。

现状广场不透水面积高，雨水径流量大，但由于其休闲娱乐功能需求大，可改造的空间少。

1.4 绿化系统

全区建设用地中有较成规模的集中绿地，主要为公园绿地，且标高高于路面，难以吸纳周边雨水。附属绿地率水平大部分（5%～15%）低于上海市建设标准（新建居住区≥35%，改建、扩建居住区≥25%，新建学校、医院、疗休养院所、公共文化设施≥35%；新建地面主干道路红线内的绿地面积≥20%；新建其他地面道路红线内的绿地面积≥15%），可用于改造的绿地很少。

1.5 水务系统

全区内部无河道，雨水排除基本依赖雨水管网和泵站排入外部的黄浦江和苏州河。全区雨水管渠设计重现期总体为1 a一遇，与5 a一遇的新标准要求有较大差距。由于管网提标改造并非一蹴而就，研究如何在管网改造尚未完成之前降低内涝发生频率，缓解内涝影响，也是开展海绵城市建设的重要内容。

2 海绵城市规划策略与案例分析

2.1 总体策略：区域整体问题导向

（1）治涝。通过构建源头减排、排水管渠、排涝除险三段式内涝防治工程体系以及应急管理措施，系统性地防治城市内涝风险。对于此类区域而言，通过在城市更新过程中融入海绵城市建设理念，通过低影响开发雨水系统构建，建设可持续排水系统，科学有效地调控降雨地表径流，削减降雨径流总量和降雨峰值流量，减轻城市排水压力。此外，再有针对性地治理易涝积水点，缓解和治理城市内涝问题。

（2）治黑。通过“控源截污、内源治理、生态修复、活水保质、长制久清”等手段，合理安排设施，系统性地改善城市水体环境质量。对于此类区域而言，通过在城市更新过程中融入海绵城市建设理念，通过低影响开发雨水系统构建，实现雨污分流，减少分流制排水系统的初期雨水污染，减少合流制排水系统的溢流频次，改善水环境质量。

2.2 建筑与小区：新建项目目标导向

就建筑与小区制定相关低影响开发设施指标，推广绿色屋顶、生物滞留设施（高位花坛、雨水花园等）、下沉式广场与透水铺装等的使用，增加地块的雨水径流控制能力，减少雨水外排量，削减径流污染，减小开发前后水文特性的差异。

以黄浦区某街区商业开发项目为例，该项目占地约22.36 hm2，用地类型为商办综合用地部分住宅用地及代建公共绿地一块。原设计方案建筑密度高（42.9%）、绿化率低（虽然规划用地中公园绿地比例基本达到全市平均水平，但是由于建筑密度大，导致附属绿地比例远低于上海市35%的绿地率标准，总体绿地率仅为25.7%）、地下空间开发强度大（接近满铺）。原设计方案中已采用了绿色屋顶、透水铺装、调蓄设施（原有利用地下停车场边角修建调蓄池）三种海绵设施。用SWMM模型对原设计方案进行模拟校核，模型选用降雨量接近上海多年平均值的1996年（雨量1 183 mm）的逐分钟降雨数据。蒸发量采用上海各月平均蒸发数据，采用典型海绵设施的设计值与模型参数（见表1～表4）。模型结果表明，该项目按照原设计方案为年径流总量控制率为57.2%，不满足上位规划70%的指标值要求，需要原方案进行优化设计。

表1 原设计方案下垫面情况统计表

表2 原设计方案海绵设施设计参数

表3 SWMM模型中部分海绵设施参数表

表4 SWMM模型水量平衡统计表

改造方案中，采用容积法对方案进行了重新设计。由于原方案场地内诸多制约条件，地块开发同时代建周边市政道路，考虑在地块周边的人行道上新增773 m3调蓄设施[2]，并通过模型分析达到设计目标要求。需要说明的是，模型假设所有设施均发挥最大效率，实际效果可能比模拟的年径流总量控制率低。

