东南滨海平原城市海绵设施规划——以北海市为例

肖 旭

(乐山市城乡规划设计院，四川 乐山 614000)

智者循道而行，了解如何与自然之间维持微妙的平衡：从哪里拿取的，在哪里加以偿还。低影响开发(LID)理念很好地诠释了这一观点。上个世纪九十年代，美国西雅图开始了低影响开发的实践及研究并得到推广，尤其是在华盛顿州、俄勒冈州、加州、明尼苏达州等地区，而这些建设实践基本位于美国飓风灾害区外。在中国，位于全球热带气旋影响最大区域之一的粤、桂、闽、琼滨海平原城市，正在积极参与基于LID理念的“海绵城市”建设，由于地理位置、自然条件的特殊性，如台风灾害、降雨集中量大、地下水埋深浅等环境特点，决定了其海绵设施的规划配置与景观的独特性。

1 海绵设施的源起及相关研究综述

1.1 海绵设施概念的由来与发展概况

“海绵设施”概念由低影响开发(LID)衍生而来。LID是一种暴雨管理技术，基本原理是在人工系统的开发建设活动中，尽可能减少对自然生态系统的冲击和破坏。该理念在美国最早出现于80年代中期马里兰州乔治王子郡的生物滞留池技术的介绍中；1990年西雅图公用事业局在实践中发现源头控制是治理面源污染最经济有效的方法，LID体系随之逐步完善，并于1999年由美国环保局(EPA)推广应用，并被瑞典、新西兰、加拿大、日本等一些发达国家采用[1]。

2003年俞孔坚教授最早于国内提出 “海绵”概念，用以比喻湿地、河流等对城市洪涝灾害的调蓄状态[2]，2004年深圳市率先以该理念推动示范区建设。2013年美国出版的《Sponge City》(中文译名《海绵城市》)一书中提出城市应具备像海绵一样具有弹性的处理雨洪自然事件问题的能力[3]。同年，在饱受城市内涝之患之后，中国开始从国家层面关注该理念①，2014年住建部印发了《海绵城市建设技术指南》， 2015年国家三部委联合公布了第一批共16个海绵城市建设试点城市名单，自此开启了相关的研究及实践热潮，深圳、厦门、武汉等走在海绵城市建设的前列。

1.2 滨海地区海绵设施近三年相关研究综述

通过对知网、SCI文献库近三年国内外相关文献的检索发现，滨海地区海绵设施的相关研究集中在规划体系及指标构建、暴雨及洪潮遭遇下的LID效能、建立径流控制数学模型及评估验证等方面，其中相关性较高的研究概述详见表1.

表1 近三年滨海地区海绵设施相关研究概述

上述研究指出了海岸带下渗设施的局限性、洪潮遭遇对地面出流量的抑制作用以及对海岸带路面行泄通道规划设置的需求，对滨海地区海绵设施的选择提供了一定的参考依据，但如何应对台风可能对设施造成的损坏、区分城区与海岸带设置适宜的海绵设施，构建具地域特色的海绵城市景观，仍是一个未有讨论的课题。

2 东南滨海平原城市海绵设施规划要点

下述所指东南滨海平原城市为广东、广西、福建、海南四省区滨海平原城市。

2.1 东南滨海平原城市海绵设施建设环境特征

2.1.1 夏秋季易受台风灾害威胁 热带风暴每年都给大洋沿岸的国家产生严重的灾害威胁，强风、伴生降水与风暴潮带来巨大损失。2005～2018年的中国海洋灾害公报数据显示，我国台风②登陆集中于每年7～9月，造成灾害的台风风暴潮平均每年发生7～8次，海南与粤桂闽滨海地区是台风受灾主要区域，2014年自建国以来登陆我国的最强台风“威马逊”造成粤、桂、琼三省区直接经济损失逾80亿元。

2.1.2 降雨集中量大，地下水埋深浅 东南滨海地区累年平均降水量居全国之首。2012～2018年发布的气候公报数据显示，粤桂闽琼四省区年均降雨量在1 500～1 800mm之间，降雨集中于4～9月。地质特征方面，粤、桂、闽滨海河口平原区是由大河入海形成的河口三角洲发育而成的滨海低平原；地下水埋深浅，主要为孔隙水，地下含水砂层多属粉砂，地下径流条件差[11]。

