程詩東,　劉　鋒,　張遠兵,　張　偉

(1.安徽科技學(xué)院 農(nóng)學(xué)院，安徽 鳳陽　233100；2.蚌埠規(guī)劃設(shè)計研究院，安徽 蚌埠　233000；3.安徽科技學(xué)院 建筑學(xué)院，安徽 鳳陽　233100)

在全面建設(shè)生態(tài)文明城市的背景下，如何面對和解決城市內(nèi)澇、水生態(tài)、水環(huán)境、水資源等諸多的城市問題。2013年12月習(xí)近平總書記在中央城鎮(zhèn)化工作會議上提出建設(shè)海綿城市的發(fā)展理念，2014年10月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建 (試行)》(以下簡稱《指南》)?！吨改稀分忻鞔_提出，海綿城市規(guī)劃控制目標中首要的選擇年徑流總量控制率(控制性指標)，在規(guī)劃中，可將年徑流總量控制率目標分解為單位面積控制容積(綜合性控制指標)[1]。這表明海綿城市控制目標在規(guī)劃設(shè)計中的重要地位，也奠定了海綿城市規(guī)劃實施的基礎(chǔ)。正確理解控制目標內(nèi)涵，在總規(guī)、專項規(guī)劃階段，如何制定控制目標；在控規(guī)、修規(guī)階段，用何種方法并結(jié)合各類用地指標組合、分解控制目標，成為海綿城市重要的研究內(nèi)容。

1　控制目標內(nèi)涵及分解方法

1.1　控制目標內(nèi)涵解析

海綿城市控制目標是指在規(guī)劃編制過程中設(shè)計一系列的控制目標，一般分為控制性指標、綜合性指標、引導(dǎo)性指標[2]，通過目標間的相互組合綜合控制雨水徑流，使得城市開發(fā)建設(shè)后的水文特征接近開發(fā)前。

年徑流總量控制率是根據(jù)多年日降雨量統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析計算，通過自然和人工強化的滲透、儲存、蒸騰等方式，場地內(nèi)累計全年得到控制(不外排)的雨量占全年總降雨量的百分比[1]。控制目標一般以年徑流總量控制率為主要目標。

基礎(chǔ)因子是指統(tǒng)計規(guī)劃地區(qū)近30年日降雨數(shù)據(jù)，反映該地區(qū)的降雨規(guī)律與氣候變化。影響因子是指在確定年徑流總量控制率與分解時應(yīng)考慮自然因素和城市因素等的影響。關(guān)聯(lián)因子是指在海綿城市規(guī)劃控制目標選擇時，除年徑流總量控制率外，在規(guī)劃各個階段選擇對應(yīng)的控制目標，以達到剛與彈結(jié)合的控制目的。

《指南》根據(jù)對城市日降雨量統(tǒng)計，劃定我國大陸地區(qū)五大分區(qū)[3]。每一分區(qū)內(nèi)年徑流總量控制率受多重因子影響，包括基礎(chǔ)因子、影響因子和關(guān)聯(lián)因子(表1)，造成了年徑流總量控制率在五大分區(qū)數(shù)值取值范圍不盡相同。

表1　多重因子分類

1.2　控制目標分解思路與方法

1.2.1控制目標分解思路《指南》指出構(gòu)建低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)技術(shù)路線，要求控制目標的分解應(yīng)與城市總規(guī)(專項)、控規(guī)、修規(guī)(設(shè)計)等階段相結(jié)合，指導(dǎo)總規(guī)及相關(guān)專項規(guī)劃的修訂，提出相關(guān)規(guī)劃設(shè)計的目標與指標落實審查等。

在不同規(guī)劃階段，控制目標組合與分解有所不同?？傄?guī)(專項)階段，根據(jù)城市多年日降雨資料基礎(chǔ)因子、影響因子(包括地形地貌、水文地質(zhì)、植被覆蓋率、城市下墊面、徑流污染、經(jīng)濟條件、城市開發(fā)強度等)，結(jié)合相關(guān)規(guī)劃綜合分析，確定年徑流總量控制率與設(shè)計降雨量，作為城市總體控制性目標?？匾?guī)階段，將總規(guī)所確定年徑流總量控制率值，分解到每一管控單元，以滿足總體控制目標；以年徑流總量控制率作為每一管控單元的控制性指標，以單位面積控制容積為綜合性指標進行彈性指導(dǎo)。修規(guī)(設(shè)計)階段，根據(jù)控規(guī)中控制性指標和綜合性指標，確定地塊的低影響開發(fā)設(shè)施的類型、規(guī)模及布局等單項指標[4]即引導(dǎo)性指標，確保項目的落地。

