湯 鐘，張 亮，俞 露，李 亞，陸利杰

(深圳市城市規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，廣東深圳 518000)

城市是人與自然相互協(xié)調(diào)發(fā)展共生的復(fù)雜系統(tǒng)，城市發(fā)展必須尊重城市客觀發(fā)展的規(guī)律。當外部沖擊來臨時，韌性城市是通過城市整體結(jié)構(gòu)和功能的運行方式調(diào)整，實現(xiàn)在受到?jīng)_擊后基本保持城市功能結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)，并能迅速實現(xiàn)災(zāi)后恢復(fù)的一種城市建設(shè)方式[1-3]。

洪澇是我國城市最主要的自然災(zāi)害之一，城市中人口、資產(chǎn)高度集中，一旦受損損失較大。城市雨洪韌性以韌性城市理論為基礎(chǔ)，指城市能夠避免、緩解及應(yīng)對城市雨洪災(zāi)害，不受大的影響或者能夠迅速從災(zāi)害中恢復(fù)，對公共和經(jīng)濟的影響降至最低的能力?；陧g性城市理念的區(qū)域雨洪系統(tǒng)相比于常規(guī)的雨水管道系統(tǒng)，具有綜合運用自然生態(tài)本底的生態(tài)韌性和人工雨洪系統(tǒng)的工程韌性，因而有著更強的包容能力。韌性雨洪系統(tǒng)可以分為生態(tài)、工程、社會3大部分，如表1所示。

表1 韌性雨洪系統(tǒng)內(nèi)涵Tab.1 Connotation of Resilient Rain and Flood System

傳統(tǒng)的雨洪系統(tǒng)對于提升水安全的方式主要是增加雨水管渠或加大雨水管渠管徑等工程化措施，并未考慮區(qū)域雨洪系統(tǒng)的整體性、復(fù)雜性。深圳市光明區(qū)以綠色、生態(tài)立區(qū)，在城市開發(fā)過程中將解決雨洪問題視為優(yōu)先考慮因素。在城市開發(fā)建設(shè)前保留徑流通道，以系統(tǒng)規(guī)劃指導(dǎo)相關(guān)建設(shè)工作，確保高起點規(guī)劃、高標準建設(shè)、高水平管理，逐步實現(xiàn)具有抵抗力、恢復(fù)力和適應(yīng)力的區(qū)域雨洪系統(tǒng)。本文通過對光明區(qū)區(qū)域雨洪系統(tǒng)的構(gòu)建思路進行梳理，以期為其他同類型地區(qū)提供參考[6]。

1 規(guī)劃區(qū)概況及問題分析

1.1 區(qū)域概況

光明區(qū)位于深圳西部地區(qū)，總面積為155.33 km2。光明區(qū)自然基底優(yōu)越，土地儲備豐富，肩負國家海綿城市試點(第二批)、國家低影響開發(fā)雨水綜合利用示范區(qū)、國家新型城鎮(zhèn)化綜合試點、國家綠色生態(tài)示范區(qū)、國家綠色建筑示范區(qū)、國家循環(huán)化改造示范試點園區(qū)等國家級改革試點任務(wù)。光明區(qū)50%以上的用地位于生態(tài)控制線范圍內(nèi)，境內(nèi)有大面積林地、園地、耕地，水庫、漁塘等大小水體參差其間，自然生態(tài)在光明區(qū)具有重要作用，應(yīng)多加保護和利用[7]。

1.2 雨洪問題評估

光明區(qū)位于茅洲河流域，城市內(nèi)澇問題是光明區(qū)面臨的重要城市水問題。根據(jù)《深圳市歷史內(nèi)澇調(diào)查及問題分析專題》，光明區(qū)現(xiàn)狀內(nèi)澇點有26處，采用MIKE水力模型對現(xiàn)狀排水管網(wǎng)進行評估。通過求解圣維南方程組等流體力學公式，準確地解析管網(wǎng)中的水流狀態(tài)，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，規(guī)劃區(qū)管網(wǎng)低于設(shè)計標準的比例較高，小于1年一遇的管網(wǎng)占比高達34.3%。采用多指標疊加進行內(nèi)澇風險評估可知，規(guī)劃區(qū)整體內(nèi)澇風險較低，局部地段有零風險區(qū)，但茅洲河下游地區(qū)抽排區(qū)風險較大，有6.2 km2的潛在風險區(qū)范圍[8]。