2.1.3 海岸带普遍受海侵影响，残存有红树林湿地 海岸带一般指沿海平均高潮线向陆一侧延伸1～2公里的地带。此地段普遍受海侵影响，表土盐碱化，易受风暴潮袭击，常因海潮顶托影响加剧涝灾[12]。2018年中国海平面公报指出，在气候变暖的背景下，全球海平面呈上升趋势，1980～2018年中国沿海海平面上升速率为3.3毫米/年，使得海岸带灾害呈现持续性波动加剧的趋势。

东南滨海沿岸地处热带与亚热带，原生有红树林湿地，天然分布北至福建，可净化海域水质、减缓海侵与风暴潮灾害。我国红树林面积历史上曾达25万公顷，1950年代尚有4万多公顷，2001年仅存2.3万公顷，2013年稍增至3.2万公顷[13]，当前城市建设侵占红树林湿地的状况仍有发生③，保护繁育工作任重道远。

2.2 东南滨海平原城市海绵设施规划布局要点

2.2.1 城区以避风灾、调峰值为规划重点 东南滨海地区在夏半年有大量集中降雨，尤其是台风雨，强大的风力与连续暴雨给城市带来内涝威胁；如果本地水系连通过境入海河流，当上游洪水与本地暴雨汇流叠加再遭遇高潮位时，将加剧灾害影响。因此，海绵设施的选择应以避风灾、调峰值为重点。避风灾的措施，包括选用耐湿抗倒伏的乡土植物、立体绿化采用可移动或可拆卸装置、设施迎风面设置阻风层等，并避免使用松散、易被狂风卷刮的材料及构件。调节暴雨峰值的设施则以中小型下沉空间为主，包括下沉式城市广场、商业广场及其他附属广场等。

2.2.2 旧城区应谨慎设置渗透设施 由于旧城空间受限，加之各类建构筑物的老化，出于安全考虑，应避免设置过多的渗透类设施，适宜选用立体绿化、储水桶、下沉式多功能空间等。城市新区设置海绵设施的条件较好，绿地配置更多、面积更大，设施基础防渗处理更简便易行，预留了承载屋顶绿化的结构荷载等，可设置更多类型及数量的源头分散式小型海绵设施。

2.2.3 海岸带避建渗透设施，重点培育防风植被及湿地 海岸带以市域空间为依托，包括了城镇建设段、农业岸线段、其他郊野岸线段。城镇建设段排水防涝受海潮顶托影响较大，需要合理规划涝水路面行泄通道[10]；农业岸线段重点防止雨水面源污染，其他郊野岸线段则以生态涵养为重点。相关研究证实了湿地、湿池是此类区域的最佳海绵设施，而不应考虑渗透类设施[4,7]，尽量利用废弃盐田、虾田蟹塘培育红树林湿地，同时加强潮上带防风固土植被的种植，以净化水质、消减台风。

3 北海市海绵设施建设开发环境分析

3.1 北海市概况

北海市位于东经109°与北纬21°交汇处，广西壮族自治区南端，北部湾东北岸，北回归线以南，是滨海旅游宜居城市、国家历史文化名城。中心城区三面临海，呈犀牛角形半岛状由大陆延伸于北部湾海域(详见图1)。北海具有悠久的海洋文化，盛产“南珠”,是有文字记载的最早的“海上丝绸之路”始发港之一，拥有陆地面积达12平方公里的洁白“银滩(详见图2)”。

图1 北海市位置示范图

图2 北海市建设环境示意图

3.2 自然环境特征

北海市属亚热带海洋性季风气候区，冬半年盛行北风，夏半年盛行南风，年均气温22.8℃，年均降水量1 803.9 毫米。降雨集中于5～9月，约占全年79%，其余月份地表蒸发量基本大于降雨量④。强热带气旋是北海市主要主气象灾害之一，集中于6～9月，台风每年2～4次。2014年“威马逊”以17级风速刷新了北海的气象记录，给城市建设造成巨大破坏(详见图2)。

