国外海绵城市建设相关领域研究与实践代表性的有美国的最佳管理措施 (BMPS) 和低影响开发 (LID) 、英国的可持续排水系统 (SUDS) 和新西兰的低影响城市设计与开发 (LIUDD) 等, 这些措施与理念均提出基于生态和绿色基础设施建设, 利用自然过程的雨洪管理理念, 在有效减少城市内涝和雨水综合利用等方面收到了明显成效。

　　 2013年底, 习近平总书记在中央城镇化工作会议上提出:建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市^[1]。深圳市先试先行, 在全国率先开展了低影响开发及海绵城市探索与实践。深圳是典型的亚热带海滨城市, 海岸线全长257km, 特别是东部岸线, 常与浅山丘陵相连, 具有典型的滨海地区水文特征。本文通过对深圳滨海地区海绵城市规划建设经验的分析, 探索形成了适用于滨海地区海绵城市建设的规划方法和模式, 具有较高的示范意义和推广价值。

　　 (1) 易受山水和潮水的双重叠加影响, 内涝风险高。滨海地区多为背山靠海地貌, 易受山水和潮水的双重叠加影响。一方面, 夏季降雨集中, 频发台风雷暴, 山洪、泥石流滑坡威胁较大;另一方面, 暴雨与风暴潮相遇时, 管渠排水受潮位顶托, 导致低洼地区易被淹积, 加大了排洪防涝负担。通过海绵城市建设, 可利用低影响开发设施实现雨水径流的源头控制, 完善市政排水系统、调蓄设施实现雨水中途收集滞蓄, 建设抽排泵站、行泄通道等内涝防治系统实现雨水快速排放, 有效降低汛期内涝风险, 保障城市安全。

　　 (2) 缺乏足够的滞蓄空间, 雨水利用率低。滨海地区雨量充沛, 但山区河流坡降较大, 降雨后雨水流程短、流速快, 易产生山洪后迅速入海, 对雨水径流的滞蓄难度较大。同时, 发展建设过程中河道侵占现象严重, 挤占水体仅有的滞蓄空间, 导致降雨后难以蓄积, 无法充分利用雨水资源。通过推进海绵城市建设, 可结合公园内湿地、景观水体与雨水回用设施, 增加雨水调蓄空间, 推广雨水资源回用, 提高雨水利用率。

　　 (3) 滨海地区过度开发, 生态功能丧失。滨海岸线是滨海地区稀缺的生态资源, 但在城镇化进程中经常面临自然生态环境过度开发问题, 部分雨污合流的排水体制与人类生产活动造成的点、面源污染, 易导致滨海地区植被覆盖率降低, 生物多样性缺失, 生态本底遭到破坏。通过完善滨海地区的纳污体系, 改造排水体制, 可有效削减点源污染。同时, 通过低影响开发设施分散、源头控制雨水径流量和雨水水质, 减少进入河、湖和海的面源污染物质。在此基础上, 运用低影响开发生态手段及技术对生态环境进行修复, 逐步恢复水体的雨洪调蓄、生物栖息、污水净化等生态功能。

　　 建设海绵城市的目标是让城市能够弹性适应环境的变化和积极应对自然灾害。针对内涝风险、雨水利用率低、生态功能丧失等问题, 滨海地区海绵城市建设应遵循低影响开发理念, 通过构建“绿加灰”系统, 缓解以上几个问题。其中, “绿”是绿色低影响开发设施, “灰”为市政基础设施等, 见图1。

　　 如图1所示, 绿色系统可通过建立低影响开发雨水系统, 遵循“源头控制、中途蓄滞、末端排放”的原则, 对雨水进行多层级削减, 缓解内涝, 控制径流污染。利用雨水湿地、人工湖、旱塘等绿色雨水基础设施, 将雨水资源与景观结合起来, 实现环境、经济和社会综合效益的最大化。同时, 结合生态因子识别生态敏感区, 构建多层级海绵体系, 对重要生态区域进行保护与控制。

　　 灰色系统可通过完善市政基础雨水设施、提高相关设计标准等措施, 解决潮位、河道水位与管网设计重现期的衔接问题, 快速排除雨水, 弥补绿色系统的不足。利用雨水桶、调蓄池等灰色雨水收集设施, 增加雨水资源的利用率, 提高供水的保障率。同时, 推进雨污分流改造, 优化排水体制, 完善污水收集处理系统, 缓解点源污染对生态系统造成的危害。

