基于顶层设计实践海绵城市研究——以德阳高新技术区海绵城市专项规划为案例

曹 真 陈 虹

导语

近些年来，极端气候常态化，很多城市在夏天都要经历暴雨的考验，可以说逢雨必涝，遇涝则瘫。这些环境事件带来了对生活的影响，财产的损失，并威胁生命的安全。为从源头缓解城市内涝、削减城市径流污染负荷、节约水资源、保护和改善城市生态环境，国家提出了建设“海绵城市”的新理念。海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用[1]。

广汉位于四川省最富饶的川西平原东北部，龙泉山西麓，受地质构造影响和控制，以平坝为主兼有丘陵。境内青白江、鸭子河、石亭江和绵远河等主要河流由西北流入境内，平坝沿河流走向分布。项目地位于广汉境内的德阳高新技术产业开发区，现状用地以农田为主，河流纵横，灌溉沟渠密布，上位规划成一个以油气装备与服务、生物医药产业为主导的城市群副中心。由于城市的建设、下垫面的改变会导致地表径流的增加，进而产生水环境恶化和汛期内涝等环境问题，因此在城市规划阶段就引入海绵城市理念，从顶层设计的角度将海绵城市的内容通过各层级规划进行落实，作为德阳海绵城市建设的先行示范区。

1 海绵城市建设内涵

1.1 海绵城市概述

传统城市建设模式主要依靠管渠、泵站等“灰色”设施来组织排放雨水，以“快速排除”和“末端集中”控制为主要规划设计理念。不仅增加市政雨水管网、收纳水体和排涝设施的压力，而且初期雨水携带大量污染物随地表径流影响水质。同时，大量雨水外排，也是水资源的一种浪费。海绵城市强调以“慢排缓释”和“源头分散式”控制为主要规划设计理念，构建从源头到末端的全过程控制雨水系统，与传统雨水利用相比，海绵城市更注重雨水的自然积存、自然渗透和自然净化，是一种绿色可持续的雨水排放模式。海绵城市的建设，主要通过“渗、滞、蓄、净、用、排”等多种技术途径，实现城市良性水文循环，提高对径流雨水的渗透、调蓄、净化、利用和排放能力，维持或恢复城市的“海绵”功能[2]。

1.2 海绵城市系统

海绵城市系统包括3个子系统，按照尺度从小到大分别是低影响开发雨水系统、市政排水系统、超标雨水径流排放系统。低影响开发雨水系统是源头分散式小型控制设施，包括生态植草沟、下凹式绿地、雨水花园、绿色屋顶、地下蓄渗、透水路面[3]。市政排水系统指由雨水管渠、调节池、泵站等组成的灰色基础设施。超标雨水径流排放系统指的是大型绿地空间（公园、湿地等）和自然水体（河道、湖泊等）。这三个系统具有十分复杂的耦合和交叉关系，在空间规划上需要综合考虑，统筹协作，达到保障水安全、治理水环境、涵养水资源、改善水生态的四大目标。

海绵城市的建设是一个需要跨专业合作、多部门协调和多阶段实施的系统性工程[4]。在规划设计阶段要制定一套可落位、可管控、可实施、可考核的指标体系，包括源头滞蓄指标、径流污染控制指标、雨水资源化利用指标和排水防涝指标。

2 海绵城市顶层设计思路

海绵城市是一个理念，涉及城市建设方方面面，包括市政给排水、河道流域、水利、公园开放空间、道路空间以及建筑场地等。顶层设计在海绵城市建设的全过程中具有领衔性，只有顶层设计做好了，协调好各专业的诉求和各部门的利益，在空间上才能更有效地落位[5]。

统计数据显示，2013年到2015年，包括北京、上海、深圳、广州、武汉等地，全球平均每年有180座城市被水淹，说明我国城市雨洪管理和建设相对滞后。2013年12月12日，习近平总书记在中央城镇化工作会议的讲话中强调，提升城市排水系统时，要优先考虑把有限的雨水留下来，优先考虑更多利用自然力量排水、建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市。国务院办公厅出台的《关于推进海绵城市建设的指导意见》指出，采用渗、滞、蓄、净、用、排等措施，将70%的降雨就地消纳和利用。

海绵城市顶层设计是指导海绵城市建设防止内涝工作的上层建筑，是决定海绵城市工程建设是否满足城市发展变化背景下内涝防治需求的关键。海绵城市顶层设计并不局限于信息化整合，更强调其统领高度，特别是其战略和策略指导性，加强层次思维逻辑，构建合理体系。该理念下的海绵城市建设，更是突破了传统的专业限制，由水利、景观、市政、规划、道路等多专业站在顶层角度统一规划设计，对象也由单一目标转变为包含生态、资源、污染、环境、安全等跨领域的复杂工程。[6]