圖1 光明區(qū)現(xiàn)狀管網(wǎng)系統(tǒng)排水能力及內(nèi)澇風險評估Fig.1 Drainage Capacity and Waterlogging Risk Assessment of Existing Pipe Network in Guangming District

1.3 雨洪問題成因分析

綜合分析光明區(qū)城市水安全原因，主要有以下因素。

(1)極端降雨頻發(fā)，季節(jié)性明顯

光明區(qū)地處低緯度濱海臺風頻繁登陸地區(qū)，受海岸山脈地貌帶、鋒面雨、臺風雨影響，暴雨頻發(fā)。根據(jù)對最近十年的降雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計(圖2)，2006年—2017年大暴雨(100.1～250 mm)共發(fā)生30次，暴雨(50～100 mm)共發(fā)生70次，大暴雨比重較高，最大日降雨達247 mm/d。根據(jù)光明區(qū)內(nèi)石巖水庫48年雨量資料統(tǒng)計，光明區(qū)多年平均年降水量為1 600 mm，且年內(nèi)分配不均，降雨主要集中在汛期，其中4月—10月降水量占全年降水量的87.6%。

圖2 光明區(qū)極端降雨統(tǒng)計[4]Fig.2 Statistics of Extreme Rainfall in Guangming District[4]

根據(jù)深圳市氣象局編制的《深圳市暴雨雨型研究》，短歷時設(shè)計暴雨雨型(120 min)為前鋒雨型，雨峰系數(shù)為0.35(第42 min)，長歷時暴雨雨型采用珠江三角洲雨型[9]。

圖3 深圳市年徑流總量控制率與設(shè)計降雨量之間的關(guān)系Fig.3 Relationship between Control Rate of Total Annual Runoff and Designed Rainfall in Shenzhen City

根據(jù)深圳40多年的氣象資料統(tǒng)計，得到深圳市日降雨量-年徑流總量率控制曲線(圖3)。 深圳市70%年徑流總量控制率對應(yīng)的設(shè)計降雨量為31.3 mm，即要實現(xiàn)70%年徑流總量控制率的目標，海綿城市各項設(shè)施需容納單位面積用地上不低于31.3 mm的降雨量。

(2)地勢低洼，抽排排水

光明區(qū)位于茅洲河流域，屬于全市最大的抽排區(qū)。上游地區(qū)依山而建，山體匯水面積大，帶來洪澇壓力；中下游地區(qū)地勢低洼，加之潮位的頂托，汛期時部分區(qū)域雨水不能自流排放，易形成區(qū)域性澇災(zāi)?，F(xiàn)狀采用泵站進行抽排。

(3)硬化面增加，標準偏低

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，許多池塘、稻田等滯洪區(qū)被開發(fā)為城市建設(shè)用地，地表滯蓄能力及地面的滲透能力降低，導(dǎo)致洪峰流量加大，洪峰提前?，F(xiàn)狀排水設(shè)施建設(shè)標準偏低，排澇泵站規(guī)模不夠，河道防洪不達標，建成區(qū)高速開發(fā)建設(shè)嚴重破壞原有排水體系，一旦出現(xiàn)超標準的強烈極端天氣，極易形成嚴重洪澇問題。

(4)侵占河道，暗渠化嚴重

河道兩岸城市建設(shè)存在侵占河道用地的現(xiàn)象，下游河道淤積嚴重，導(dǎo)致河道行洪斷面減少，造成防洪標準下降，加劇了洪澇災(zāi)害隱患。光明境內(nèi)有暗渠的支流有9條，有些暗渠淤積嚴重，且清淤困難，防洪標準嚴重不達標[10]。

2 生態(tài)雨洪韌性系統(tǒng)