北海市在地质构造上为北部湾海岸上升形成的侵蚀阶地；土质由砂质粘土、砾砂构成；除冠头岭外其余地区高程在0～30米之间；海滨平原土地占总面积70%以上，浅海滩涂面积约占总面积20%左右(70%为沙质滩)。地表水系不发达，河流径流主要由降雨形成，源近流短，汇流面积及水系流量小，为独流入海水系。地下含水层主要由粗砂、砾砂组成；潜水层枯季水位埋深一般4.2～11.0米⑦。

综上，北海市位于台风受灾区，降雨集中量大，非雨季地表蒸发量大，无入境客水致涝风险，地势平坦使洪潮遭遇时易内涝，地表水系缺乏，地下水埋深浅，土壤自然渗透功能较好、但也存在易被污染的风险。

3.3 乡土植被特征

北海最具特色的乡土植物为生长于海岸潮间带的红树林，其中铁山港东岸红树林区1990年被划定为国家级红树林生态自然保护区。截止2016年底，市域528.17公里的岸线上分布的红树林达到3 143.22公顷⑤，红树林面积与岸线比值为5.95公顷/公里。此外，海岸带乡土植物主要有雀榕、木麻黄、朴树、苦楝、苦郎树、黄槿、露兜、刺葵等；城区种植较多的乡土植物有小叶榕、香樟、大叶紫薇、木棉、小叶榄仁、桃金娘、假苹婆、黄槐、三角梅、羊蹄甲等；均有抗风耐水湿的特性。

4 北海市海绵设施规划

根据北海市城区与海岸带自然环境、建设状况的差异，区别设置适宜的海绵设施，其分区界限依据枯季潜水地下水水位标高、规划道路中心线综合确定(详见图3,4)，对位于城区与海岸带的主要城市功能区分别制定相应的配置方案(详见图5)，并按不同的规划设计阶段总结了相应的配置要点(详见表2)。

图3 北海市城区与海岸带分界图

4.1 北海城区

北海城区指中心城区规划范围除去海岸带的区域。此区域枯季潜水地下水自然埋深基本在5～10米之间；建成区地势平坦、建筑密度大、城市干道宽阔，台风季易发生内涝。

图4 北海市海岸带涝水路面漫流入海示意图

4.1.1 新旧城区渗透设施应区别设置 为避免安全隐患，旧城区公园广场、主干道绿地、面积在0.4公顷及以上的居住区集中绿地，应作为雨水渗透设施主要设置场所。新城区可因地制宜设置分散式渗透净化设施。

4.1.2 雨水回用设施以地面设置为主 由于地表蒸发量大、地下水位高，宜使用连接屋面雨落管的储水桶、地面水景池等作为雨水存储设施。为避免蓄水蒸发过快以及蚊虫滋生，储水桶应严密加盖；水景池宜采用半露天设计，放养食蚊鱼或使用流动水装置。

4.1.3 极端暴雨峰值宜以下沉式空间调节 北海市建成区绝大部分用地坡度低于2%，地表水系缺乏，易于发生洪涝灾害。除完善地下管网系统、疏通地表水系外，城区公园广场可设置休闲式下沉空间以在极端情况下调节暴雨峰值，使暴雨及大暴雨由下沉绿地溢流入雨水管、特大暴雨二次溢流入下沉式空间。

4.1.4 波浪状纵坡干道设置集雨井 北海市城区地势平坦，多数道路如西南大道，被设计成“波浪状”的纵坡形式，致使雨水集中而形成内涝。此类型道路可下凹处设置道路集雨井，集雨井溢流雨水通过植草沟引入明渠水系，以化解其易于集雨内涝的问题。

4.1.5 工业园区禁止使用渗透设施 北海工业园区位于中心城区北面(详见图5)，面积19余平方公里。园区除有电子信息产业园外，还进驻有食品药品、建材、汽车制造等行业，经雨水浸淋后，降落于下垫面的污染粉尘、工业原料及危险废物所含毒素均有可能经由渗透性较高的土壤对地下水系造成污染，应避免设置渗透类设施，初期雨水应截留至污水处理厂。

