传统城市开发理念侧重于城镇化的高速扩张,忽视了与生态自然的和谐发展,导致城市下垫面过度硬化,城市“水问题”日益严峻。海绵城市建设秉承绿色发展理念,遵循“源头减排、过程控制、系统治理”原则,实现雨水自然积存、自然渗透、自然净化^[1],是解决城市内涝、水体黑臭、水资源短缺等问题的有效途径,也是转变城市建设发展方式重点方向。《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》(国办发[2015]75号)提出,要通过海绵城市建设,综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施,最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响,将70%的降雨就地消纳和利用^[2]。由此可知,径流控制是海绵城市建设的重要抓手。随着海绵城市建设的持续推进,国内相关技术机构对径流控制进行了大量研究,北京建筑大学对城市径流污染控制进行了系统分析^[3],并对径流总量控制率进行了全面解读,提出了年径流总量控制率分解与校验的方法^[4];深圳、武汉等城市对年径流总量控制率的确定进行了研究与实践^[5,6],其中,深圳市还提出了指标审查的思路、流程及要点^[7]。本文在国内各项研究工作的基础上,结合厦门市海绵城市试点建设实践经验,对海绵城市径流控制指标确定和管控进行系统、完整地阐述。

厦门市海绵城市建设指标涵盖水安全、水环境、水生态、水资源4大类10项,分为全市性指标和传导性指标(见表1)。全市性指标主要通过市域或分区级别的海绵专项规划,进行空间协调和精准管控,并随城市建设开发逐步落实。传导性指标则由总体规划、控制性详细规划等法定规划逐级传导,最后通过具体项目建设落地来实现。径流控制指标属于传导性指标,一般包括径流总量控制和径流污染控制,在规划建设和管控层面,体现为年径流总量控制率和年径流污染削减率两项。年径流总量控制率是指区域内通过自然和人工强化的入渗、滞蓄、调蓄和收集回用等措施,累计一年控制的雨水量占全年总降雨量的比例^[5];年径流污染削减率是指区域内自然和人工削减的污染物占年径流污染物总量的比例,通常按年SS削减率计算^[3]。由于径流污染主要集中于初期雨水,径流污染削减与径流总量控制呈正相关,因此,年径流总量控制率能够综合体现径流总量及污染控制程度,是海绵城市建设首要控制指标^[5]。

径流控制指标既可作为全市径流控制的总体衡量指标,也可作为具体项目的细分管控指标。为保障指标在各级规划传导中的承接性,应在各类规划编制中明确指标的传导内容。厦门市在径流控制指标的传导方面进行了充分探索,形成了较为成熟的指标传导体系。其中,总体规划层面,明确全市径流控制目标,并将目标分解,确定管控单元径流控制目标;片区规划层面,在新编或修编的片区控制性详细规划中纳入地块径流控制指标,其他片区则通过编制海绵城市建设系统化实施方案,明确地块径流控制指标;地块开发建设层面,新建、扩建类项目通过在地块规划设计条件中新增径流控制指标实现管控,改建类项目则以片区控制性详细规划或系统化实施方案等上位规划确定的径流控制指标作为海绵城市建设依据。具体流程见图1。

指标确定方法是决定项目指标可实施性与全市目标可达性的关键因素,其科学合理性直接影响了海绵城市建设总体效果。厦门市海绵城市建设径流控制指标确定的基本思路为:首先,根据海绵城市建设条件分析,确定全市径流控制目标,并根据各类用地项目海绵城市建设的难易程度,初步确定各类用地径流控制指标;其次,进行指标的分解与复核,确定各管控单元径流控制指标,并对不同用地径流控制指标进行反馈修正;最后,通过片区海绵规划,进一步确定各地块径流控制指标,在用地开发建设、城市更新阶段实现指标落地。具体流程详见图2。

根据《海绵城市建设技术指南———低影响开发雨水系统构建》(试行)(以下简称“指南”),厦门市年径流总量控制率取值范围为70%～85%^[8]。同时,基于厦门市雨量充沛、流域面积小、排水路径短、开发密度大、城市面源污染严重等特点,海绵城市建设应以“排”和“净”为主,重点解决水安全和水环境问题。综合考虑指南要求及本地条件,合理确定厦门市年径流总量控制率为70%。