生態(tài)雨洪韌性系統(tǒng)是區(qū)域雨洪系統(tǒng)中的重要組成。對已受破壞的水體、低洼地等自然本底，運用生態(tài)手段進行恢復(fù)和修復(fù)，并維持一定比例的生態(tài)空間。結(jié)合生態(tài)岸線恢復(fù)目標，考慮河岸、水庫、湖泊、濕地周邊用地類型，根據(jù)水體現(xiàn)狀水質(zhì)情況、整治情況、水生態(tài)系統(tǒng)情況等，有區(qū)別、有針對性地提出生態(tài)雨洪的修復(fù)策略。規(guī)劃區(qū)生態(tài)雨洪韌性系統(tǒng)主要包括“海綿基質(zhì)”生態(tài)框架和徑流路徑的保護等內(nèi)容[11]。

2.1 保護“海綿基質(zhì)”生態(tài)框架

規(guī)劃區(qū)主要的綠色“海綿基質(zhì)”可分為城市公共部分、林地部分、濕地部分(表2)。根據(jù)地塊性質(zhì)與居民生活需求，因地制宜設(shè)置海綿基礎(chǔ)設(shè)施，提升公共綠地的海綿功能?！昂＞d基質(zhì)”生態(tài)框架主要分為4類：城市公共綠色基礎(chǔ)設(shè)施、林地綠色基礎(chǔ)設(shè)施、濕地綠色基礎(chǔ)設(shè)施和海綿技術(shù)應(yīng)用。通過規(guī)劃調(diào)整、海綿城市建設(shè)指引、項目審查、竣工驗收等方式，對“海綿基質(zhì)”進行全面保護，為雨水預(yù)留滯蓄空間(圖4)[12]。

表2 “海綿基質(zhì)”生態(tài)框架Tab.2 Ecological Framework of “Sponge Matrix”

圖4 光明區(qū) “海綿基質(zhì)”分布Fig.4 Distribution of “Sponge Matrix” in Guangming District

2.2 徑流路徑的保護

通過高精度DEM建立光明區(qū)匯水分區(qū)及徑流路徑(圖5)，疊加現(xiàn)狀河道，全區(qū)河道走向基本合理，有3處有徑流路徑但是無河道區(qū)域，且與內(nèi)澇點分布較為吻合。根據(jù)對徑流路徑的GIS分析，主要徑流路徑已屬于藍線保護范圍，但仍有部分地區(qū)存在提升空間[13]。

(1)城市更新區(qū)

公明老城區(qū)現(xiàn)分布大量舊村，目前主要采用暗渠的形式排洪，徑流路徑的完全割裂對區(qū)域排水不利，建議在舊村改造的同時，盡可能對徑流路徑通過景觀提升的方式加以保護。

圖5 徑流路徑保護Fig.5 Runoff Path Protection

(2)河道上游區(qū)域

新陂頭河(南北支)、鵝頸水等河道上游基本處在生態(tài)控制線內(nèi)，應(yīng)不斷提升徑流路徑周邊的生態(tài)涵養(yǎng)建設(shè)，減少水土流失。

2.3 水環(huán)境提升方案

規(guī)劃區(qū)對水環(huán)境治理有很高的要求，水體水質(zhì)方面，要求近期地表水體水質(zhì)基本達到Ⅴ類水標準，完成黑臭水體治理目標；面源污染控制方面，要求近期徑流污染物削減率(以SS計)不低于40%，遠期不低于50%。城市建設(shè)區(qū)的點源及面源污染是城市的主要污染來源，加強對污染企業(yè)的排放控制，加強對面源污染的防控，利用“滲、滯、蓄”設(shè)施減少地表徑流量；利用“凈”設(shè)施削減面源污染物。采用工程和非工程型措施削減徑流量，減少進入徑流的總污染量。規(guī)劃近期通過一河一策，制定黑臭水體治理方案，達到Ⅴ類水要求；遠期通過構(gòu)建“源頭、過程、末端”全過程控制系統(tǒng)，對入河污染物進行全流程管控，達到徑流污染削減目標，并保證水環(huán)境質(zhì)量達標。

3 工程雨洪韌性系統(tǒng)

