和谐城市规划——2007中国城市规划年会论文集
城市绿化、雨水排放、水环境保护的有机结合 ————武汉新区四新地区雨水排放系统建设模式规划研究
童建平
【摘要】 由于城市开发建设中大量不透水地表的产生，加大了地表暴雨径流，引发了城市的地表径流污染，而以尽快收集和排出暴雨径流为目的的现有排水系统，使得城市水环境污染更趋严重。因此，在城市规划建设中，雨水排放系统的规划建设是控制地表径流污染和水生态环境保护体系中的重要环节。目前，武汉新区四新地区正处于快速城市化时期，如何协调城市规划建设、面源污染控制和排水系统建设的关系，满足现代城市发展和生态环境保护的要求，是亟待解决的问题。本次规划研究综合国内外成熟的技术经验，结合四新地区有利的建设条件，首次提出了大区域建设面源污染控制与城市雨水系统相结合的生态雨水排放系统，在四新地区形成一种结合城市绿化景观控制城市面源污染、削弱城市径流水涝、利用和保护城市水资源相结合的可持续的雨水排放系统。
1 背景分析
1.1 四新地区建设背景
目前，四新地区为城市未建设区，现状用地主要为国有农场，地势低洼，沟渠纵横，北侧为墨水湖，南侧为南太子湖，西侧为北太子湖，东临长江，生态环境优越。但是，该区域处于城市排水系统的下游，水体污染严重，从湖泊水生生物监测结果来看，墨水湖、北太子湖、南太子湖湖泊中浮游植物优势种群（绿藻）明显，生物种类不丰富，生物多样性程度低，一些耐污优势藻种较为普遍，均属重富营养型。2004年，武汉市决定建设武汉新区，重点建设区域为四新地区。
1.2 武汉市降雨特征分析
武汉市年降水量一般在1000-1300毫米左右，年际降水量变化较大，仅1991年至2000年间，最大年降水量（1998年年降水量1729.2毫米）与最小年降水量（1997年年降水量946.6毫米）之比值为1.83。根据武汉市中心气象站近三十年降水资料分析：本汇水区年平均降水量1206.70毫米，常年雨量主要集中于四月至九月份，降水量为865.3毫米，占全年降水总量的71.7%，十月份至次年三月份，降水量较少，为341.4毫米，占全年降水总量的28.3%，各月份降水量占全年降水量的比例分布如图所示。
各等级降雨强度的降雨日数在全年各月平均分布情况见下表。
汇水区全年降雨日数分布表
日降雨量 毫米 0.1＜H＜10.0 10.0≤H＜25.0 25.0≤H＜50.0 50.0≤H 合 计
累计天数
日 91.1 21.1 8.5 3.7 124.5 月 份
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 7.0 8.4 9.7 9.9 9.2 7.4 5.9 5.4 6.4 7.0 7.9 6.9 1.0 1.6 2.6 2.8 2.8 2.2 1.8 1.5 1.5 1.4 1.1 0.9 0.1 0.1 0.9 1.3 1.6 1.6 1.2 0.6 0.4 0.4 0.3 0.0 0.0 0.1 0.1 0.4 0.5 1.0 0.7 0.5 0.3 0.1 0.0 0.0 8.1 10.2 13.3
14.4
14.1
12.2
9.6 8.0 8.6 8.9 9.3 7.8 957
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1.3 城市地表径流污染存在的问题
由于城市面源污染的随机性、广泛性、模糊性、研究控制难度大等特点，和我国目前该领域研究的整体滞后，我国对待城市径流污染的问题还停留在老的观念上，在城市面源控制方面存在诸多问题，具体如下：
（1）重雨污分流解决污染 合流制溢流和分流制的雨水污染并存，将合流改为分流虽然减少溢流的污染，但不能控制甚至会增加分流雨水的污染。