4.1.6 鲤鱼地水源涵养区禁止人工建设 位于城区中东部的鲤鱼地(详见图5)，所处地质构造属南康拗陷盆地，其盆地基底凹陷处承压含水层顶板缺失，并于地表形成天然水库及入海水系冯家江，92版北海市城市总体规划将此区域定位为城市绿心及地下水源涵养区，并沿袭至今。此区域应限制人工建设及娱乐活动，并在绿心上游建设雨洪公园，为绿心提供水源储备。

图5 北海市海绵设施规划示意图

4.1.7 设施配置须避免台风引发的安全威胁 城区海绵设施的台风迎风面，可设置遮挡构件或阻风植物层以降低风力；海绵设施构件宜采用弹性构件，其固定措施应能消减台风破坏；雨水传输消能常采用的松散砾石，宜覆网固定，以免狂风卷起伤人。城市干道与广场景观绿化所配置的乔木应以棕榈科植物为主，避免台风造成乔木大面积倒伏而阻断交通。

城区垂直绿化应以可拆卸模块式为主，辅以框架攀援式、种植槽式，其结构层均应达到与该建筑相同的防风要求，并尽量避免暴露于台风迎风面处。模块式垂直绿化的组装部分，可于台风来临前进行拆卸。

城区屋顶绿化宜配置于高层裙房、低层及多层屋面，尽量使用可移动的容器种植，便于在台风来临前移入室内。选用植物宜以抗风喜阳、管理粗放的低矮型北海乡土植物为主，如发财树、大红花、人心果、三角梅、狗牙花、仙人掌、佛甲草等。

4.2 北海海岸带

北海海岸带区域风区大、风时长，下垫面较城区洁净；西南、南向夏秋季受台风及风暴潮直接影响；地下水受海侵影响，表土盐碱化，1996年海城区西北端海水入侵面积达3.52平方公里[14]，近年来状况有所好转⑥。市域自然岸线仅存不到三分之一，生态系统明显退化。海岸带建成区集中于冯家江西侧，场地标高在50～100年一遇高潮位以上，自然岸线多为硬质海堤所取代，原生海岸植被已基本无存。海岸带未建成区集中于冯家江以东，自然高程基本低于10年一遇高潮位，其土体构成为砂、淤泥质砂土等多层结构⑦，潮间带残存有红树林。

4.2.1 规划洪潮遭遇时涝水路面行泄通道 北海市中心城区规划有4个排海区，其中侨港、北岸排海区排海口，其标高低于平均高潮位的比例分别高达100%、80%，当高潮位与罕见暴雨叠加时，仅依靠地下管渠调蓄、排放雨水的排海区将面临内涝威胁，除设置下沉式空间外，规划雨水路面汇流入海路径也是有效措施。以北岸排海区上海路北尽端路口为例，此位置设有淹没于平均潮位线以下的排海口，其路面高于平均高潮位3.08米，高于10年一遇高潮位仅1.35米；高潮位与暴雨叠加时，淹没出流的排海口出流速度缓慢，当地下管渠空间集满雨水并溢流于地表时，溢流雨水可由路面行泄入海；路口下部沙滩设置砾石堆减缓径流冲刷，并于醒目位置设行人警示牌(详见图4)。

4.2.2 市域岸线加强防风植被及湿地的培育保护 市域范围内，海岸平均高潮线向陆地一侧延伸200米范围内，应划定为海岸保护带，补种耐盐抗风的乔灌丛群落以防风固土。泥质海岸植物须耐盐耐湿，如台湾相思、马占相思、马尾松、南洋衫、蒲葵、鱼尾葵、白千层等；砂质海岸植物须耐旱耐贫瘠，如大叶相思、湿地松、红千层、刺葵、榄仁、黄槿、夹竹桃、仙人掌等；而木麻黄、椰子、榕树、朴树等植物则均能长势良好[15]。禁止在红树林区内修建码头等人工设施；红树林区沿岸的乡村地带应配置生态污水处理设施，禁止向林区直排污水；红树林区沿岸的城市建设，须保障周边至少200米的原生陆岸植被不被破坏。