1.2.2控制目標分解方法《指南》提出在海綿城市建設(shè)規(guī)劃過程中，控制目標分解可以采用的具體方法試算分解法和模型分解法等。

試算分解法：《指南》中對其分解控制目標流程有詳細說明。但方法存在一些難點，一是在實際規(guī)劃編制過程中，由于規(guī)劃的面積較大，多數(shù)以一個城市的中心城區(qū)為基礎(chǔ)，其面積達到幾十平方公里至幾百平方公里，而控制目標都需要分解到幾公頃至十幾公頃的地塊上，最終進行反復(fù)加權(quán)平均核算，達到總體控制目標。由于計算量十分巨大，易造成誤差。二是在實際規(guī)劃編制過程中難以獲取地塊的基礎(chǔ)資料，其雨量徑流系數(shù)加權(quán)計算存在誤差。三是海綿城市專項規(guī)劃的編制過程中，由于基礎(chǔ)資料獲取難度大、技術(shù)滯后、相關(guān)技術(shù)人員嚴重缺乏等，造成專項規(guī)劃難以與總規(guī)、控規(guī)、修規(guī)相結(jié)合。王文亮等分別對年徑流總量控制率分解方法進行了分析研究，具有一定的借鑒意義[5～7]。

模型分解法：模型分解法是基于低影響開發(fā)雨水模擬發(fā)展而來。目前，美國、英國、澳大利亞等國家研發(fā)了低影響開發(fā)雨水模擬技術(shù)體系，具有代表性的是美國環(huán)保署(EPA)開發(fā)的SWMM和SUSTAIN模擬模型，該模型核心是最佳管理實踐(Best Management Practice ,BMP)[8]和低影響開發(fā)(Low Impact Development ,LID)[9]技術(shù)模塊的運用。通過對規(guī)劃區(qū)的BMP和LID設(shè)施類型、規(guī)模、布局的設(shè)置實現(xiàn)源頭控制、截流、滯留和滲透等，有效控制雨水徑流總量。相關(guān)學(xué)校分別對暴雨管理模擬進行了概述、應(yīng)用、評估等方面研究，并取得了一定的成果[10-15]。

模型分解法的優(yōu)點在于較大提高了分解的效率、科學(xué)性以及可推廣性。在使用的過程中，總規(guī)階段各地可結(jié)合規(guī)劃區(qū)的基礎(chǔ)因子與影響因子進行軟件參數(shù)設(shè)定，確定總體控制目標，在控規(guī)階段結(jié)合管控單元地塊的建筑密度、綠地率、道路比例、鋪裝比例等相關(guān)用地指標，合理靈活分解，組合海綿城市控制目標。

本文作者以《懷遠縣城海綿城市專項規(guī)劃(2017～2030)》為例，在懷遠縣城規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)，運用國內(nèi)鴻業(yè)科技開發(fā)的鴻業(yè)暴雨排水及低影響開發(fā)模擬系統(tǒng)V3.0模擬軟件，以分解懷遠縣城海綿城市提出72%的年徑流總量控制率目標，模擬其雨洪管理過程。

2　控制目標分解案例

2.1　規(guī)劃區(qū)概況

懷遠縣是蚌埠市副中心城市，位于安徽省北部、淮北平原南部，地處東經(jīng)116°45′～117°09′，北緯32°43′～33°19′之間。縣域總面積2 192 km2，縣城區(qū)總面積50 km2。地形以平原為主，縣域內(nèi)河溝縱橫，為淮河、茨淮新河、芡河、渦河、北淝河交界之處。內(nèi)有芡河湖，四方湖兩大湖泊，境內(nèi)總體生態(tài)環(huán)境良好，適宜海綿城市建設(shè)。懷遠縣多年平均降雨量為874 mm，但由于降雨量年際變化較大，年內(nèi)分配不均，造成城區(qū)部分區(qū)域出現(xiàn)洪澇災(zāi)害等問題。為更好落實國家海綿城市建設(shè)，解決城市洪澇問題，特編制《懷遠縣城海綿城市專項規(guī)劃(2017～2030)》(以下簡稱本規(guī)劃)。

2.2　管控單元劃分

依據(jù)《懷遠縣城市排水(雨水)防澇綜合規(guī)劃(2016～2030年)》規(guī)劃要求，劃分為老城、渦北和渦西三個分區(qū)；結(jié)合《懷遠縣城控制性詳細規(guī)劃通則》行政區(qū)劃等對排水分區(qū)進行細化；最后參考路網(wǎng)、給水排水管網(wǎng)規(guī)劃，考慮地塊完整性，對管控單元邊界進行調(diào)整。將規(guī)劃區(qū)劃分為21個管控單元，中其LC01、LC02兩個單元屬于老城。

