海綿園區雨水系統規劃設計方法
——以北戴河健康城生物產業孵化器項目為例

劉瑞琪

北京土人城市規劃設計股份有限公司

1 緒論

隨著我國城市化發展進程不斷加快，越來越多的城市地區都面臨著不同程度的雨洪災害和大面積的缺水問題。有關研究表明，隨著城市發展，硬化地面的逐漸增多，只有20%的水能回滲到地下，80%全部流走[1]。為了解決上述問題，“海綿城市”理念提出。依據《國務院辦公廳關于推進海綿城市建設的指導意見》國辦發(2015)75號文件[2]，海綿城市是指：“通過加強城市規劃建設管理，充分發揮建筑、道路和綠地、水系等生態系統對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，有效控制雨水徑流，實現自然積存、自然滲透、自然凈化的城市發展方式”。

海綿城市的建設途徑主要有三個方面：對城市原有生態系統的保護、生態恢復和修復、低影響開發。低影響開發雨水系統可以通過對雨水的滲透、儲存、調節、轉輸與截污凈化等功能，有效控制徑流總量、徑流峰值和徑流污染[3]。因此將低影響開發設施引入海綿園區有很強的必要性。

2 項目概況

北戴河新區健康城生物產業孵化器項目位于秦皇島北戴河新區赤洋口片區，項目占地面積為33.33公頃，園區包括研發、實驗、醫療和技術服務、辦公和生活配套六大功能板塊。根據上位規劃及產業功能定位，園區目標打造成國際領先的科技園園區，營造集生態、人性化、多功能為一體的辦公環境，滿足從事科學研究、商務辦公、醫學治療等人群對功能空間的需要。

3 場地問題

本工程場地已經過工程施工整理，地勢平坦，現狀植被較少。園區內除動漫城原址外其他地上物較少，四周均臨市政道路。通過細致的調研與分析，總結出以下現狀問題。

水安全問題突出：北戴河新區屬降雨量季節分布明顯不均，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、8兩月[4]。地勢周圍高中間低，地表徑流極易在場地內匯集，汛期容易發生內澇。

雨水設施空間有限：園區內建筑及道路規劃與標高均已確定，園區的建筑和主要機動車道總占地面積達26%。在剩余的有限的空間既要滿足停車、集散等硬性空間要求，又要滿足園區使用者對廣場、綠地等公共開放空間需求。

4 規劃目標

基于場地的三大突出問題，如表1所示建立適合本海綿園區的指標體系。指標體系結合海綿城市建設績效評價與考核指標、低影響開發控制指標、綠色建筑評估指標，指引綠地系統和低影響開發雨水排放系統的規劃。

表1 海綿園區規劃指標

5 雨水系統規劃

通過總結本項目現狀水問題，雨季容易發生內澇是園區最主要的問題。方案提出適合于本園區的低影響開發設施雨水系統的規劃策略：首先建立多級雨水收集和排放系統，收集屋面和地表徑流，在降雨時蓄水，在旱季釋放水分；其次通過因地制宜的調蓄設施的規劃增加場地蓄水空間，增強園區的抗洪能力；最后雨水排放系統與交通系統、鋪裝系統、種植系統結合規劃。方案在有限空間內規劃了干濕兩用的景觀，將海綿作用最大化。

5.1 水安全保障規劃

園區規劃從考慮水安全保障入手，首先進行排水組織和豎向規劃，然后確定雨水調蓄設施的選擇、容積與分布，再進行超標雨水徑流排放系統規劃。

（1）園區排水組織。園區根據建設分期順序為三個大匯水區，一、三期場地的雨水優先向二期場地的中央景觀區排水，積水超過溢流水位后由雨水管網排入周邊道路的雨水管網。

園區內低影響開發設施的雨水排放系統的規劃如圖1所示，按照順序逐級排放。

圖1 低影響開發設施雨水排放系統規劃

（2）園區豎向規劃。園區內豎向規劃原則首先保障建筑、停車場的水安全，其次保障道路的水安全。園區內規劃雨水多級自流排水系統如圖2。豎向規劃要求如下，建筑周邊標高：建筑底層＞入口平臺＞一級匯水帶＞周邊綠地；道道路、廣場、停車場等場地標高：場地＞周邊綠地＞二級匯水線；綠地標高：綠地＞二級匯水線＞三級匯水池。

圖2 園區雨水系統規劃

（3）雨水調蓄設施規劃。園區內留給雨水設施的空間十分有限，因此采用多功能復合方式。雨水調蓄設施主要為中央景觀區和周邊滯留帶，此外三級匯水池也有調蓄作用，雨水調蓄設施的容積根據匯水區內凈流量確定，保障園區內“小雨不積水、大雨不內澇”。