工程雨洪韌性系統(tǒng)是保障水安全的核心內(nèi)容，常規(guī)的水安全體系僅由雨水管渠系統(tǒng)及河道防洪系統(tǒng)組成，不能應(yīng)對當前愈發(fā)嚴峻的城市水安全問題。本項目根據(jù)光明區(qū)本地特點構(gòu)建源頭減排系統(tǒng)、排水管渠系統(tǒng)、排澇除險系統(tǒng)和應(yīng)急管理系統(tǒng)相互融合的城市水安全體系，并與防洪系統(tǒng)相銜接[14]。

源頭減排系統(tǒng)通過場地及道路海綿城市建設(shè)進行控制，通過在源頭建設(shè)海綿城市設(shè)施，減少徑流產(chǎn)生量、延長雨水匯流時間。源頭減排系統(tǒng)主要控制中小降雨，排水管渠系統(tǒng)主要依靠雨水管渠系統(tǒng)，排除及調(diào)節(jié)市政排水及內(nèi)澇防治標準內(nèi)的雨水。排澇除險系統(tǒng)包括內(nèi)澇防治系統(tǒng)以及河道防洪系統(tǒng)，各系統(tǒng)分別控制各自標準內(nèi)的降雨，如表3與圖5所示。

表3 雨洪韌性系統(tǒng)工程設(shè)計標準[5]Tab.3 Engineering Design Standard for Stormwater and Flood Resillient System[5]

注：降雨曲線數(shù)據(jù)采用茅洲河流域中心點最大24 h設(shè)計雨量

3.1 源頭減排系統(tǒng)

在地塊、道路等雨水產(chǎn)生和匯集的源頭開展海綿城市建設(shè)，建設(shè)透水鋪裝、綠色屋頂?shù)韧杆聣|面，增加透水下墊面比例，合理控制城市開發(fā)強度，減少徑流產(chǎn)生量、降低對下游市政排水系統(tǒng)及防洪系統(tǒng)的壓力。針對規(guī)劃區(qū)主要的用地類型提出了新建地塊類、綜合整治地塊類、道路類3大源頭減排指標系統(tǒng)，在新改建項目中，按照海綿城市分類用地指引進行規(guī)劃設(shè)計和建設(shè)，嚴格執(zhí)行地塊控制目標(表4)。

表4 年徑流總量控制率指標(綜合整治類項目)Tab.4 Indicators of Total Annual Runoff Control Rate (Comprehensive Improvement Projects)

3.2 排水管渠系統(tǒng)

(1)提升雨水管渠設(shè)計標準，提高管網(wǎng)排放能力

根據(jù)《深圳市排水(雨水)防澇綜合規(guī)劃》，光明副中心屬于中心城區(qū)，雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期應(yīng)取5年一遇。高鐵光明站屬于特別重要地區(qū)，雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期應(yīng)取10年一遇。其他地區(qū)的雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期應(yīng)取3年一遇。

(2)對排水能力不足管段、內(nèi)澇風險區(qū)新/擴建雨水泵站

雨水泵站的設(shè)置應(yīng)能快速排除澇水，防止內(nèi)澇的產(chǎn)生。泵站常設(shè)置于低洼區(qū)域、洪潮影響區(qū)域、歷史內(nèi)澇區(qū)域等。通過對現(xiàn)有資料及模型結(jié)果的研判，規(guī)劃保留1座泵站，新建3座雨水泵站，擴建3座雨水泵站，總設(shè)計流量為296.98 m3/s，統(tǒng)籌解決各片區(qū)的內(nèi)澇風險，如圖6所示。

圖6 重點保護區(qū)域及泵站規(guī)劃Fig.6 Planning of Key Protection Areas and Pumping Stations

3.3 排澇除險系統(tǒng)

根據(jù)《城鎮(zhèn)內(nèi)澇防治技術(shù)規(guī)范》及《深圳市排水(雨水)防澇綜合規(guī)劃》，確定規(guī)劃區(qū)內(nèi)澇防治設(shè)計重現(xiàn)期為50年，并采用數(shù)學模型方法進行評估。

