莆田市水生态文明城市规划设计研究

2024-03-25张俊腾尤文贵

能源与环境 2024年1期

张俊腾尤文贵

（福建农业职业技术学院福建福州 350119）

1 城市概况

1.1 地理环境

莆田市位于福建省沿海中部，常住人口319.9 万人，海域面积11 000 km2，陆域面积4 200 km2，呈西北高东南低，横断面图呈马鞍状。目前建成市区面积110 km2，城区人口64 万人。主城区位于兴化平原，地处木兰溪下游南北侧，平均海拔为5～7 m。由于东濒海洋，属于典型的亚热带海洋性季风气候，雨量充沛，主城区年平均降雨量为1 200～1 600 mm。横穿主城区的木兰溪干流全长168 km，集水面积超过2 000 km2，是闽中最大的溪流。木兰溪水系的较大支流有延寿溪、龙华溪、中岳溪、松板溪、溪口溪、仙水溪、大济溪、苦溪等。其中延寿溪是木兰溪最大的支流，主要位于主城区，干支流总长180 km，集水面积386 km2。

1.2 城市洪涝灾害频发

近年来，由于全球变暖效应导致极端气候的发生频繁。据统计，1952—1999 年期间，木兰溪平均每10 a 发生1 次大洪水［1］。另外，短时间暴雨期间地势比较低洼的地区由于排水设施不够完善，排水标准比较低，排水系统建设滞后，城市内涝的发生几乎每年都有。

1.3 水生态系统退化严重

随着城镇化率不断的提高，传统粗放的城市开发建设模式给城市水生态系统造成了严重的破坏。原有渗透性比较好的土地上都盖起了高楼大厦，道路硬化采用大量的硬质铺装材料，如柏油路、水泥路面等渗透性不好，降雨时水不容易入渗。原有的河流部分被改成暗河，水塘被回填，植被破坏导致表层储水能力变差，无法短时间内处理大量雨水。

1.4 雨洪管理需求增加

我国的汛期多为夏季，秋冬季多为枯水期，城市内河流水系的承载力也所有不同。早期城市建设主要考虑的是防洪，即通过修建管渠工程将雨水排入河流最后进入大海，从而达到防洪的目的。随着城市水生态系统退化的日益严重，在洪峰时刻管渠工程的雨水量还远远未达到临界值，部分地区就发生了城市内涝。于是以海绵城市理论为主导的城市建设思路对雨洪管理［2］的呼声越来越高。具体来讲，就是从单纯以工程方式解决向以非工程和工程方式相结合的方式转变，通过集中对雨水进行处理再到分散处理，比如建设雨水调蓄设施，有雨水花园、雨水花坛、雨水湖等，用于暂时储存雨水并逐渐释放，减少洪峰流量的冲击，尽量将雨水就地解决和处理，而不是只考虑如何快速排到河流。

2 规划要点

2.1 水生态及水环境规划

2.1.1 城市绿心恢复

图1 为莆田城区海绵空间格局图，规划了凤凰山公园节点、壶公山森林公园节点、九华山保护区节点、尖山寨森林公园节点、囊山公园节点、土海湿地公园节点等城市绿心面积共约65 km2。这些绿心是都是天然的平原河网湿地。另外，主城区还规划了达山、通往公园、沿江、环湖的绿道，并使之形成网络。绿道面层采用透水砖和透水混凝土等透水材料铺设，将雨水直接渗入两侧绿地。其中，“十三五”规划以来，木兰溪流域内新建了玉湖公园、延寿公园、绶溪公园等8 个大、中型公园及延寿绿道、凤凰山沿渠景观带等约400 km 的绿道，实现“5 min进绿道”和“300 m 见绿、500 m 见园”的海绵城市空间格局。2022 年，木兰溪流域被评为“全国‘绿水青山就是金山银山’实践创新基地”。

图1 城区海绵空间格局图（图片来源：莆田自然资源局）

2.1.2 生态岸线恢复

图2 为莆田城区海绵空间管制图。海绵城市规划设计时，从雨洪管理的宏观角度出发，将城区划分了禁止建设区、限制建设区、适宜建设区和已建设区等以预防为主的水灾害防控体系。为了保证城市水生态系统的整体性，对已有的河道水系进行重点保护，规划了一些新河道以加密和连通水系。从雨洪管理的中观层面［3］，重点划定城区的东圳水库、玉湖、南湖、白塘湖及流域内河流的水系蓝线，在岸线上建立雨水湿地和约150 km 的生态廊道和植被缓冲带。在全流区域内规划设计好雨水引流、延长径流、人工湿地和自然蓄洪的结构性功能单元并定期开展河道清淤和拆除违建等综合治理。在已建设区特别是老城区，建设凤凰山环山渠河将从凤凰山脉流向老城区大量雨水引向东圳水库和城外河流。另外，在老城区新增绿化带并将人行道、露天停车场地面用透水材料替换铺设，提高老城区的自然蓄洪能力。