表2 北海市城区及海岸带海绵设施分阶段规划要点

4.2.3 台风迎风面避免设置立体绿化 此区域西南、南向夏秋季受台风直接影响，建筑物应避免设置立体绿化。如造景需要，应采用可拆卸模块式垂直绿化，屋顶绿化使用可移动容器。

4.2.4 合理利用水产养殖塘与废弃盐田 规划区内城市现状建设集中区外，分布有较多的水产养殖塘，未来可结合景观设计，改造为下沉式空间、湿地、湿塘等。海岸带西南部、西村港东侧有大面积的废弃盐田，可做为红树林的培育基地，逐步增加滨海湿地。

4.2.5 历史街区避免滞留雨水 北海老街位于半岛西北海岸，不受台风正面袭击。最初有粤、桂、闽等地的疍民聚集于此，清道光、咸丰时期老街雏形已成，1876年口岸开放后西风渐进，1931年北海老街主体全部建成，形成了具西方古建筑元素的骑楼街道风貌(详见图2)。街区内攀援植物三角梅、爬山虎等长势旺盛。由于水分是造成历史建筑构材劣化的主因，需要防水排水并阻断上升潮气，因此除绿化造景外，不宜设置其他海绵设施。

4.2.6 港口码头使用雨水及回用水 北海作为我国西南地区重要的出海口，未来城市功能和港口建设将不断完善。在中心城区范围内，规划保留有以客运及旅游功能为主的3个港点(详见图5)，其中石步岭港具国际邮轮母港功能。为保障港口附近区域海洋生态安全，港口水域的污染源除船舶生活污水与舱底油污水、含毒物品及危险品集装箱冲洗水需重点处理外，普通集装箱及码头地面冲洗水可采用蓄积雨水与回用水，冲洗水由植草沟输送至净化调节池，再次回用冲洗。

4.3 北海民房区

由于历史原因，北海市旧城区与海岸带均分布有较多的民房建设区。包括由单个或数个居民共同建造具有合法使用权的建筑(详见图2)、征地拆迁形成的城中村等，具有单户独栋、小体量、高密度等特征，建筑间距基本为6米，建筑高度在12米以下，缺乏透水地面改造空间。民房建设已受到规划控制，但由于分布面广、改造历时漫长，现阶段仍需推行海绵设施改造。旧城民房区适合进行屋顶绿化改造、接雨落管至地面蓄水桶；部分占地较大建有私家花园的，可改造为雨水花园。

5 结语

东南滨海平原城市海绵设施的规划布局，应在台风灾害、降雨集中量大、地下水埋深浅等环境特征背景下，按城区与海岸带区别设置适宜的海绵设施。城区海绵设施规划以暴雨峰值调节为重点，采用下沉式空间调节汛期集中降水，旧城区渗透设施则宜分区域集中设置。海岸带以保护、修复天然海绵体为主，并规划涝水路面行泄通道以减轻暴雨与洪潮遭遇时引发的内涝灾害；此外，应加强市域范围内红树林湿地及岸线防风固土植被的保护与修复；在城市总规、专项规划、城市控规阶段无须对海岸带区域的年径流总量做控制要求，而着重入海径流的净化设施配置；未来需要进一步建立相应的数学模型，对洪潮遭遇下海岸带涝水路面行泄通道的规划设置进行模拟评估，以更科学高效地管理雨洪、增强海岸带防灾能力。

注释

①依据《国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》(国办发〔2013〕23号)。

②依据《热带气旋等级》(GB/T19201-2003)，本文中所指热带风暴指风力在8～11级之间的热带气旋，台风指风力达12级(32.7m/s)及以上的热带气旋。

③依据新京报网.中央环保督察组：广西为建设钦州滨海新城侵占千余公顷红树林http://www.bjnews.com.cn/news/2016/11/17/423878.html.

④数据来源：《北海市统计年鉴》。

⑤数据来源：广西红树林研究中心。

⑥资料来源：《2015年～2018年中国海洋灾害公报》。

⑦资料来源：广西壮族自治区地质环境监测总站《南康盆地地下水资源潜力评价报告(2012)》。

⑧资料来源：广西壮族自治区地质环境监测总站《枯季潜水地下水水位图标高等值线图(2012)》。