以公明、上下村、合水口排洪渠片區(qū)為例(圖7)。由于高區(qū)雨水排入了低區(qū)雨水系統(tǒng)，加重了低區(qū)的內(nèi)澇風險，同時低區(qū)地勢較低(低于茅洲河20年洪水位)，受潮水頂托影響，且泵站抽排系統(tǒng)尚待完善，低區(qū)雨水無法順利排出。本區(qū)域排澇系統(tǒng)的構(gòu)建思路為：(1)高區(qū)，高水高排，使高水高排區(qū)域的雨水能夠自由進入排洪渠后排向茅洲河；(2)低區(qū)，低水圍排，低區(qū)的雨水通過行泄通道、管網(wǎng)系統(tǒng)收集后經(jīng)泵站抽排至有堤防達標的支流，最終排向茅洲河。

圖7 光明區(qū)內(nèi)澇風險模型評估(50年一遇暴雨)Fig.7 Assessment of Waterlogging Risk Model in Guangming District (Once in Every 50 Years)

3.4 超標應(yīng)急系統(tǒng)

(1)規(guī)劃建設(shè)行洪通道，解決超標雨水排放問題

行泄通道主要以河流水系、排水干溝、明渠、暗渠為基礎(chǔ)，主要作用為將超標雨水就近排至水體，避免內(nèi)澇災(zāi)害發(fā)生。本次規(guī)劃新建雨水行泄通道總長度為4.295 km，總設(shè)計流量為183.75 m3/s。

(2)多功能雨水調(diào)蓄系統(tǒng)

隨著城市的開發(fā)建設(shè)，不透水下墊面急劇增加，雨水徑流量增大，城市雨水管網(wǎng)的排水壓力急劇增大，增大內(nèi)澇風險。雨水調(diào)蓄池可以將峰值流量暫時貯存，流量下降時再將蓄水池中水外排，削減了洪峰流量，從而降低下游管渠的排水壓力，提高整體排水和防澇能力。對于現(xiàn)狀已建且高密度開發(fā)區(qū)域，通過在公園下、建筑下的調(diào)蓄設(shè)施的建設(shè)，可以大大降低建成區(qū)的內(nèi)澇風險。結(jié)合規(guī)劃區(qū)正在開發(fā)現(xiàn)狀有利條件及集約利用土地的需求，建議調(diào)蓄設(shè)施以雨水濕地、多功能調(diào)蓄等設(shè)施為主，兼具一定的凈化功能。規(guī)劃集中雨水調(diào)蓄設(shè)施14處，皆為調(diào)蓄水體，主要目的是調(diào)節(jié)峰值流量，為周邊提供蓄水空間。

(3)整治河道斷面，兼顧防洪需求與生態(tài)效益

河道的布置符合城市防洪與相關(guān)規(guī)劃的要求，應(yīng)首先對現(xiàn)狀河道過流能力進行校核，不能滿足城鎮(zhèn)內(nèi)澇防治設(shè)計標準中的雨水調(diào)蓄、輸送和排放要求時，結(jié)合用地條件，增加河道行洪斷面尺寸，提高過流能力，并且需要與城市用地、交通網(wǎng)絡(luò)及排水等規(guī)劃相協(xié)調(diào)。順河勢維持河道走向不變，不縮窄河道，在有用地條件下，盡量以拓寬河道方案為主，增加行洪斷面尺寸，降低洪水位，為城市雨水順利排放創(chuàng)造有利條件。規(guī)劃區(qū)綜合治理總長度為71.11 km。每條河道因地制宜編制“一河一策”方案并納入河長制常態(tài)化管理。

圖8 行泄通道及雨水調(diào)蓄設(shè)施布局Fig.8 Layout of Flood Discharge Chennel and Stormwater Storage Facilities

4 社會雨洪韌性系統(tǒng)

社會雨洪韌性系統(tǒng)主要從城市管理、應(yīng)急搶險、機制體制等方面建立雨洪管控體系。

4.1 制定超標暴雨應(yīng)急方案

有效應(yīng)對超標暴雨(降雨頻率超過內(nèi)澇防治標準但小于防洪標準的暴雨)是韌性雨洪系統(tǒng)的一大目標。光明區(qū)內(nèi)澇防治標準為50年一遇，本次超標暴雨標準按100年一遇設(shè)計。采用數(shù)學模型法識別超標暴雨情況下內(nèi)澇風險區(qū)的分布、淹沒等，提出實施交通管制建議；充分發(fā)揮防汛物資倉庫、社區(qū)中心、學校、福利設(shè)施等規(guī)劃應(yīng)急避難場所，保障超標暴雨情況下人民群眾生命安全[6]。