图2 城区海绵空间管制图（图片来源：莆田自然资源局）

2.2 水资源及水安全规划

2.2.1 降水特征与暴雨雨型

莆田市主城区年均降雨量为1 200～1 600 mm，4 个季节降雨量分别为：3—4 月（春季）200～300 mm，5—6 月（梅雨季）350～500 mm，7—9 月（雷阵雨季）350～550 mm，10 月—次年2 月（少雨季）100～250 mm。最容易出现内涝的季节主要集中在雷阵雨季，根据历史数据记载单日降雨量为60～100 mm，局部可达150 mm，近5 年小时最大降雨量峰值为48.1 mm（2019 年4 月30 日16—17 时）、73.4 mm（2022 年7 月5 日14—15 时）。本文将芝加哥的峰值雨型［4］公式进行改进后，可以预测莆田市暴雨强度，见式（1）。

式中：q 为设计峰值降雨强度，mm/h；P 为重现期，a；t 为峰值区间，min。采用公式（1）可以计算出出现期分别为1、5、10、50 a 的莆田市暴雨峰值强度为52.0、75.6、85.4、108.3 mm/h。

2.2.2 水资源利用规划

据统计［5］莆田市的水资源总量为34.63 亿m3/a，人均水资源占有量为1 082 m3/a。人均水资源占有量不到全省人均的1/3，不到全国的1/2，不到全世界的1/5，属于水资源紧张区。近年莆田市建成了蓄水工程7 000 余座，总库容6.5 亿m3，引水工程400 余处，耕地有效灌溉面积和旱涝保收面积占比分别达到了64%和41%。为了解决区域水污染较大的问题，在木兰溪流域和湄洲岛规划了4 个区域再生水循环工程，再生水循环利用量为3 628 万m3/a，城市污水再生水利用率提高到15%以上，并于2022 年作为全省唯一的城市被纳入“全国首批区域再生水循环利用试点城市范围的城市”。

2.2.3 洪涝灾害防治规划

木兰溪下游在改造之前由于河道迂回曲折，洪涝灾害频繁。最严重的1 次洪涝灾害发生在1999 年10 月的1 次超强台风带来的罕见暴雨，木兰溪洪峰流量达到了3 820 m3/s，6 万间房屋倒塌，最深水位2.5 m，转移群众近3 万名。20 世纪50 年代初至90 年代末，期间进行了5 次规划，但是均未能克服冲刷剧烈、弯曲度大、河道松软的难题。1999 年10 月—2000 年2 月，习近平同志4 次奔赴木兰溪调研［5］，并邀请中科院等科研机构的权威专家主持木兰溪河工物理模型研究，对木兰溪防洪工程进行技术论证，成功破解了“截弯取直”和“软基筑堤”等技术难题。2003 年木兰溪“截弯取直”工程完成，如图3 所示。将长度为16 km 共11 处弯道的曲线截直为8.64 km的直线。木兰溪治水工程规划共分为4 期，2011 年下游两岸防洪堤实现闭合，此后再也没有发生过特大洪涝灾害。此外，《莆田市水利改革发展“十四五”规划》提出建设53 个水利建设项目，34 个中小河流治理项目、9 个大中型病险水闸除险加固和11 个海堤除险加固项目及生态改造工程项目。

图3 木兰溪下游防洪工程

2.3 低影响开发雨水系统构建规划

2.3.1 指导性指标

根据住房与城乡建设部于2014 年发布的《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建（试行）》，福建省径流总量控制率主要位于Ⅲ和Ⅳ区。根据本文式（1）计算，莆田市的设计降雨量对应的年径流总量控制率应≥85%，即新建建筑小区的年径流总量控制率≥85%。新建建筑小区的下沉式绿地率≥30%，新建除机动车道以外的路面透水材料铺设率≥60%。

2.3.2 构建措施

构建低影响开发雨水系统［6］的措施主要有4 类：下沉式绿地、透水路面、植草沟、蓄存池。下沉式绿地主要有：简易式、雨水花园、渗透塘、湿塘和雨水湿地5 种形式。透水路面主要有透水砖、透水混凝土和透水沥青3 种形式。植草沟主要有传输式、干式和湿式3 种形式。蓄存池［7］主要有蓄水池和雨水罐2 种形式。2014 年莆田被确定为“全国水生态文明建设试点城市”，2022 年海绵城市建设达标面积占城市建成区面积的30%以上。

3 经验启示

水生态文明城市规划设计涉及到多学科理论知识和实践经验，绝对不能“专家画画，墙上挂挂，不如领导一句话”。因此，需要从顶层规划、治理措施、体制机制、绿色发展4 个方面下功夫。另外，还需要提高公众参与的有效性，规范程序，避免使听证会、论证会等为代表的公众参与方式沦落为“举手会”。其中，木兰溪治理更是在习近平总书记在福建工作期间，亲自擘画、全程推动下完成的［8］、其经验做法和理念具有深刻借鉴意义。