(1)分解流程。按二级排水流域将厦门市划分为31个管控单元,并采用“因子分析法”将全市年径流总量控制率分解至各管控单元,具体流程如图3所示。

(2)因子统计计算。影响海绵城市径流控制的因素众多,分为自然本底因素和规划因素。厦门市域面积较小,各区地形地貌、地下水位、气象水文等自然本底条件差异不大,而在城市用地、绿地率、水面率等方面有明显的布局差异,因此其径流控制因子选择以规划因素为主,以自然本底因素为辅。结合厦门市空间布局规划及生态敏感性分析研究结果^[9],选取绿地率、水面率、建成区比例、新改扩建比例4项规划因素作为径流控制的敏感性因子。以各个单因子统计结果为基础,按照对海绵城市建设的有利程度,由低到高划分为5级,并分别计予1～5分。

根据厦门市分区层面海绵城市建设敏感性评价^[10]以及相关城市研究成果^[11],各因子对海绵城市建设的影响大小依次为:新改扩建比例>建成区比例>绿地率>水面率。赋值确定各因子贡献权重(见表2),并加权计算每个管控单元因子综合得分。

(3)指标确定。厦门市海绵城市试点实践经验和新、老城区海绵城市建设评估结果表明,厦门市片区年径流总量控制率取值范围为55%～80%。将综合得分和径流总量控制率取值范围由低至高均分为5级,并依次关联,初步确定每个管控单元年径流总量控制率的取值。

(4)指标校核。首先,校核全市年径流总量控制率。将初步确定的各管控单元年径流总量控制率按建设面积进行加权,如不满足全市要求(70%),则需调整指标取值与因子综合得分的关联关系,直到满足要求。

其次,校核各管控单元年径流总量控制率。根据各管控单元建成区及规划新改扩建比例,判断海绵城市建设难易程度,确定各管控单元规划保留的已建区域海绵化改造比例(30%～80%)(见图4)。由于不同类型用地的下垫面组成条件和建设条件存在差异,对其可达的年径流总量控制率高低程度影响显著,因此,需要按用地类型及新改扩建条件,合理选取年径流总量控制率取值范围。基于厦门市海绵城市工程技术研究中心近年来开展的方案指导工作,采用经验分析法统计各类建设用地新改扩建项目可达到的年径流总量控制率,取平均值作为各类建设项目指标的推荐值(见表3)。采用面积加权平均法,计算各管控单元年径流总量控制率,通过不断反馈优化各类用地及管控单元指标取值,最终形成科学、合理、可行的指标取值方案(见图5)。

城市地表水环境的污染物包括点源污染和面源污染。其中,村庄污水、城镇污水、工业废水等点源污染可通过市政排水收集、处理系统建设进行有效控制。因此,在城市排水系统建设完善后,城市面源污染将成为地表水体的主要污染来源。为全面保障水环境质量,厦门市根据自身城市现状及发展特征,以径流污染控制为削减面源污染的主要手段,严格控制排入地表水体的面源污染负荷不超过地表水环境容量。

(1)分解流程。在年径流总量控制率分解的基础上,采用“逆向复核法”,确定各管控单元径流污染削减指标。指标分解流程详见图6。

(2)地表水环境容量。根据《美丽厦门环境总体规划(2014-2030)》^[12],厦门市面源污染入海量远远小于近岸海域水环境容量,因此各管控单元水环境容量按陆域水体水环境容量考虑。根据《厦门市环境功能区划》(第四版)^[13]确定的目标水质,按《水域纳污能力计算规程》(GB/T 25173-2010)^[14]的计算方法,采用90%保证率最枯月平均流量作为设计流量,计算各管控单元陆域水体纳污能力Ci。

(3)源头污染产生负荷。根据《环境影响评价技术导则———地面水环境》(HJT 2.3-2018)^[15],采用不同下垫面累积指数法计算传统开发模式下各管控单元的面源污染物产生负荷PTi。统计厦门市2015～2018年各类建设用地新改扩建项目可达到的年径流污染控制率,取平均值作为各类建设用地指标的推荐值(见表4),并采用加权平均法计算各管控单元源头削减污染负荷PLi。各管控单元入河污染负荷为传统开发模式污染产生量与海绵城市建设削减的面源污染量之差,即PTi-PLi。

