低影响开发理念在旧城改造雨水系统规划中的应用研究

2020-03-10吕名扬

水利规划与设计 2020年2期

吕名扬

(中国城市建设研究院有限公司，北京 100120)

随着我国城镇化进程的不断发展，新旧城区之间差异化的矛盾日益突出。城市规划建设中涉及到大量的旧城改造，其中旧城区雨洪管理问题普遍存在，城市管理者和使用者对旧城区雨水系统更新改造的诉求不断提高，低影响开发雨水系统规划实施是改造方向之一。

旧城改造是老城区整体或局部地区有计划的改造和更新，是有目标地作用于开放空间的具体行为。旧城改造既体现城市的规划过程，城市各类用地中的建(构)筑物和开放空间的建设过程，又体现不同时期的城市文化特性，反映城市建筑和设施的历史演进过程。旧城改造是城市动态调整过程，受到物质文明和精神文明发展程度的影响。传统的旧城改造缺乏科学指导与总体规划，由于城市雨水系统改造难度大、资金大、影响范围广、系统性强等原因，容易形成面子工程和断点项目，造成民生、资金、效率等多重浪费。

低影响开发理念是20世纪90年代末发展起来的暴雨管理和面源污染处理技术。旨在通过分散的小规模源头控制来达到对暴雨所产生的径流和污染的控制，使开发地区尽量接近自然的水文循环。理念方法包括原位收集、自然净化、就近利用或回补地下水。主要措施包含生态植草沟、下凹式绿地、雨水花园、绿色屋顶、地下蓄渗、透水路面等。低影响开发理念对旧城改造雨水系统的主要作用：缓解暴雨冲刷，减少水土流失；下渗地表积流，降低城市内涝概率；回补地下水源，维持地下水资源稳定；自然净化雨水资源，提高水资源利用率；形成园林景观风貌，优化人居环境。

旧城改造应以城市相关主管部门、社会资本方和使用者为主体，落实低影响开发整体和分项控制目标。以内蒙古科右中旗巴彦呼舒镇中心城区作为研究对象，旧城开放空间的低影响开发雨水系统改造主要包括公园绿地、城市道路、附属绿地等具体设施的应用研究，其中公园绿地以北山公园为例，城市道路以巴扎拉嘎路北段为例，附属绿地以明珠小区为例。

1 北山公园

1.1 现状概况

北山公园属郊野公园，位于巴彦呼舒镇吐列毛杜大街北部，面积1.45km2。公园所在地区的地形属山地丘陵地带，具有独特的地形特征。现状公园东南侧边界有防洪沟一条，即北一沟，均属霍林河流域，北一沟洪水沿中心城区北侧流入霍林河。北一沟流域面积3.97/km2，平均坡度1.85‰，主河长3.20km，北一沟所在地区下垫面为自然植被覆盖的草甸草原，如图1所示。

图1 北一沟位置图

1.2 主要问题

北山公园地质类型属大兴安岭东南麓的低山丘陵区，地形起伏较大。丘陵表层覆盖较薄基岩基本直接出露地表，岩性多为凝灰岩。丘陵之间的低洼地带及河流、沟谷主要为第四系地层覆盖，地表植被发育。按地貌成因来划分，北山公园所在区域的地貌单元主要有构造剥蚀低山丘陵、河流洪冲积堆积地貌及风积堆积地貌。

北山公园现状植物以野草为主，存在少量榆树、杏树灌木，没有高大乔木，植被对地表的保护性和景观性缺失。现状园路为混凝土道路和土路，路基裸露，路面积水存泥情况突出。受瞬时暴雨直接冲刷影响，水土流失严重，易形成山体洪水，裹挟泥沙顺坡流下，严重威胁城市安全。

北山公园消纳后剩余雨水在城区方向被北一沟截流至霍林河。北一沟是霍林河左岸的第一条山洪沟，为季节性河沟，现状山洪沟道无堤防工程，只依靠现有沟道进行泄洪，泄洪能力不足5年一遇洪水标准；汛期该地区洪水具有峰高量小、陡涨陡落，水流湍急、冲刷力强、破坏性大等特点，洪水对巴彦呼舒镇的影响是最突出问题。

