廈門:海綿城市建設徑流控制指標如何確定和管控?
徑流控制是海綿城市建設的重要抓手。分析了廈門市徑流控制指標的類型和傳導方式,采用“因子分析法”、“逆向復核法”分別對徑流總量控制指標和徑流污染削減指標進行分解,并結合廈門實踐經驗,提出徑流控制指標管控的流程及要點,較完整地展示了在城市規劃建設中落實徑流控制指標的方法途徑,可為海綿城市規劃編制及指標管控提供借鑒。
0前言
傳統城市開發理念側重于城鎮化的高速擴張,忽視了與生態自然的和諧發展,導致城市下墊面過度硬化,城市“水問題”日益嚴峻。海綿城市建設秉承綠色發展理念,遵循“源頭減排、過程控制、系統治理”原則,實現雨水自然積存、自然滲透、自然凈化,是解決城市內澇、水體黑臭、水資源短缺等問題的有效途徑,也是轉變城市建設發展方式重點方向。《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)提出,要通過海綿城市建設,綜合采取“滲、滯、蓄、凈、用、排”等措施,最大限度地減少城市開發建設對生態環境的影響,將70%的降雨就地消納和利用。由此可知,徑流控制是海綿城市建設的重要抓手。隨著海綿城市建設的持續推進,國內相關技術機構對徑流控制進行了大量研究,北京建筑大學對城市徑流污染控制進行了系統分析,并對徑流總量控制率進行了全面解讀,提出了年徑流總量控制率分解與校驗的方法;深圳、武漢等城市對年徑流總量控制率的確定進行了研究與實踐,其中,深圳市還提出了指標審查的思路、流程及要點。本文在國內各項研究工作的基礎上,結合廈門市海綿城市試點建設實踐經驗,對海綿城市徑流控制指標確定和管控進行系統、完整地闡述。
1徑流控制指標體系研究
1.1定義與作用
廈門市海綿城市建設指標涵蓋水安全、水環境、水生態、水資源4大類10項,分為全市性指標和傳導性指標(見表1)。全市性指標主要通過市域或分區級別的海綿專項規劃,進行空間協調和精準管控,并隨城市建設開發逐步落實。傳導性指標則由總體規劃、控制性詳細規劃等法定規劃逐級傳導,最后通過具體項目建設落地來實現。徑流控制指標屬于傳導性指標,一般包括徑流總量控制和徑流污染控制,在規劃建設和管控層面,體現為年徑流總量控制率和年徑流污染削減率兩項。年徑流總量控制率是指區域內通過自然和人工強化的入滲、滯蓄、調蓄和收集回用等措施,累計一年控制的雨水量占全年總降雨量的比例;年徑流污染削減率是指區域內自然和人工削減的污染物占年徑流污染物總量的比例,通常按年SS削減率計算。由于徑流污染主要集中于初期雨水,徑流污染削減與徑流總量控制呈正相關,因此,年徑流總量控制率能夠綜合體現徑流總量及污染控制程度,是海綿城市建設首要控制指標。
1.2規劃要求
徑流控制指標既可作為全市徑流控制的總體衡量指標,也可作為具體項目的細分管控指標。為保障指標在各級規劃傳導中的承接性,應在各類規劃編制中明確指標的傳導內容。廈門市在徑流控制指標的傳導方面進行了充分探索,形成了較為成熟的指標傳導體系。其中,總體規劃層面,明確全市徑流控制目標,并將目標分解,確定管控單元徑流控制目標;片區規劃層面,在新編或修編的片區控制性詳細規劃中納入地塊徑流控制指標,其他片區則通過編制海綿城市建設系統化實施方案,明確地塊徑流控制指標;地塊開發建設層面,新建、擴建類項目通過在地塊規劃設計條件中新增徑流控制指標實現管控,改建類項目則以片區控制性詳細規劃或系統化實施方案等上位規劃確定的徑流控制指標作為海綿城市建設依據。具體流程見圖1。
2徑流控制指標確定方法
2.1指標確定流程
指標確定方法是決定項目指標可實施性與全市目標可達性的關鍵因素,其科學合理性直接影響了海綿城市建設總體效果。廈門市海綿城市建設徑流控制指標確定的基本思路為:首先,根據海綿城市建設條件分析,確定全市徑流控制目標,并根據各類用地項目海綿城市建設的難易程度,初步確定各類用地徑流控制指標;其次,進行指標的分解與復核,確定各管控單元徑流控制指標,并對不同用地徑流控制指標進行反饋修正;最后,通過片區海綿規劃,進一步確定各地塊徑流控制指標,在用地開發建設、城市更新階段實現指標落地。具體流程詳見圖2。
2.2徑流總量控制指標的確定
2.2.1全市徑流總量控制指標