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中央景觀區規劃下沉廣場，景觀與道路、建筑自然緩坡相連，坡度自然起伏的樹島、草地利用微地形景觀營造。中央景觀區同時也是碎石雨水滲透區，收集周邊地塊的雨水，當水位超過4.5m標高，雨水由溢流管進入園區外的市政排水管網。

（4）超標雨水徑流排放系統規劃。每個匯水區內徑流優先采用地表自然排水方式收集，其次采用雨水溢流管排水。雨水設施內的溢流口要求比雨水設施底部至少高15cm，比硬質鋪裝至少低5cm。一、二級超標雨水由雨水溢流管連接到三級匯水池，三級匯水池則就近連接中央景觀區和周圍滯留帶。當中央景觀區水位超過警戒水位時，超標雨水由雨水管網流入錦繡路的市政雨水管網。

（5）暴雨峰值削減與推遲。在暴雨來臨時，高透水率的地表對洪水有很強的消納作用，總徑流產量相比較傳統方案減少，降低和推遲了暴雨峰值。雨水先后進入園區內的多級排水系統和調蓄空間，園區內容量空間大，減小園區外城市雨水管網的壓力，有利于保障其他城區的水安全。

5.2 水質提升規劃

園區內的水污染主要來源于城市面源污染，針對徑流的特征規劃不同的雨水凈化設施，對城市面源污染進行有效控制，從而提升園區水環境質量。方案采用多級雨水凈化措施，與植物系統結合。保障出水可以達到Ⅳ類以上地表水質要求。

雨水凈化設施主要包括三級。

一級匯水帶由碎石帶和植被緩沖帶組成，先通過碎石進行削減洪峰和初期棄流，然后通過植物草坡進行排水和二次凈化。

二級匯水線主要由植草溝、植被緩沖帶組成，對通過的徑流進行預處理，去除大顆粒污染物并減緩流速，雨水可以通過碎石層儲蓄和下滲。緩坡植被采用蘆葦、狗牙根、麥冬、宿根花卉等。

三級匯水池結合蓄水池和景觀水景的做法，雨水到本區域后經過凈化，水質有顯著提升，可回收利用作為水景用水和綠地灌溉用水。

5.3 雨水資源利用規劃

園區內海綿系統匯集的地表水可進行回收利用，雨水利用的主要設施為散布的三級匯水池、中央景觀區。低影響開發設施對減少園林綠化用水和保護地下水有明顯作用，在降雨期、非降雨期和澆灌綠地時均發揮作用。

在降雨期間，雨水不會從雨水管網直接流走，而是留在雨水設施內，對植物進行澆灌，并通過層層下滲回補地下水。在非降雨期，地下砂石蓄水層則會像海綿一樣釋放水分，供給地表植被。在澆灌綠地時，多余水先流入各級雨水設施，自動灌溉周邊綠地，有利于節約園林綠化用水。

5.4 水生態指標校核

水生態系統通過水專項系統規劃滿足了透水鋪裝率、年徑流總量控制率目標。

（1）透水鋪裝系統規劃。鋪裝材料的選擇在滿足功能基礎上，優先采用透水性材料。自行車和機動車停車場采用透水磚與草地間隔方式；廣場以礫石鋪裝；步行道較為多樣主要材料為透水混凝土、汀步鋪裝等。通過規劃園區內的透水鋪裝率達到了70.38%，超過要求的50%，綜合徑流系數為0.46。鋪裝系統在滿足透水率的前提下還考慮了不同空間的特征，實現多樣與變化。

（2）年徑流總量控制率。本方案的三級匯水設施和雨水調蓄設施將各個區域的雨水進行了連通，擴大園區內的雨水蓄水量。園區內下凹綠地率達到65.6%，總調蓄容積達到8126.92m3，超過指標規定的30%。經計算設計降雨量為91.2mm。根據1985～2015年降雨實測數據[4]，91.2mm設計降雨量對應年徑流總量控制率96.3%，對應降雨場次控制96%（年平均降水日數約為90.5天）。上位規劃年徑流總量控制目標為85%，對應設計降雨量41.1mm。經過數據對比，規劃方案遠超年徑流總量控制率目標。

6 結論

北戴河健康城生物產業孵化器園區規劃提出了引導海綿園區規劃設計的水生態、水環境、水資源、水安全涉及的8項指標要求，提出了以低影響開發雨水系統為先導的綠地系統規劃設計方法。

經過雨水系統規劃，園區保障下凹綠地率為65.6%，綜合徑流系數為0.46，調蓄容積為8126.92m3，設計降雨量為91.2mm，符合各項指標要求。有效控制城市面源污染，對雨水資源的有效回收利用，實現“小雨不積水、大雨不內澇”，并在有限空間內構建了干濕兩用的多功能綠地系統。