根据资料记载，1954年以来巴彦呼舒镇山洪灾害频发，造成房屋、道路、桥梁等基础设施不同程度损毁，牲畜死亡，农田被淹，大口井及农田井损毁，人民财产蒙受巨大损失，对受灾人民生命构成一定威胁。最为严重的是1998年7月，科尔沁右翼中旗地区降雨数十日，8月9日强暴雨历时24小时，使霍林河吐列毛都水文站出现了自1956年以来最大一次洪水过程，受暴雨影响巴彦呼舒镇受灾人口18681人，损毁房屋11159余间，此次暴雨洪水造成经济损失16530万元。

1.3 公园设计

1.3.1总体布局

公园地势西高东低，北高南低，根据《巴彦呼舒镇防洪工程规划》，公园南侧的北一沟设计防洪标准为20年一遇，须严格按设计标准实施。低影响开发雨水规划定位该公园以消纳自身雨水为主，承担接纳部分外围山体雨水的功能为辅。

根据公园的竖向变化和下垫面情况，设计透水混凝土园路和透水铺装广场，达到首选下渗的目标。未能及时下渗的雨水产流进入植草沟、下沉式绿地和雨水花园等生态设施，不同设施之间通过渗透沟连接，形成完整的排水系统。

公园内的园路考虑冻胀问题对本地区透水铺装的影响，按以下工序进行施工：①将碎石铺在夯实或压实的原土层上面，其碎石的铺设厚度为30～200/mm；②铺设级配层。将石渣和石粉铺在碎石层上面，推平后喷水压实，其级配层的铺设厚度为10～100/mm；③铺设衬垫层。将碎石和细砂混匀后，铺在级配层上面，用水沉实，其衬垫层的铺设厚度为10～50/mm；④铺设透水混凝土面层。停车场铺装采用植草砖和透水铺装相结合的形式，每个停车位的南侧受光区种植蒙古栎等乔木，打造生态停车场。

为保障雨水花园景观水体的水质，雨水花园前端设置下沉式绿地，内置火山岩、砾石等填料，敷设无纺布和种植土，表层种植芦苇等水生湿生植物，形成小型人工湿地的自净系统，净化后水体通过植草沟自流至雨水花园。雨水花园采用生态驳岸和卵石底层，搭配砾石和种植土种植湿生植物，提高水体自净功能。雨水花园末端设置溢流管道，使超过水体设计标高的雨水溢流排至北一沟。结合北山公园整体所在山体地形、地貌、下垫面等情况，综合考虑运维成本，北山公园内景观水体补水以降雨为主，不设计再生水补水工程。北山公园低影响开发雨水设施总体布局如图2所示。

图2 北山公园设计总平面图

1.3.2设施组合

北山公园以入渗功能为主的设施主要包括绿地入渗、设施入渗及硬化地面入渗三类。绿地入渗以下沉式绿地为主，设施入渗以渗透沟为主，硬化地面入渗以透水混凝土路面和透水铺装广场为主。

北山公园以调蓄功能为主的设施为下沉式绿地，以净化功能为主的设施包括植草沟、下沉式绿地、生态驳岸和雨水花园等。根据GB51192—2016《公园设计规范》和15MR105《城市道路与开放空间低影响开发雨水设施》等相关规范，北山公园低影响开发雨水设施指标详见表1。

表1 北山公园低影响开发雨水设施指标表

1.3.3低影响开发植物应用

植物选型是低影响开发雨水设施的构成要素，北山公园在绿化设计方面，以乡土植物利用为基础，在保障雨水设施长期稳定地发挥生态功能、减少土壤冲刷、净化径流污染、展现良好景观方面，重点考虑水生湿生植物的综合利用，详见表2。

2 巴扎拉嘎路北段

2.1 现状概况

巴扎拉嘎路北段位于巴彦呼舒镇吐列毛杜大街北部。该路南抵巴彦呼舒大街，与巴扎拉嘎路相接，北连巴乌线至白城，全长1800m，现状路面宽度7m。该路段所在地形属山地丘陵地带，具有独特的地形特征。

2.2 主要问题

该路段位于两山之间，道路地势两侧高中间低，北高南低，自然排水汇水情况突出，排水管网覆盖不完全，是巴彦呼舒镇区水患严重区域。现状周围用地以三类居住用地为主，存在少量绿地，是棚户区改造的重点区域。

