海绵园区雨水系统规划设计方法——以北戴河健康城生物产业孵化器项目为例

刘瑞琪

北京土人城市规划设计股份有限公司

1 绪论

随着我国城市化发展进程不断加快，越来越多的城市地区都面临着不同程度的雨洪灾害和大面积的缺水问题。有关研究表明，随着城市发展，硬化地面的逐渐增多，只有20%的水能回渗到地下，80%全部流走[1]。为了解决上述问题，“海绵城市”理念提出。依据《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》国办发(2015)75号文件[2]，海绵城市是指：“通过加强城市规划建设管理，充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，有效控制雨水径流，实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式”。

海绵城市的建设途径主要有三个方面：对城市原有生态系统的保护、生态恢复和修复、低影响开发。低影响开发雨水系统可以通过对雨水的渗透、储存、调节、转输与截污净化等功能，有效控制径流总量、径流峰值和径流污染[3]。因此将低影响开发设施引入海绵园区有很强的必要性。

2 项目概况

北戴河新区健康城生物产业孵化器项目位于秦皇岛北戴河新区赤洋口片区，项目占地面积为33.33公顷，园区包括研发、实验、医疗和技术服务、办公和生活配套六大功能板块。根据上位规划及产业功能定位，园区目标打造成国际领先的科技园园区，营造集生态、人性化、多功能为一体的办公环境，满足从事科学研究、商务办公、医学治疗等人群对功能空间的需要。

3 场地问题

本工程场地已经过工程施工整理，地势平坦，现状植被较少。园区内除动漫城原址外其他地上物较少，四周均临市政道路。通过细致的调研与分析，总结出以下现状问题。

水安全问题突出：北戴河新区属降雨量季节分布明显不均，降水主要集中于6～9月；全年有暴雨日2.6天，也主要集中在7、8两月[4]。地势周围高中间低，地表径流极易在场地内汇集，汛期容易发生内涝。

雨水设施空间有限：园区内建筑及道路规划与标高均已确定，园区的建筑和主要机动车道总占地面积达26%。在剩余的有限的空间既要满足停车、集散等硬性空间要求，又要满足园区使用者对广场、绿地等公共开放空间需求。

4 规划目标

基于场地的三大突出问题，如表1所示建立适合本海绵园区的指标体系。指标体系结合海绵城市建设绩效评价与考核指标、低影响开发控制指标、绿色建筑评估指标，指引绿地系统和低影响开发雨水排放系统的规划。

表1 海绵园区规划指标

5 雨水系统规划

通过总结本项目现状水问题，雨季容易发生内涝是园区最主要的问题。方案提出适合于本园区的低影响开发设施雨水系统的规划策略：首先建立多级雨水收集和排放系统，收集屋面和地表径流，在降雨时蓄水，在旱季释放水分；其次通过因地制宜的调蓄设施的规划增加场地蓄水空间，增强园区的抗洪能力；最后雨水排放系统与交通系统、铺装系统、种植系统结合规划。方案在有限空间内规划了干湿两用的景观，将海绵作用最大化。

5.1 水安全保障规划

园区规划从考虑水安全保障入手，首先进行排水组织和竖向规划，然后确定雨水调蓄设施的选择、容积与分布，再进行超标雨水径流排放系统规划。

（1）园区排水组织。园区根据建设分期顺序为三个大汇水区，一、三期场地的雨水优先向二期场地的中央景观区排水，积水超过溢流水位后由雨水管网排入周边道路的雨水管网。

园区内低影响开发设施的雨水排放系统的规划如图1所示，按照顺序逐级排放。

图1 低影响开发设施雨水排放系统规划

（2）园区竖向规划。园区内竖向规划原则首先保障建筑、停车场的水安全，其次保障道路的水安全。园区内规划雨水多级自流排水系统如图2。竖向规划要求如下，建筑周边标高：建筑底层＞入口平台＞一级汇水带＞周边绿地；道道路、广场、停车场等场地标高：场地＞周边绿地＞二级汇水线；绿地标高：绿地＞二级汇水线＞三级汇水池。

图2 园区雨水系统规划

（3）雨水调蓄设施规划。园区内留给雨水设施的空间十分有限，因此采用多功能复合方式。雨水调蓄设施主要为中央景观区和周边滞留带，此外三级汇水池也有调蓄作用，雨水调蓄设施的容积根据汇水区内净流量确定，保障园区内“小雨不积水、大雨不内涝”。