　　 坝光片区位于深圳市大鹏新区大鹏半岛的东北部, 西、南临排牙山, 东、北与大亚湾海域相接, 东与惠州交界, 自然与人文资源丰富, 总用地面积约940.89hm²。近十多年来, 坝光片区的定位经历了从精细化工园区到以“国际生物谷”为主导产业的生态科技小城的重大变迁。并确定了“坚持生态优先, 坚持保护与发展协调”的基本原则, 将坝光建设成为一座在绿色中生长的科技园区, 一座生态和谐、国际品质的滨海小城。

　　 坝光片区为典型滨海地区, 位于山麓和海湾之间, 属大鹏半岛山地丘陵区海崖山地海岸地貌。属南亚热带海洋性季风气候, 全年雨量85.2%出现在4~9月, 其中48%分布在7~9月, 且多以暴雨形式出现, 易发洪涝灾害。片区面朝海湾, 河道水位易受海潮顶托上涨, 导致片区内雨水难以顺利排出, 形成涝区。且区内沿海湾分布着滨海相软土, 该类土强度极低, 地基承载力能力差, 且透水性微弱, 工程建设多需采用排水固结法处理地基, 降雨后雨水径流较难入渗^[2]。区内水系众多, 且均为雨源型河流, 主要包括上新屋水、大坑槽水、坝光水等7条地表河流与一些无名小河涌。河流虽短小, 但坡度较大, 其中双坑水的河道比降可达到153.32‰, 雨水较难滞蓄。

　　 坝光片区约92%区域为城市未开发区域, 生态本底较好。然而缺乏雨水排放设施与污水收集处理设施, 内涝与污染已成隐患, 对片区内的陆地和海洋自然生态环境造成威胁, 难以支撑未来的开发建设。根据相关规划内容, 若坝光片区按普通开发模式进行开发, 硬化区域比将达到60.4%。通过SWMM模型进行模拟, 坝光片区开发前地表径流量为296mm, 普通开发后地表径流量为884mm, 普通模式开发后地表径流量将达到未开发前的2.99倍, 极易引发内涝灾害与环境问题。

　　 深圳市属于年径流总量控制率 (α) Ⅴ区, 60%≤α≤85%^[3]。根据《深圳市海绵城市专项规划》确定深圳市全市目标为70%, 坝光片区所在的大亚湾北片区的年径流总量控制率目标为75%。由于坝光片区汇水面积较大, 且基本处于汇水区域下游, 客水量大, 不利于大规模储蓄。故应优先考虑雨水的排放, 其年径流总量控制率不宜过高, 最终确定坝光片区年径流总量控制率目标为70%, 对应的设计降雨量为31.3mm。将片区分解为7个排水分区, 确定每个分区的径流控制目标^[4] (见表1) 。再通过SWMM模型模拟, 针对各类地块和道路提出不同的控制目标和设计指引。通过建设渗、滞、蓄、净、用、排全过程低影响开发雨水管理模式, 对雨水进行全过程管控。考虑坝光地区本身的软土分布不利于下渗, 应尽可能选择集蓄作用为主的低影响设施, 充分发挥绿色系统对暴雨的削峰、错峰作用, 实现源头控制、中途滞蓄与末端缓释, 多层级削减雨水径流。

　　 同时, 建立内涝防治系统, 衔接好潮水位、河道水位与排水设施重现期之间的关系。 (1) 为防止山洪与海潮潮汐组合所造成的高潮位危害, 规划坝光片区新建海堤长约9km, 100年一遇潮位为2.75m, 50年一遇的潮位为2.58m, 设计防潮重现期为100年。 (2) 采用设计标准下的洪水位与多年平均潮位组合的外包线作为河道设计治理的水位线, 通过拓宽河道断面、堤岸加高加固、调整河道纵坡、拆除重建破损堤防、清淤清障、改造阻水构筑物等工程措施。从而提高河道的行洪能力, 将河道防洪标准由20年一遇提高至50年一遇。 (3) 实行雨洪分流, 根据地形分区排放, 即高水高排、低水低排, 以河流水系为基础, 以排水干沟、明渠、暗渠等作为行泄通道, 规划总长度444m, 解决超标雨水排放问题。于香樟、核坝路交接处与红树路新建两条雨水行泄通道:坝光1#暗渠长度75m, 设计流量27m³/s;坝光2#暗渠长度369m, 设计流量13m³/s。 (4) 沿生态控制范围线布置总长度15 032m截洪沟, 减少山洪对建成区的影响。 (5) 规划结合坝光汇水地区坡度标高及河道洪水位, 按照3年设计重现期布置雨水管渠, 排放口设计标高应至防洪水位以上, 部分低凹地区设置雨水提升泵站, 防止暴雨后高潮水位对管网排泄的影响, 见图2。