该路段现状存在的主要问题概括为以下几点：路面排水受地形坡度影响较大，易形成瞬时道路洪水；混凝土路面损坏严重，积水点较多；雨后路面泥泞，冬季路面有结冰情况。鉴于现状路面较窄、建筑后退距离相对较远、道路利用率较高等条件，旧城改造过程中拟将该路段列为重点改造路段。

2.3 道路设计

该路段在城市总体规划中的道路等级为城市次干路，规划提出标准段设计指引，即道路雨水控制与利用设施布置，市政雨水管线线位示意设计参考城市道路交通规划和市政管线综合设计。

根据现状道路横、纵坡及两侧建筑情况，该路段低影响开发雨水系统改造设计道路等级为次干路，道路长度1800m，红线宽度12m，其中两侧人行道宽度分别为2.5m。设计行车速度40km/h，设计最小纵坡值0.3%，设计最大纵坡值6%；机非行车道横向坡度为1.5%，人行道横向坡度为1.0%。

设计机非行车道透水路面和人行道透水路面，道路两侧绿化带为人行道生态树池。设计排水U型槽布置在两侧或单侧，纵坡与道路纵坡相协调，汇集路面雨水接入周边市政雨水系统。U型槽长度根据降水情况和汇水范围确定，U型槽盖板采用透水结构盖板。

表2 北山公园低影响开发植物应用表

图3 道路雨水控制与利用设施布置平面图

该路段道路改造设计的单项设施主要包括：环保型雨水口、机非行车道及人行道透水路面结构、人行道生态树池、排水U型槽、雨水管线和雨水检查井。道路雨水控制与利用设施布置标准段平面图如图3所示，断面图如图4所示。

图4 道路雨水控制与利用设施布置横断面图注：Wr：红线宽度 Wpc：机动车道或机非混行车道的路面宽度Wp：人行道宽度 Qi：环保型雨水口 S2：机非行车道透水路面结构 S4：人行道透水路面结构 Xi：人行道生态树池P2：排水U型槽 P3：雨水管线 P5：雨水检查井

3 明珠小区

3.1 现状概况

明珠小区北邻巴仁哲里木大街，南至吐列毛杜大街，东西两侧的道路分别是巴扎拉嘎路和坤都冷路，小区占地面积1.6ha。

小区现状建筑包括4栋6层居民楼和1栋1层管理用房，每栋居民楼5个居住单元，居住人口约960人，小区现状有2块绿化用地，占地面积0.2ha。小区四周建筑以2层底商为主，北侧有太平洋宾馆。

小区现状没有配建地上或地下停车设施。小区化粪池和市政电力电信管线覆土深度按国家标准计算。小区共有2个出口，外围市政管线齐全。由于建筑密度较大、地下管线和消防通道等限制条件，可利用设置低影响开发设施的绿地面积较小。

3.2 主要问题

明珠小区交通疏导方式以人车混行方式为主，小区内没有规划建设供居民游憩遮阴的活动场地和低影响开发设施，雨后有积水汇水情况发生，小区排水体制为雨污合流制。在进行低影响开发设计时，应结合现状地形地貌进行场地设计及建筑布局，在保护并合理利用场地内原有绿化、边沟和道路基础上，新建与改造建筑外环境。

3.3 规划设计

小区的低影响开发雨水系统改造规划保留现状建筑主体布局结构，改造设计主要包括小区动线规划、生态停车设施、广场及绿地空间、透水铺装和建筑屋面改造等，组合设计和建筑外环境规划雨水设施。

规划首先将建筑屋面雨水引至消能池，通过导流渠将雨水引至植草沟、下沉绿地和雨水花园等生态设施滞留。规划通过竖向设计，使道路、铺装雨水进入植草沟或雨水花园等生态设施，不同设施之间通过雨水管连接，形成连续的地表排水系统。设置地下雨水蓄水池收集雨水，并配置雨水处理设施，水质处理达标后回用于绿地灌溉和地面冲洗。为保证收集的雨水水质，雨水收集管线均布置在雨水花园的砾石层中间。

为保证居住小区的排水防涝安全，本设计在每个雨水设施内均设置了溢流口，使超过设计降水量的雨水排至市政雨水管网。小区道路及铺装均采用透水铺装材料，结构方面主要道路满足消防车车行荷载要求。停车位采用植草砖铺面，通过竖向设计使车行道及停车位上的雨水排入渗透沟初步净化，再进入净化型雨水花园进一步滞留和净化。低影响开发设施布置图详如图5所示，总平面图如图6所示。