丘陵城市小地塊生態排水系統規劃實踐

文／宋啟迪、蔣蓓 衡陽市規劃設計院 湖南衡陽 421000

1、丘陵城市開發及排水系統現狀

隨著城市化進程加快，我們已經進入了一個在丘陵等復雜地形上建設城市的時代，然而在很多城市建設中，我們不自覺地把平原城市建設經驗應用到丘陵城市，丘陵很多時候被推平，造成嚴重的水土流失、生態破壞、地域特色喪失，不僅工程建設成本增加，而且留下大量的城市安全隱患。這種情況，湖南地區更為明顯。

傳統的排水處理方式為集中處理，快排快放，需要在道路地下鋪設大量的雨水、污水管網，通過管網運輸到污水處理廠進行集中處理，污水處理廠占地規模較大，管道系統漫長、復雜，同時因為管網常常采用重力自流設計方式，為了達到重力排放要求，經常要對地形進行比較大的改造，因此集中式污水處理適合地形起伏不大的平原城市。針對丘陵地形的城市，這種傳統的污水處理方式的弊端日漸顯現。由此看來，在城市規劃及城市建設中，我們不能單純的把在平原上建設城市的經驗應用到丘陵等復雜地形的城市上，我們必須實事求是，尊重丘陵城市復雜的地形，基于水系流域單元，以道路骨架、豎向設計與生態雨污處理系統共生為手段，建立一套屬于丘陵城市的規劃理論及方法體系。

2、生態排水系統的構建

2.1 流域的概念

流域又稱集水區域，是指流經其中的水流和其他物質從一個公共出水口排出而形成的一個集中的排水區域，也可以認為是由分水嶺所包圍的河流或湖泊的地面集水區和地下集水區的總和。流域內部的中心除了河流、湖泊、濕地等水系之外，也有的是連續的地表低洼區域。

2.2 系統優化、資源整合

市政規劃專業眾多，內容龐雜，通常的做法是按專業開展道路。供水、污水、雨水、供電、燃氣、通信、環衛等工程設施管線規劃布局，然后再開展地下管網的簡單綜合，這種做法考慮了各專項在管理體系和實施過程的獨立性，而忽略了各專業之間在資源、技術上的關聯性，各專業在規劃理念、技術標準、實施操作上也難以協調，有時甚至自相矛盾。

生態排水系統以流域單元為規劃基礎，以水系、綠地組成的生態系統為核心，整合了城市防洪、排水、景觀、道路、場地豎向設計等專項規劃，融生態環境保護、城市景觀塑造、水資源綜合利用為一體，構建了一種生態、經濟的排水系統。

2.3 技術路線

利用GIS這一技術平臺，對區域進行流域分析，可以得到各個大小不一的流域及流域內部的河網，這些河網除了河流、湖泊、濕地等各類水系之外，其他的均是該流域內最適宜匯水的連續的地表低洼地區，流域的邊界則是分水嶺。這樣以河網為中心，分水嶺為界限的一個流域可以視作一個排水組團。在確定好流域的劃分和水系保留之后，充分利用水系兩側低洼的地勢引導排水管網的布局，盡可能地減少土方量的開挖以及管網管徑和相關泵站的使用，從而構成生態的、優良的城市排水體系。

3、規劃實踐

本次項目從場地豎向設計、道路組織、生態雨污處理系統布局及技術運用進一步論證生態排水系統的可行性和科學性。

3.1 項目概況

項目位于花垣縣竹篙灘片區，西倚花果山，東臨花垣河，為某地產公司的拆遷安置房用地。基地面積約為6公頃，基地是典型的丘陵地貌，整體分為幾級臺地，地勢較復雜，北側局部比較平緩，南側比較陡。

圖1 項目地形地貌圖

3.2 流域劃分

利用GIS中水文分析模塊生成河網，結合現狀地形數據，通過對水流方向提取、洼地填充、匯流累積量等步驟生成河網網絡，再根據各個小級別流域單元中的出水口的位置，即該流域單元中的最低處，然后結合水流方向，搜索出該出水點上游所有流過該出水口的柵格，直到所有的該集水區的柵格都確定了位置，也就是搜索到流域的邊界，這樣就可以確定整個地塊共有五個流域單元，本案基地范圍位于其中一個較大的流域單元。

圖2 高程分析圖

圖3 坡度分析圖

圖4 流域分析圖

3.3 用地布局及場地豎向設計

根據流域分析，本案基地范圍內為一個完整的流域單元，只需結合項目功能需求對原始地形稍加改造，即可形成一套完整的雨污排放系統。

綜合考慮周邊環境和內部景觀資源，規劃形成住宅區、商業配套區、生態景觀區三大功能分區。住宅區依山就勢呈臺地布置，視線通透；商業配套區靠近城市道路，交通便利；生態景觀區利用原有水系資源呈楔形與住宅區交錯滲透，串聯整塊住區，增強了整個住區的活力。