2.3　指標分解思路

在分解過程中以年徑流總量控制率為控制性指標，單位面積控制容積為綜合性指標，LID設(shè)施類型的比例為引導(dǎo)性指標。

2.3.1總體控制目標設(shè)定在詳細分析規(guī)劃區(qū)基礎(chǔ)因子和影響因子的基礎(chǔ)上，提出總體控制目標。

2.3.2現(xiàn)狀評估結(jié)合現(xiàn)狀用地類型及下墊面比例。設(shè)置模型參數(shù)，構(gòu)建規(guī)劃區(qū)整體模擬模型，通過模型設(shè)置現(xiàn)狀用地類型及下墊面比例和各類用地中的LID設(shè)施類型及比例，推算各管控單元現(xiàn)狀年徑流總量控制率。

2.3.3控制單元目標設(shè)定基于各個管控單元的用地現(xiàn)狀、用地規(guī)劃、綠地系統(tǒng)規(guī)劃、水系規(guī)劃、內(nèi)澇點分布、黑臭水體分布等資料，評估各管控單元徑流控制能力和需求，按照一定的調(diào)整幅度，設(shè)定各個管控單元規(guī)劃目標，分解總體目標。

2.3.4各類用地目標設(shè)定設(shè)定各類用地目標，并根據(jù)規(guī)劃用地類型及下墊面比例和各類用地LID設(shè)施類型，使用容積法推算LID設(shè)施比例。

2.3.5目標核算根據(jù)第三階段結(jié)果，推算各個管控單元的年徑流總量控制率，與管控單元規(guī)劃目標比，若達標，則滿足目標要求；若不達標，則對各種用地初設(shè)年徑流總量控制率進行調(diào)整，直至滿足要求。

2.4　分解步驟

2.4.1確定年徑流總量控制率目標根據(jù)《安徽省海綿城市規(guī)劃技術(shù)導(dǎo)則》中蚌埠市徑流總量控制率曲線和懷遠縣城區(qū)基礎(chǔ)因子和影響因子，確定懷遠縣城區(qū)年徑流總量控制率總體目標為72%,對應(yīng)設(shè)計降雨量為24.8 mm，作為專項中控制性總體目標。

2.4.2用地類型分類根據(jù)海綿城市設(shè)施設(shè)計要點，按不同用地性質(zhì)制定分類類型。懷遠縣建設(shè)用地類型分為4大類7小類。具體為建筑與小區(qū)、市政道路、公園綠地與廣場和城市水體4大類；用地類型劃分為居住用地(R1、R2)、商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地(B)、公共管理與公共服務(wù)用地(A)、工業(yè)倉儲用地(M、W、U)、道路廣場(S、G3)、公園綠地(G1)和防護綠地(G2)7小類(表2)。

表2　建設(shè)項目分級分類指引劃分

2.4.3現(xiàn)狀年徑流總量控制率評估(1)年徑流總量控制率與設(shè)計降雨量的對應(yīng)關(guān)系采用軟件進行控制管理(見圖1)。(2)模型參數(shù)設(shè)置：設(shè)置模擬參數(shù)。包括匯水區(qū)面積、坡度、寬度、不透水比例、洼蓄量、曼寧系數(shù)、土壤滲入?yún)?shù)等。其中，匯流區(qū)曼寧系數(shù)、洼蓄量需要根據(jù)文獻資料，確定出取值范圍。根據(jù)懷遠縣實際選擇規(guī)劃區(qū)的參考特征值，滲入模型選用霍頓模型，土壤類型為濕潤沙土，最大滲入速率為84 mm/hr，最小滲入速率為80 mm/hr，不滲透性洼地蓄水1.27 mm，滲透性洼地蓄水5 mm。根據(jù)管控單元現(xiàn)狀土地利用情況，設(shè)置各類用地現(xiàn)狀下墊面比例和LID設(shè)施類型(透水鋪裝、下沉式綠地(廣義)、雨水花園、生態(tài)屋頂)及比例設(shè)置(圖2 )。(3)構(gòu)建模型：對規(guī)劃區(qū)構(gòu)建低影響開發(fā)模擬模型。推算現(xiàn)狀每個地塊的年徑流總量控制率，核算每個管控單元現(xiàn)狀年徑流總量控制率(表3)。