根據《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建》(試行)(以下簡稱“指南”),廈門市年徑流總量控制率取值范圍為70%~85%。同時,基于廈門市雨量充沛、流域面積小、排水路徑短、開發密度大、城市面源污染嚴重等特點,海綿城市建設應以“排”和“凈”為主,重點解決水安全和水環境問題。綜合考慮指南要求及本地條件,合理確定廈門市年徑流總量控制率為70%。
2.2.2徑流總量控制指標分解
(1)分解流程。按二級排水流域將廈門市劃分為31個管控單元,并采用“因子分析法”將全市年徑流總量控制率分解至各管控單元,具體流程如圖3所示。
(2)因子統計計算。影響海綿城市徑流控制的因素眾多,分為自然本底因素和規劃因素。廈門市域面積較小,各區地形地貌、地下水位、氣象水文等自然本底條件差異不大,而在城市用地、綠地率、水面率等方面有明顯的布局差異,因此其徑流控制因子選擇以規劃因素為主,以自然本底因素為輔。結合廈門市空間布局規劃及生態敏感性分析研究結果,選取綠地率、水面率、建成區比例、新改擴建比例4項規劃因素作為徑流控制的敏感性因子。以各個單因子統計結果為基礎,按照對海綿城市建設的有利程度,由低到高劃分為5級,并分別計予1~5分。
根據廈門市分區層面海綿城市建設敏感性評價以及相關城市研究成果,各因子對海綿城市建設的影響大小依次為:新改擴建比例>建成區比例>綠地率>水面率。賦值確定各因子貢獻權重(見表2),并加權計算每個管控單元因子綜合得分。
(3)指標確定。廈門市海綿城市試點實踐經驗和新、老城區海綿城市建設評估結果表明,廈門市片區年徑流總量控制率取值范圍為55%~80%。將綜合得分和徑流總量控制率取值范圍由低至高均分為5級,并依次關聯,初步確定每個管控單元年徑流總量控制率的取值。
(4)指標校核。首先,校核全市年徑流總量控制率。將初步確定的各管控單元年徑流總量控制率按建設面積進行加權,如不滿足全市要求(70%),則需調整指標取值與因子綜合得分的關聯關系,直到滿足要求。
其次,校核各管控單元年徑流總量控制率。根據各管控單元建成區及規劃新改擴建比例,判斷海綿城市建設難易程度,確定各管控單元規劃保留的已建區域海綿化改造比例(30%~80%)(見圖4)。由于不同類型用地的下墊面組成條件和建設條件存在差異,對其可達的年徑流總量控制率高低程度影響顯著,因此,需要按用地類型及新改擴建條件,合理選取年徑流總量控制率取值范圍。基于廈門市海綿城市工程技術研究中心近年來開展的方案指導工作,采用經驗分析法統計各類建設用地新改擴建項目可達到的年徑流總量控制率,取平均值作為各類建設項目指標的推薦值(見表3)。采用面積加權平均法,計算各管控單元年徑流總量控制率,通過不斷反饋優化各類用地及管控單元指標取值,最終形成科學、合理、可行的指標取值方案(見圖5)。
2.3徑流污染削減指標的確定
2.3.1全市徑流污染削減目標
城市地表水環境的污染物包括點源污染和面源污染。其中,村莊污水、城鎮污水、工業廢水等點源污染可通過市政排水收集、處理系統建設進行有效控制。因此,在城市排水系統建設完善后,城市面源污染將成為地表水體的主要污染來源。為全面保障水環境質量,廈門市根據自身城市現狀及發展特征,以徑流污染控制為削減面源污染的主要手段,嚴格控制排入地表水體的面源污染負荷不超過地表水環境容量。
2.3.2徑流污染削減目標分解
(1)分解流程。在年徑流總量控制率分解的基礎上,采用“逆向復核法”,確定各管控單元徑流污染削減指標。指標分解流程詳見圖6。
(2)地表水環境容量。根據《美麗廈門環境總體規劃(2014-2030)》,廈門市面源污染入海量遠遠小于近岸海域水環境容量,因此各管控單元水環境容量按陸域水體水環境容量考慮。根據《廈門市環境功能區劃》(第四版)確定的目標水質,按《水域納污能力計算規程》(GB/T25173-2010)的計算方法,采用90%保證率最枯月平均流量作為設計流量,計算各管控單元陸域水體納污能力Ci。