本文以德阳高新技术产业开发区为例，研究该区域政策和历史背景，进行深入的基地调研，通对上位规划、专项规划和现状的分析，确定规划设计目标，对系统格局进行专项定性，划分合理合适的生态分区，探索海绵城市顶层设计。

3 海绵城市顶层设计实践与思考

3.1 项目背景

德阳高新技术产业开发区位于德阳国家高新区东区，项目占地总面积为40 km2，北至鸭子河、南至广汉市界；其中已纳入广汉市总体规划的面积为29 km2，包括已转为12.6 km2的城市建设用地和4 km2的报批综保区范围。区域属于亚热带湿润季风气候区，气候温和，降雨丰沛，地形平坦，西北高，东南低，高程为450～480m。区域内水系河流主要为河道水系以及灌溉用沟渠。根据现状调查，区域在水安全方面主要问题是洪涝灾害频发且管网体系尚未建设完善，旧城区管网雨污水合流；未开发区域多为农田，靠自然下渗及邻近沟渠排水。区域地表水环境质量较差，现状主要河道水质为Ⅲ-劣V类，雨水径流污染问题亟待解决。水生态方面蓄涝空间不足，现状区域多为农田，地势平坦，基地开发后区域地面硬化将导致地表径流增加，存在内涝隐患。水资源则因为地表水质污染严重，制约其用水途径；污水处理后直排入天然水体；雨水资源丰富，但中水及雨水未获得充分利用，缺乏中水及雨水收集利用设施。

德阳高新区拥有三大历史使命，分别是创新——立足区域、增强内生发展动力、全面创新改革试验区的先行区；开放——面向国际、融入一带一路、打造内陆经济开放的先导区；融合——成德同城，实现产城共荣，打造成都现代化国际化大都市的北部明珠。这三大历史使命是项目实施中推动从顶层设计角度实践海绵城市建设的三大助力。德阳高新技术产业开发区项目海绵城市专项规划尊重项目“三星堆·未来城”的定位，在顶层设计伊始，提出以建立绿色城市生态系统为核心，塑造绿色生态载体，营造绿色社会环境，打造绿色经济体系；在道法自然、近悦远来、如水归壑的理念下，成就自然、人本、智能、国际的产业新城。

3.2 技术路线

首先，针对场地内现有山水资源通过现场踏勘调研和大数据分析等进行了详尽调查梳理，高新区因其所处三水汇聚及成都平原北缘，洪水侵害、城市雨水管理、地震及衍生灾害等是其主要防止对象。因此，在顶层设计中海绵城市建设目标是建立一个安全有韧性的城市。

其次，建立适合本项目的蓝绿生态格局。蓝色生态体系方面着重建立水安全和水畅通的生态框架体系，包括保障主要河道水系（含鸭子河、青白江、马牧河、蒋家河）的行洪安全，根据设防标准，进行滨岸优化；根据现状低洼地和河渠支流，结合海绵城市，构建多层次水系生态框架，完善水系等级。绿色生态系统则为了保护区域层面保障生态格局的连续性，形成基地层面构建完整的生态网络，包括保护基地紧邻龙泉山生态控制区，作为基地重要的生态屏障；预留成绵高速、旌江快速路和成都二绕的生态防护用地，作为绿色生态安全基底；新建与凤凰湖和鸭子河的南北向生态廊道，与青白江生态廊道构成“十字”型生态结构。

根据树立韧性城市示范的目标，在尊重现有生态基底的前提下，通过规划背景整合现状问题、基地条件；树立海绵城市各大规划目标所需达到的系统格局后，通过合理合规的规划分区，从生态系统估计区、城市建设区、市政基础设施区进行分区掌控，以保证海绵城市带来的生态提升的连续性完整性。

具体技术路线如下（图1）：

通过规划背景梳理、现状问题指认和基地条件分析，确定雨洪安全、径流控制、水质优良和雨水资源化这四大规划目标。根据国家海绵城市技术指南和上位规划，将目标定量化，径流总量控制率为80%～85%，水质达到Ⅲ～Ⅳ类，雨水资源化利用率为10%～20%。根据规划用地性质，将地块分为3大分区，分别是生态骨架区、城市建设区、市政基础设施区，针对不同分区进行差异化地管控。通过4个系统在空间上进行规划设计，达到四大目标。