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中央景观区规划下沉广场，景观与道路、建筑自然缓坡相连，坡度自然起伏的树岛、草地利用微地形景观营造。中央景观区同时也是碎石雨水渗透区，收集周边地块的雨水，当水位超过4.5m标高，雨水由溢流管进入园区外的市政排水管网。

（4）超标雨水径流排放系统规划。每个汇水区内径流优先采用地表自然排水方式收集，其次采用雨水溢流管排水。雨水设施内的溢流口要求比雨水设施底部至少高15cm，比硬质铺装至少低5cm。一、二级超标雨水由雨水溢流管连接到三级汇水池，三级汇水池则就近连接中央景观区和周围滞留带。当中央景观区水位超过警戒水位时，超标雨水由雨水管网流入锦绣路的市政雨水管网。

（5）暴雨峰值削减与推迟。在暴雨来临时，高透水率的地表对洪水有很强的消纳作用，总径流产量相比较传统方案减少，降低和推迟了暴雨峰值。雨水先后进入园区内的多级排水系统和调蓄空间，园区内容量空间大，减小园区外城市雨水管网的压力，有利于保障其他城区的水安全。

5.2 水质提升规划

园区内的水污染主要来源于城市面源污染，针对径流的特征规划不同的雨水净化设施，对城市面源污染进行有效控制，从而提升园区水环境质量。方案采用多级雨水净化措施，与植物系统结合。保障出水可以达到Ⅳ类以上地表水质要求。

雨水净化设施主要包括三级。

一级汇水带由碎石带和植被缓冲带组成，先通过碎石进行削减洪峰和初期弃流，然后通过植物草坡进行排水和二次净化。

二级汇水线主要由植草沟、植被缓冲带组成，对通过的径流进行预处理，去除大颗粒污染物并减缓流速，雨水可以通过碎石层储蓄和下渗。缓坡植被采用芦苇、狗牙根、麦冬、宿根花卉等。

三级汇水池结合蓄水池和景观水景的做法，雨水到本区域后经过净化，水质有显著提升，可回收利用作为水景用水和绿地灌溉用水。

5.3 雨水资源利用规划

园区内海绵系统汇集的地表水可进行回收利用，雨水利用的主要设施为散布的三级汇水池、中央景观区。低影响开发设施对减少园林绿化用水和保护地下水有明显作用，在降雨期、非降雨期和浇灌绿地时均发挥作用。

在降雨期间，雨水不会从雨水管网直接流走，而是留在雨水设施内，对植物进行浇灌，并通过层层下渗回补地下水。在非降雨期，地下砂石蓄水层则会像海绵一样释放水分，供给地表植被。在浇灌绿地时，多余水先流入各级雨水设施，自动灌溉周边绿地，有利于节约园林绿化用水。

5.4 水生态指标校核

水生态系统通过水专项系统规划满足了透水铺装率、年径流总量控制率目标。

（1）透水铺装系统规划。铺装材料的选择在满足功能基础上，优先采用透水性材料。自行车和机动车停车场采用透水砖与草地间隔方式；广场以砾石铺装；步行道较为多样主要材料为透水混凝土、汀步铺装等。通过规划园区内的透水铺装率达到了70.38%，超过要求的50%，综合径流系数为0.46。铺装系统在满足透水率的前提下还考虑了不同空间的特征，实现多样与变化。

（2）年径流总量控制率。本方案的三级汇水设施和雨水调蓄设施将各个区域的雨水进行了连通，扩大园区内的雨水蓄水量。园区内下凹绿地率达到65.6%，总调蓄容积达到8126.92m3，超过指标规定的30%。经计算设计降雨量为91.2mm。根据1985～2015年降雨实测数据[4]，91.2mm设计降雨量对应年径流总量控制率96.3%，对应降雨场次控制96%（年平均降水日数约为90.5天）。上位规划年径流总量控制目标为85%，对应设计降雨量41.1mm。经过数据对比，规划方案远超年径流总量控制率目标。

6 结论

北戴河健康城生物产业孵化器园区规划提出了引导海绵园区规划设计的水生态、水环境、水资源、水安全涉及的8项指标要求，提出了以低影响开发雨水系统为先导的绿地系统规划设计方法。

经过雨水系统规划，园区保障下凹绿地率为65.6%，综合径流系数为0.46，调蓄容积为8126.92m3，设计降雨量为91.2mm，符合各项指标要求。有效控制城市面源污染，对雨水资源的有效回收利用，实现“小雨不积水、大雨不内涝”，并在有限空间内构建了干湿两用的多功能绿地系统。