當發(fā)生超標暴雨時，光明區(qū)出現(xiàn)4處易澇風險區(qū)，為應(yīng)對內(nèi)澇災(zāi)害，需對4段道路進行暴雨時交通管制，總管制長度為7.14 km。流域內(nèi)有1座區(qū)級防汛物資倉庫以及1座街道級防汛物資倉庫可供使用，超標暴雨發(fā)生時充分發(fā)揮防汛物資倉庫的作用，調(diào)用物質(zhì)，保證城市正常運行。為保障人民群眾生命安全，流域內(nèi)共規(guī)劃室內(nèi)應(yīng)急避難所74處，主要為學校、社區(qū)中心、福利設(shè)施等(圖9)。

圖9 光明區(qū)超標暴雨應(yīng)急防汛系統(tǒng)布局(百年一遇暴雨)Fig.9 Layout of Emergency Flood Control System for Excessive Torrential Rain in Guangming District (Once in Every Hundred Years)

4.2 開展智慧水務(wù)建設(shè)

(1)積極建立基于GIS的城市排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫

建立城市排水管網(wǎng)的地理信息系統(tǒng)，數(shù)據(jù)標準和質(zhì)量應(yīng)滿足構(gòu)建水力模型的需求，并為智慧城市、智慧水務(wù)建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。實現(xiàn)日常管理、運營維護、系統(tǒng)調(diào)度、災(zāi)情預(yù)估等，并根據(jù)城市建設(shè)情況動態(tài)更新，提高城市排水防澇系統(tǒng)的智慧化[7]。

(2)盡快建立智慧水務(wù)平臺

加快防汛視頻監(jiān)測、遙感預(yù)報和指揮調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)，整合智慧光明、智慧海綿、數(shù)字城管、交警監(jiān)控等資源，建立智慧水務(wù)綜合平臺，在同一平臺下執(zhí)行防汛決策。全面提升城市防汛指揮信息化、自動化水平(圖10)。

(3)建立各部門之間的信息數(shù)據(jù)共享和協(xié)調(diào)聯(lián)動機制

加強同氣象、水利、交通、公安等部門的溝通協(xié)商，建立信息數(shù)據(jù)共享機制；建立聯(lián)合會商機制，明確各部門職責，完善城市暴雨預(yù)警及防澇協(xié)調(diào)聯(lián)動機制。

圖10 光明區(qū)智慧海綿城市信息化平臺Fig.10 Informatization Platform of Intelligent Sponge City in Guangming District

4.3 完善體制機制

當前排水防澇存在的諸多問題尚不能適應(yīng)光明區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展的要求，因此，應(yīng)按照《國務(wù)院辦公廳關(guān)于做好城市排水防澇設(shè)施建設(shè)工作的通知》、《關(guān)于做好城市排水防澇補短板建設(shè)的通知》等要求，建立有利于光明區(qū)排水防澇系統(tǒng)運行的體制機制，確保相關(guān)要求落實到建設(shè)、運行、管理上。

5 總結(jié)

本文以光明區(qū)韌性雨洪系統(tǒng)構(gòu)建為案例，堅持生態(tài)為本、自然循環(huán)理念，保證雨水匯水區(qū)和山、水、林、田、湖等自然生態(tài)要素的完整性，努力實現(xiàn)城市水體的自然排水。通過加強灰色基礎(chǔ)設(shè)施和海綿城市設(shè)施建設(shè)，構(gòu)建城市雨水調(diào)蓄、排水系統(tǒng)，綜合調(diào)控消除城區(qū)雨水內(nèi)澇，提高城市雨水排澇安全保障能力。作為新生概念，城市雨洪韌性在如何落實生態(tài)雨洪保護空間、銜接各類工程措施、建立管理和預(yù)警制度等方面需要做進一步的研究和探索。