第一，城市安全格局系统。在骨干河道两侧建立防洪大坝，作为行洪空间，保留现状沟渠水系和创建新的绿地空间，作为滞涝空间，洪涝分开治理，保障生态安全。

第二，生态雨洪调蓄系统。在空间上分散设计各种滞涝空间，通过三级系统，逐级消解雨洪。

第三，生态净化系统。在各种滞涝空间的源头，通过设置湿地、草沟、雨水花园、滨岸林带等措施，进行源头净化。

图1 海绵城市顶层设计技术路线图

第四，雨水收集回用系统。在一环以内的区域进行雨水收集和蓄存，回用于景观浇洒、道路冲洗等市政杂用水。

为达到四大目标，必须对海绵设施进行分区管控。尊重和利用现有的大海绵结构，构建小海绵体系，结合现状与规划，制定合理的雨水径流控制目标，保证雨洪安全。将总体控制指标在不同分区进行分解落位，将海绵设施分为生态骨架区、建设分区和生态型基础设施区。针对不同分区特点，制定相应的管控目标和控制要素。生态骨架区根据规划绿地规模大小，将生态系统骨架区分为一级生态骨架区（N1）、二级生态骨架区（N2）和三级生态骨架区（N3）。城市建设区根据区位和用地类型（商业、住宅、工业园区等）分为城市核心区（U1）、城市中心区（U2）、一般城市区（U3）、工业园区（U4）和旧城改造区（U5）。生态型基础设施区主要是对传统道路的排水进行优化，针对主次干道、城市支路、步行道、高架桥等基础设施，进行路面桥面地表径流的控制、污染削减以及透水铺装的设置，在顶层设计中强调生态型灰色基础设施的建设。

4 结果与分析

4.1 生态系统骨架区

雨水依据地势，就近排入绿地、相邻河湖水体和廊道空间；通过雨水输送通道，流入滞洪空间，超标雨水外排至上一级生态骨架区。不同层级的生态骨架区之间相互连通成网，遇到开发用地或者道路时采用桥或者涵洞的形式进行连通（图2）。

从功能要求、要素组成和控制要求3个方面进行详细地管控。

一级雨洪调蓄区N1是级别最高的生态骨架区，承担了城市级生态廊道，复合的动物栖息和防护隔离等要求，同时作为区域行洪通道，基地超额雨水排放终端，防洪安全的基础保障。廊道宽度规划设计在100 m以上，场地内的要素包括主要河道三星湖、青白江、马牧河、蒋家河、“十字型”生态廊道和旌江干道、成都二绕、成绵高速防护绿带要素组成。在控制要求上，以大型的生态斑块，自然生境为主。作为城市开发中保证生态廊道生物量的库存区，减少人为干扰。

图2 雨洪调蓄区平面布置图

二级雨洪调蓄区N2的功能是组团级的绿色廊道，游憩场所和暴雨径流滞涝空间。廊道宽度控制在30～50 m，绿地斑块面积1.5～3.5 hm2，辐射半径约500 m。在突发暴雨是能够承载瞬时降雨积蓄压力，并汇入一级廊道。要素包括以公园为主的绿地斑块，现状沟渠、绿园环道、青白江、蒋家河、马牧河两侧河流廊道蓝线退界绿化。青白江沿堤岸线后退50 m，蒋家河、马牧河沿堤岸线后退35m作为河流廊道蓝线，并在两侧营造人工湿地，保证入青白江水水质。

三级雨洪调蓄区N3的廊道宽度规划设计控制在5～15 m，主要作为生态汇水渠道，汇集分区内雨水，排入一级、二级雨洪廊道。包括道路两侧绿化带、植草沟，渗滤渠道等线性低影响开发设施；可以承担日常雨水汇集和生态汇水输送通道的需求。保证地块内的雨水往二级廊道汇集；适当部位设置溢流设施，暴雨情况下雨水溢流入市政管网；工业区无人行道路段在道路两侧预留植草沟空间，作为三级雨洪廊道；城区有人行道路段，在绿化带退界一定宽度。

4.2 城市建设区

从用地功能、开发强度和开发密度造成的下垫面情况的差异将城市建设区分为5大类，分别是城市核心区T1、城市中心区T2、一般城市区T3、工业园区T4和旧改城区T5（图3）。

城市建设区的T1-T4的管控体系包括指标定义、地表径流控制目标、要素组成和控制要求4大方面。指标定义包括绿化率、建筑密度和道路硬地率。根据以上3个指标，确定地表径流控制目标。按照地块、建筑单元和建筑体主要集水场所3个类型，分别提出海绵设施要素组成。

城市建设区的T1组成包括地块内主要集水场所，如雨水广场、透水地面（促渗地面），建筑单元主要集水场所，如下沉绿地（渗水草坪）和建筑及辅助集水设施，特别是绿色屋顶（屋顶绿化、屋顶集水、露台集水）、屋顶集水、立面绿化（屋面绿化）。地块内主要集水场所控制上要求突出复合型功能，兼具景观、游憩、储水作用；雨水广场绿地率30%、下沉式绿地率30%、透水铺装率70%；促渗地面绿地率为75%、下沉式绿地率50%；建筑单元主要集水场所控制要求为下沉式绿地率30%；建筑及辅助集水设施的绿色屋顶率控制在30%。