圖1　年徑流總量控制率管理圖

圖2用地類型管理圖

表3　各管控單元現(xiàn)狀年徑流總量控制率

2.4.4管控單元目標設(shè)定根據(jù)規(guī)劃區(qū)現(xiàn)狀分析得到指標調(diào)整因素，并根據(jù)調(diào)整原則(表4)，設(shè)定各個管控單元規(guī)劃目標值。

表4　控制目標調(diào)整原則

2.4.5各類用地目標設(shè)定通過分析《懷遠縣城控制性詳細規(guī)劃通則》建設(shè)用地下墊面構(gòu)成(表5)，根據(jù)新城以目標為導(dǎo)向，老城以問題為導(dǎo)向的思路，將各類用地分為新建/新區(qū)提升、老城改造兩種類型，在軟件中設(shè)置各類用地目標(表6)。同時設(shè)置各類用地LID設(shè)施類型，使用容積法推算LID設(shè)施比例。

表5　各類建設(shè)用地下墊面構(gòu)成

表6　分類用地低影響開發(fā)指標

2.4.6目標核算根據(jù)2.4.5的結(jié)果，推算各個管控單元的年徑流總量控制率，與各管控單元規(guī)劃目標比較，若達標，則滿足目標要求；若不達標，則對各類用地設(shè)定的年徑流總量控制率目標值進行適當(dāng)調(diào)整，并重復(fù)2.4.5操作，直至滿足要求。

其模擬結(jié)果以GY01單元為例示意(表7)。

表7　GY01管控單元控制指標

3　結(jié)論與討論

我國海綿城市的理論研究與實踐如雨后春筍，在各類城市中不斷得到應(yīng)用和完善。海綿城市規(guī)劃編制與建設(shè)過程中，在總規(guī)(專項)、控規(guī)、修規(guī)(設(shè)計)中控制目標選擇與逐步分解是重要依據(jù)與考核標準。基于上述研究，可得出以下結(jié)論：

3.1　正確理解控制目標的內(nèi)涵，是選擇組合控制與分解的基礎(chǔ)

在規(guī)劃編制過程控制目標的選擇組合控制與分解，應(yīng)建立在正確理解海綿城市的控制目標內(nèi)涵，綜合考慮多重影響因子，確保海綿城市規(guī)劃編制科學(xué)性與項目可實施性。

3.2　運用模型分解法分解控制目標是行之有效的

通過模型分解法高效，科學(xué)的分解了懷遠縣海綿城市年徑流總量控制率72%的總體規(guī)劃目標，在每個管控單元中結(jié)合綜合性指標、引導(dǎo)性指標精確計算出各種LID設(shè)施的具體面積。將模型分解法應(yīng)用到海綿城市規(guī)劃中，并結(jié)合城市自然地理、水文過程，有助于提高海綿城市控制目標分解的效率和可推廣性。

3.3　模型分解法能使控制目標與規(guī)劃各個階段結(jié)合

運用模型分解法，在懷遠縣海綿城市專項規(guī)劃階段通過對現(xiàn)狀年徑流總量控制率的模擬以及結(jié)合懷遠縣基礎(chǔ)因子和影響因子確定年徑流總量控制率72%的總體規(guī)劃目標。在控規(guī)階段通過對總體規(guī)劃目標分解以及控制目標間的組合，計算出各個管控單元各項控制目標的數(shù)值。在修規(guī)(設(shè)計)階段，根據(jù)管控單元中的引導(dǎo)性指標可進一步確定地塊中LID設(shè)施的類型、規(guī)模以及布局。各種類型的控制目標可在規(guī)劃不同階段中對海綿城市建設(shè)進行有效的控制與體系構(gòu)建。

3.4　海綿城市模擬的技術(shù)與內(nèi)容需要進一步完善與充實

由于目前海綿城市建設(shè)大都處于探索階段，新技術(shù)的運用其數(shù)據(jù)需求與傳統(tǒng)基礎(chǔ)資料有所不同，數(shù)據(jù)缺少以及模型參數(shù)的不確定性造成模擬結(jié)果有所偏差。同時，模擬結(jié)果難以及時反饋與模型參數(shù)修正等，凸顯了該方法存在一定的缺陷，需要進一步完善。海綿城市模擬技術(shù)，不僅僅只需要模擬低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)，還需要統(tǒng)籌城市雨水灌渠系統(tǒng)、超標雨水徑流排放系統(tǒng)等，進一步充實模擬內(nèi)容。因此，對模擬技術(shù)的研究還需進一步加強，以便更好地指導(dǎo)海綿城市規(guī)劃建設(shè)。