2.3 建筑与小区：改造项目问题导向

据统计，上海建于20世纪八九十年代、房龄在二三十年的多层住宅有1亿多平方米，基本存在电梯老化、小区积水、绿化品质下降、休闲设施缺乏、停车设施严重不足等问题。目前，上海市已经制定出台了住宅小区综合治理三年行动计划。总的目标是到2017年，推进形成政府监管、市场主导、居民自治、社会参与“四位一体”的住宅小区综合治理格局，基本解决住宅小区中涉及民生的突出问题，使广大居民的居住生活环境明显改善。对于改造的建筑与小区项目，应针对小区问题以及整个排水片区规划对本小区的要求，将海绵城市建设理念融入，不刻意追求年径流总量控制率这个指标，因此，结合技术的适用性和居民意愿调查，主要采用了雨落管断接和生物滞留设施这一简单的组合技术方案，老小区采用生物滞留设施需要重点考虑蚊蝇的影响[6]。

以老旧公寓BS、公寓XJH和公寓DD为例，公寓BS由2栋老公房组成，公寓XJH由2栋老公房组成，公寓DD由4栋老公房组成，具体下垫面情况见表5。3个小区特点为建筑密度较高、绿化较少、硬化面积大。针对上述特点，改造方案中的雨落管断接和生物滞留设施占绿地面积的改造比例分别为100%、10%。模型设置基本参数与上述案例相同，结果见表6。改造前年径流总量控制率不超过40%，改造后年径流总量控制率可达55%以上。

同时，模拟1 h设计降雨，如图1所示。将现状1 a一遇（粗灰线）、5 a一遇（黑粗线）出流过程线进行对比，可看出两者差距较大，表明现状管网较难应对5 a一遇的降雨，经海绵城市建设改造后5 a一遇（黑细线）设计降雨下的出流过程线与1 a一遇（粗灰线）趋近。研究结果表明，雨落管断接与生物滞留设施不仅能有效提高地块年径流总量控制率，而且对于现状管网改造难度大的地区间接提高雨水管渠设计重现期。

表5 案例老旧公寓现状下垫面情况统计表

表6 改造前后年径流总量控制率评估结果统计表

图1 降雨出流情况模拟图

再以新式里弄住宅CL村为例，新式里弄住宅是在旧式石库门住宅的基础上改良发展而来，新式里弄住宅改变了石库门住宅的前天井布局，代之为2～5 m2水泥地坪的小庭院。新式里弄住宅一般为行列式，总弄宽度6 m左右，支弄在3.5 m以上，较之石库门里弄住宅的通道宽度放大近一倍。新式里弄住宅多数为3层，少数为2层，也有假3层、4层的，一般进深在10～14 m之间，开间大致在3.6～4.8 m之间。

住宅CL村由6排建筑组成，面积为21 470 m2，其中附属绿地比例24.8%、建筑密度57.5%，硬化路面占建设用地比例为17.7%，是上海市新式里弄的典型代表。小区内为低层建筑，改造方案中雨落管断接率100%。由于住宅CL村绿地主要位于小区道路和建筑之间，能较好地收集硬化路面的雨水，为此分别根据绿地周围硬化面积确定改造生物滞留设施比例为20%，根据指标体系确定改造比例为7%。模型设置基本参数与上述案例相同，结果见表7，提高海绵设施的比例有利于提高年径流总量控制率。但是，提高单一海绵设施比例到一定程度对年径流总量控制率的提高效果有限。

表7 改造前后年径流总量控制率评估结果统计表

2.4 道路与广场：适度提升道路的雨水径流控制能力

选取近期即将进行改造的SC路作为研究对象。SC路全长791.06 m，道路实施宽度12.4～15.2 m，其中西侧人行道宽度 1.6～3.3 m，东侧人行道宽度1.5～3.1 m，车行道宽度9.0 m。车行道采用双向横坡，路拱为三次抛物线形式，平均横坡为2.0%坡向外侧。人行道采用单向横坡，平均横坡为2.0%，坡向内侧，无绿化隔离带，道路绿化率为0。符合上海市中心道路断面偏窄、附属绿地率低的典型特点。针对上述特点，改造方案中结合道路改造推广人行道透水铺砖，人行道透水铺装率100%。模型设置基本参数见表8，与上述案例相同。结果表明，改造前年径流总量控制率不超过20%，改造后年径流总量控制率可达50%以上。由于SC路道路断面窄，人行道占道路比例较高，且人行道100%采用透水铺装，设施比例较高，年径流总量控制率提高效果优于一般道路。