城市建设区的T2的要素由地块内主要集水场所，如下沉绿地（中心区中央集水轴）和滨水缓冲带（滨水湿地净化及缓水措施），建筑单元主要集水场所，如绿色屋顶（商业屋顶/露台绿化）和建筑及辅助集水措施，如绿色屋顶（屋顶储水）和透水地面组成。其中地块内主要集水场所要求中心区与中心湖体连接处构建滨水湿地，净化入湖水质、缓蓄雨水；绿地率控制在75%、下沉式绿地率控制在50%。建筑单元主要集水场所控制在绿色屋顶率30%；建筑及辅助集水措施控制在透水铺装率30%。

城市建设区的T3要素组成包括地块内主要集水场所，如社区景观集水区，建筑单元主要集水场所，如居住区景观集水区和建筑及辅助集水措施，如绿色屋顶（屋顶绿化、屋顶集水）。地块内主要集水场所下沉式绿地率控制在50%，透水铺装率控制在30%；建筑单元主要集水场所下沉式绿地率控制在30%，透水铺装率控制在70%；建筑及辅助集水措施绿色屋顶率控制在20%；社区停车场绿地率控制在20%、下沉式绿地率控制在30%、透水铺装率控制在70%。

图3 海绵设施模块图

工业园区的T4要素组成包括地块内主要集水场所（如：景观集水区），建筑单元主要集水场所（如：绿化带集水花园），建筑及辅助集水场所（如：临时性雨水花园和屋顶集水）。控制要求上，地块内主要集水场所下沉式绿地率50%，建筑单元主要集水场所下沉式绿地率30%，建筑及辅助集水场所绿色屋顶率30%。

城市建设区的T5由于是传统集镇，并未做到雨污分流，而且建设密度高，缺乏绿地，是海绵城市建设的难点。其控制要点主要集中在管网的改造、沟渠的升级以及建筑单元的优化。要素组成包括地块内主要集水场所（老城管网和旧有沟渠改造为集水渠道）和建筑单元主要集水场所（景观集水区改造）。控制要求地块内主要集水场所包含旧城管网“分-截-蓄”改造：因地制宜，分区进行雨污分流、扩大截污管道尺寸、设置合流制调蓄池；对原有沟渠进行适当拓宽，作为区域行洪通道。建筑单元主要集水场所要求绿地率20%、下沉式绿地率30%、透水铺装率30%、绿色屋顶率30%。

4.3 生态型基础设施区

生态型市政基础设施区主要分为4大类，主、次干道（U1）；城市支路（U2）；步行道（U3）和高架桥（U4）。由于道路要满足不同的通行需求，其断面设计和路面材质有相关规范。

主、次干道（U1）道路宽度控制在30～50 m，服务于机动车的交通性城市主干道、连接城市各分区道路。优先保证路面承重要求，机动车道为传统硬质路面形式。道路中心、两侧绿地下沉，以植草沟、生物滞留带等形式，作为道路生态汇水廊道；道路两侧人行道及非机动车道通过透水铺装下渗雨水、路缘石开口引导道路雨水，道路纵坡大于1%，通过竖向设计向就近绿地汇集。同时设置挡水堰/台坎、卵石减缓流速设施，增加生物滞留设施雨水渗透量。

城市支路（U2）主要为小区道路、停车场、景观车行道路、小型汽车专用道。设计道路宽度为5-20m单双车道、不通行或偶尔通行重载车辆。适当采用透水沥青路面。对承重能力要求较低的城市内部支路，适当采用透水沥青路面或透水混凝土路面；同时街边设置生物滞留池、下凹绿地等雨水集蓄、净化设施。

步行道（U3）优先考虑透水铺装路面，下渗雨水；结合道路两侧绿化带，设置雨水湿地、生物滞留设施、蓄渗模块，并与人行透水铺装结合，构建雨水集蓄空间。

高架桥（U4）通过落水管收集高架路雨水，结合周边绿化，就近汇入生物滞留设施。道路的海绵城市建设在保证功能要求的前提下，进行优化提升设计。

5 结语

通过德阳高新技术产业开发区项目海绵城市专项规划可以看到从顶层设计开始系统思考海绵城市专项，以规划先行为海绵城市的建设带来指导和规范作用。从区域生态安全格局（大海绵）出发，兼顾城市低影响开发设施（小海绵），共同构成海绵系统网络从系统和空间层面共同指导海绵设施的管控和落位，特别是结合城市各个系统规划，包括土地规划、市政、水务等部门，协调相关部门关系后的理性顶层设计将发挥出海绵系统的最大效益。