(3)源頭污染產生負荷。根據《環境影響評價技術導則——地面水環境》(HJT2.3-2018),采用不同下墊面累積指數法計算傳統開發模式下各管控單元的面源污染物產生負荷PTi。統計廈門市2015~2018年各類建設用地新改擴建項目可達到的年徑流污染控制率,取平均值作為各類建設用地指標的推薦值(見表4),并采用加權平均法計算各管控單元源頭削減污染負荷PLi。各管控單元入河污染負荷為傳統開發模式污染產生量與海綿城市建設削減的面源污染量之差,即PTi-PLi。
(4)末端設施規模。末端需削減污染負荷為地表水環境無法消納的剩余污染,按地表水環境容量與入河污染負荷之差計算,即Ci-(PTi-PLi)。規劃通過建設末端表面流人工濕地對剩余污染進行削減,所需人工濕地面積采用表面污染物負荷法進行計算(以COD計,負荷取20g/(m²·d))。各管控單元所需設置末端濕地的最小面積如表5所示。
(5)指標確定。根據現狀和規劃用地布局,核實各管控單元人工濕地建設條件,落實建設用地,并根據最終確定的建設規模,計算各管控單元末端削減污染負荷PEi。各管控單元海綿城市建設削減的面源污染總量(記為PRi)為源頭削減污染負荷與末端削減污染負荷之和,即PRi=PEi+PLi,徑流污染削減率為面源污染削減總量與傳統開發模式下面源污染物產生量之比,即PRi/PTi。確定各管控單元年徑流污染削減率詳見圖7(以SS計)。采用面積加權平均法,進一步計算全市海綿城市建設年徑流污染削減率為42%。
2.4地塊徑流控制指標的確定
具體地塊徑流控制指標在片區控制性詳細規劃或系統化實施規劃編制時確定,以表3、表4為基礎,并結合片區用地規劃布局、地塊綠地率、地塊建筑密度等指標,因地制宜地確定地塊年徑流總量控制率和年徑流污染削減率。對于暫未編制規劃的片區,徑流控制指標按表3、表4確定取值。
3徑流控制指標管控
結合“多規合一”工作成果,廈門市分別在用地許可、工程規劃許可、施工圖審查、工程質量監管和工程竣工驗收等環節中嵌入徑流控制指標管控要求,按照“事前強管控,事中抓監督,事后重評價”的思路,構建了完善的海綿城市建設管控體系,具體流程詳見圖8。
3.1事前管控
供地階段,對于新建、擴建類用地,規劃、國土部門在國有建設用地使用權出讓方案及土地出讓合同中明確徑流控制指標;工程規劃許可階段,由海綿建設主管部門辦委托第三方技術機構對建設用地海綿建設方案進行指導,復核修正方案中涉及的海綿設施布局、指標計算、雨水組織等內容;施工圖審查階段,施工圖審查單位根據海綿城市建設技術方案,對建設項目施工圖中涉及的設施位置、尺寸進行核查,并出具審查合格意見,作為建設項目施工許可證發放的依據。
3.2事中監督
質安站、監理單位和工程質量檢測機構對海綿城市建設項目開展日常監督監測和“雙隨機”抽查,重點監督海綿設施是否按圖施工、相關產品質量是否達標、細節做法是否符合規范,并出具現場巡查報告,對不符合要求的做法進行現場約束和整改。
3.3事后評價
建設單位組織施工、監理、設計、勘察單位進行海綿工程專項驗收,在驗收記錄中明確海綿工程驗收結論,并報市海綿行業主管部門備案。市海綿行業主管部門對已竣工的海綿項目開展現場巡查,根據《廈門市海綿城市建設工程評價標準》(DB3502/Z5023-2018)進行項目后評價,并通報評價結果。設計、施工、監理等參建單位對評價結果承擔連帶責任,負面評價結果將影響參建單位參與本地項目的資質。
4結論與建議
徑流控制是海綿城市建設的核心目標,貫穿海綿城市建設各個環節,各地市也在積極探索徑流控制的有效實施途徑。以廈門為例,介紹了徑流控制指標的確定方法和管控要求,可為海綿城市建設頂層設計及工程建設審批流程改革提供借鑒及技術參考。
采用徑流總量控制指標進行管控的方式簡單易行,也容易被參建單位理解與掌握。但單純的徑流控制指標管控可能導致出現完全采用調蓄池等灰色設施的極端現象,不僅背離自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市建設初衷,而且帶來高額投資、復雜運維等弊端。為避免海綿城市建設過度依賴灰色設施,建議以《廈門市海綿城市建設徑流系數研究》為基礎,設置綜合雨量徑流系數作為徑流控制的輔助性指標,隨項目建設一并管控。

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