結合項目功能分區，對項目場地進行局部調整，形成四級臺地，每一級臺地高差約5米，各臺地之間通過自然放坡過渡，既滿足內部交通聯系，又減少了土方量。

3.4 生態排水系統規劃

生態排水系統分為生態雨水處理系統和生態污水處理系統兩個子系統，根據場地高程和流域分析找到每個流域單元的最低點，即出水口，從而確定場地的雨污排水系統的大方向，再結合項目的用地布局、場地豎向設計、道路組織、景觀系統進行排水系統統一協調規劃。

圖5 場地斷面圖

3.4.1 生態雨水處理系統

生態雨水處理系統是綜合景觀、道路等系統規劃設計的低沖擊開發模式。通過GIS的流域分析與水系提取，基地范圍內有模擬的地表徑流，通過開挖整理連續地勢低洼區域，形成各級匯水廊道，雨水先通過道路草溝收集，草溝具有儲存和過濾的功能，再流入雨水花園，通過人口濕地過濾凈化后最終排入花垣河。在雨量較大的情況下可以通過儲水槽儲存雨水，調節水量。

圖6 生態雨水處理系統示意圖

生態雨水處理系統根據雨水收集場地類型分為三類，即屋頂雨水、道路雨水、場地雨水。根據不同分類采取不同的技術措施。

（1）措施1：屋頂雨水收集屋頂雨水收集大幅提高了對降水資源的利用，同時可以提供良好的屋頂景觀效果。通過雨水管有組織收集屋頂雨水，就近排放到草溝和儲水槽中，草溝可以凈化水質，儲水槽可以調節、儲存雨水。

（2）措施2：道路雨水收集

道路雨水匯集到草溝內，通過草溝過濾道路徑流進行雨水收集回用。在道路交叉口設置過街管道，構建雨水收集網絡。

（3）措施3：場地雨水收集

場地鋪裝采用透水材料，利于雨水滲透，雨水滲透的目的包括將雨水回灌地下，補充涵養地下水資源，改善生態環境，緩解地面沉淀、減少水澇等。當雨水流過草溝或雨水花園時，污染物在過濾、滲透、吸收及生物降解的聯合作用下被去除，植被同時也降低了雨水流速，使顆粒物得到沉淀，達到控制雨水徑流水質的目的。

圖7 各類雨水收集技術措施分析圖

圖8 生態污水處理系統示意圖

3.4.2 生態污水處理系統

生態污水處理系統核心技術是污水處理生態模塊，污水處理生態模塊是一種結合先進生物處理技術、綠色生態的系統。它借鑒自然界水體自凈原理，加入人工強化技術，在系統中營造了一個平衡的自然生態環境，系統內具有高度的生物多樣性，同時由于其內部形成了一種自然生態平衡，系統運行具有較高的穩定性。由于生態模塊使用靈活、效果明顯，使污水源頭凈化、分散式污水處理成為可能，從而避免跨流域排放污水。

本案污水通過常規的污水管網收集最終接入生態模塊，經過生態模塊處理凈化后，直接排入雨水系統。

居住區的生活污水由小區內部的污水管網統一接入污水處理生態模塊，在化糞池中隔離出污水的油脂和大塊雜物，之后進入一級處理部分的沉淀區。污水經過重力流入沉淀區、調節區、生化中應區和斜板沉淀池。在沉淀區內進行初步沉淀，去除部分顆粒物；然后進入調節區調節水質，均衡水量；調節區處理后的污水通過提升泵進入生化中應區，進行氧化中應；中應后的污泥水混合物進入斜板沉淀池，在重力作用下進行泥水分離。泥水分離后，污水進入多介質生態模塊中應系統。通過植物和多種介質相互協調的生物、化學和物理作用，使污水中的有機物得以降解，無機鹽得以固定，氮磷等營養物質得以資源化利用。

結語:

本文以花垣縣竹篙灘安置區項目為例，對生態排水系統如何在丘陵城市小地塊項目應用進行了研究和探討。生態排水系統把流域單元和城市排水單元進行科學的耦合對應，使得排水系統可以模擬自然過程，無需跨流域進行排水，從而最大限度地尊重了城市原有的地形地貌，并且在源頭上就可以把雨、污水進行凈化，避免雨、污水在輸送過程造成二次污染。

大的方面，生態排水系統可以保護丘陵城市原有生態格局，豐富城市的水網體系，完善城市的綠地景觀系統，營造不同風貌的山水自然景觀，從而有助于塑造丘陵城市特有的山水結構骨架，為城市特色空間的開發和建設奠定了結構基礎。

圖9 生態模塊工作原理示意圖