(4)末端设施规模。末端需削减污染负荷为地表水环境无法消纳的剩余污染,按地表水环境容量与入河污染负荷之差计算,即Ci-(PTi-PLi)。规划通过建设末端表面流人工湿地对剩余污染进行削减,所需人工湿地面积采用表面污染物负荷法进行计算(以COD计,负荷取20g/(m²·d)^[16])。各管控单元所需设置末端湿地的最小面积如表5所示。

(5)指标确定。根据现状和规划用地布局,核实各管控单元人工湿地建设条件,落实建设用地,并根据最终确定的建设规模,计算各管控单元末端削减污染负荷PEi。各管控单元海绵城市建设削减的面源污染总量(记为PRi)为源头削减污染负荷与末端削减污染负荷之和,即PRi=PEi+PLi,径流污染削减率为面源污染削减总量与传统开发模式下面源污染物产生量之比,即PRi/PTi。确定各管控单元年径流污染削减率详见图7(以SS计)。采用面积加权平均法,进一步计算全市海绵城市建设年径流污染削减率为42%。

具体地块径流控制指标在片区控制性详细规划或系统化实施规划编制时确定,以表3、表4为基础,并结合片区用地规划布局、地块绿地率、地块建筑密度等指标,因地制宜地确定地块年径流总量控制率和年径流污染削减率。对于暂未编制规划的片区,径流控制指标按表3、表4确定取值。

结合“多规合一”工作成果,厦门市分别在用地许可、工程规划许可、施工图审查、工程质量监管和工程竣工验收等环节中嵌入径流控制指标管控要求,按照“事前强管控,事中抓监督,事后重评价”的思路,构建了完善的海绵城市建设管控体系,具体流程详见图8。

供地阶段,对于新建、扩建类用地,规划、国土部门在国有建设用地使用权出让方案及土地出让合同中明确径流控制指标;工程规划许可阶段,由海绵建设主管部门办委托第三方技术机构对建设用地海绵建设方案进行指导,复核修正方案中涉及的海绵设施布局、指标计算、雨水组织等内容;施工图审查阶段,施工图审查单位根据海绵城市建设技术方案,对建设项目施工图中涉及的设施位置、尺寸进行核查,并出具审查合格意见,作为建设项目施工许可证发放的依据。

质安站、监理单位和工程质量检测机构对海绵城市建设项目开展日常监督监测和“双随机”抽查,重点监督海绵设施是否按图施工、相关产品质量是否达标、细节做法是否符合规范,并出具现场巡查报告,对不符合要求的做法进行现场约束和整改。

建设单位组织施工、监理、设计、勘察单位进行海绵工程专项验收,在验收记录中明确海绵工程验收结论,并报市海绵行业主管部门备案。市海绵行业主管部门对已竣工的海绵项目开展现场巡查,根据《厦门市海绵城市建设工程评价标准》(DB 3502/Z 5023-2018)^[17]进行项目后评价,并通报评价结果。设计、施工、监理等参建单位对评价结果承担连带责任,负面评价结果将影响参建单位参与本地项目的资质。

径流控制是海绵城市建设的核心目标,贯穿海绵城市建设各个环节,各地市也在积极探索径流控制的有效实施途径。以厦门为例,介绍了径流控制指标的确定方法和管控要求,可为海绵城市建设顶层设计及工程建设审批流程改革提供借鉴及技术参考。

采用径流总量控制指标进行管控的方式简单易行,也容易被参建单位理解与掌握。但单纯的径流控制指标管控可能导致出现完全采用调蓄池等灰色设施的极端现象,不仅背离自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市建设初衷,而且带来高额投资、复杂运维等弊端。为避免海绵城市建设过度依赖灰色设施,建议以《厦门市海绵城市建设径流系数研究》为基础,设置综合雨量径流系数作为径流控制的辅助性指标,随项目建设一并管控。