　　 目前, 片区内用水主要依靠外部引水, 存在外部依赖性过强、水源单一等风险, 片区对雨水资源的调蓄回用有迫切需求。因此, 需调整水源结构, 构建多水源供水格局。发展再生水和雨水资源利用, 逐步减少对外部引水的依赖。

　　 坝光片区雨量充沛, 年平均降雨1 885.5 mm。通过海绵城市建设, 增加雨水回用工程设施, 通过蓄水池、雨水罐等设施对雨水进行收集。按照雨水利用总量占径流控制的3%的目标计算, 雨水利用总量约为37.2万m³每年, 可补充公共绿地和道路广场所需用水以及生产防护绿地、小区绿地浇撒用水等。由于区内天然水系条件较好, 且公共开发空间面积较大, 可通过在公园绿地建设雨水花园、雨水湿地、人工湖、旱塘等绿色生态雨水收集设施, 为雨水提供调蓄空间, 同时削减雨水径流造成的面源污染, 保障蓄积雨水水质, 有利于雨水收集回用。回用的雨水可用于河道补水, 减轻城市开发建设对区域水文特征的影响。并且, 绿色生态雨水收集系统可与景观设计结合, 美化城市空间, 提升生态景观效益, 见图3。

　　 规划区内原生生态系统较为完整, 生态敏感度高, 生态资源和要素类型丰富且分布广泛, 这是海绵城区建设的重要海绵基底, 应当予以重点的保护。

　　 针对坝光片区可能出现的生态问题以及影响生态环境的关键因子, 综合考虑主导因素、科学性与实践性等原则, 选取水敏感性、地质敏感性、生物敏感性作为生态敏感性分析因子。综合生态敏感性结果识别生态敏感区^[5]结果见图4, 颜色越深代表敏感性越强, 越需要加强保护, 必须限制建设开发;颜色越浅表示敏感性越弱, 可以优先进行开发建设。

　　 针对重要的生态敏感区, 可构建多层级海绵公园的形式进行保护和控制。通过建设3处生态湿地海绵公园, 3处滨海生态公园, 4处山水景观休闲公园, 2处社区公园, 形成海绵体系基底 (见图5) , 公园总面积占建设用地面积18%。规划区内共有河流13条, 河道总长度27.94km。为保护河流生态环境与保障水系完整性, 本规划参照深圳市水系蓝线的划定标准及方法与相关规划, 确定的河道保护控制范围, 划定区内13条河流的河道保护控制线, 控制线内总面积60.1hm²。滨海生态公园处于河流水系末端, 连接入海口, 是海绵体系的末端, 咸淡水交互的重要节点。公园内湿地与水系结合, 可削减上游带来的面源污染, 保护海岸潮间带水生态与水环境。坝光片区海岸生长着大片以银叶林为主的红树林, 其中位于中部海湾的银叶树湿地公园占地约105hm², 为银叶林保护区 (见图5) 。针对红树林潮间带生态系统, 形成特色的保护与修复方案, 人工培育补充原生植物群落, 抑制种群退化。

　　 规划排水体制应采用完全雨污分流制, 并结合上层次规划情况, 合理划分污水排放分区。规划污水收集处理率达到100%, 建立完善的污水收集处理系统削减点源污染, 保障区内生态环境不受开发建设影响。坝光片区的地表水可达到《地表水环境质量标准》 (GB 3838-2002) Ⅲ类标准, 周边海域大部分水质指标达到《海水水质标准》 (GB 3097-1997) 一类水质标准。但污水处理厂采用一级A的尾水排放标准, 无法达到区内排放标准。为保障区内水环境不被污水处理厂尾水污染, 规划利用人工湿地对其进行净化, 达到总氮5 mg/L的出水标准后就近排入河道进行生态补水, 见图6。

　　 在滨海地区进行海绵城市建设规划, 应结合滨海地区独有的地形地貌、气候条件、海岸线资源和河流海洋等特征, 明确低影响开发控制目标, 优先利用绿色雨水基础设施对雨水径流与初期雨水污染进行削减与控制。同时重视地下管渠等灰色雨水基础设施的建设, 衔接潮水位、洪水位与排水设施重现期之间的联系, 防止山洪与暴雨叠加带来的内涝威胁。并在此基础上, 科学合理的选择、组合灰色与绿色雨水基础设施, 充分利用雨水资源, 保护与修复独特的滨海生态环境。即通过构建海绵城市“绿加灰”系统, 从而达到排水防涝、雨水资源化利用、径流污染控制和修复生态环境等多重目标。

　　 滨海地区海绵城市建设在人文、景观、交通、气候等方面都具有独特的优势, 在摸索和建设过程中, 应根据实际情况有针对性的提出解决方案, 总结已有的经验与教训, 探索出适合滨海地区的海绵城市建设之路。