（2）重终端治理轻源头控制 城市面源污染控制是一项系统工程，而目前只注重终端的集中治理，忽视了产生污染的源头控制，而源头控制却是面源污染控最有效的措施。
（3）重人工措施轻自然措施。 （4）重工程方法轻监督管理。
1.4 武汉市汉阳地区城市水环境专项研究
“十五”期间，科技部根据国民经济和社会发展的需要，将“水污染控制技术与治理工程”列为国家12个重大科技专项之一。武汉以“科学的整体方案”和首创“水经济”的理念成为首选城市。“武汉市汉阳地区城市水环境生态综合规划”是“武汉水专项”的重要组成部分，提出了港渠分布协调、水体交换便捷、生态联系畅通的“六湖连通”的水系网络构架，充分体现水体在城市建设中的重要地位，展现汉阳地区独特的环境优势。同时也实施了部分改善水质的生态综合工程。而四新地区正处于“六湖连通”体系中的中部区域，规划中有七条连通渠道（现状有两条）穿越该区域。
2 国外城市面源污染控制的经验与案例
2.1 美国面源污染控制的最佳管理措施（BMPs）
在大量研究的基础上，美国提出“最佳管理措施（Best Management Practices，BMPs）”的概念。美国环境保护局把BMPs定义为：“任何能够减少或预防水资源污染的方法、措施或操作程序，包括工程、非工程措施的操作和维护程序”。它因高效、经济、符合生态学原则，在面源污染控制中日益受到重视，目前在全世界得到广泛运用。在城市面源污染控制方面，目前得到广泛应用的最佳管理措施主要有：城市的科学规划、雨污分流、岸边缓冲带、暴雨滞留池和沉淀塘、人工湿地、植被过滤带、透水性路面等。上述措施中，前三项为非工程措施，后五项为工程措施。现在“最佳管理措施”已经在发达国家的城市面源污染控制中得到广泛应用。
2.2 苏格兰环保局推荐使用的SUDS方法
苏格兰环保局从20世纪90年代中叶开始，推荐使用SUDS和BMPs，并积极支持和管理相关研发工作。所谓SUDS（Sustainable Drainage Systems or Sustainable Urban Drainage Systems），是指一系列的管理措施和控制结构，这些措施和结构的设计目的是以较某些传统技术更为可持续发展的方式来排放地表径流，也称作SUDS。SUDS主要包括五类控制方法：预防措施、过滤带和洼地、渗透地面和过滤水沟、促渗装置以及池塘系统。这些控制措施应该尽可能与雨水降落集中区域相隔较近，从而有效削减径流量。它们同时可为地表径流提供不同程度的处理效果，主要通过沉淀、过滤、吸附和生物降解等自然过程来完成。SUDS可以在大多数城市环境里发挥作用，从硬质路面到软质景观区域。SUDS与区域有效管理相结合，共同预防洪水泛滥和径流污染。
3 研究的目的与内容
3.1 目的
(1) 运用城市面源污染控制的新理念指导四新地区雨水系统建设; (2) 探索生态型雨水排放系统的规划建设模式;
(3) 降低洪水泛滥危险；减轻受纳水体污染；改善城市景观美化度；更好地利用资源。 3.2 内容
(1) 集成城市面源污染控制与水体修复的成功技术和经验；
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(2) 形成四新地区面源污染“源头、运移、汇集”三级控制体系； (3) 提出四新地区实施生态型雨水排放系统的建议。
4 四新地区生态型雨水系统建设模式
4.1 总体思路
城市面源污染是多因素协同耦合作用下的复杂过程，所以对城市面源污染的控制是一个系统工程。城市面源污染控制的核心在于暴雨－污染径流的形成控制，与径流形成后空间传输和流动过程的控制。根据降雨径流与面污染物在城市地表中的相互作用和流动过程，从污染径流产生的源头－运移－汇集，逐级实施控制。综合考虑该区域水环境、水资源、雨水水质、高程、水景等各种有利条件，充分利用成熟的生态技术手段，通过水量平衡、水力计算和技术经济分析来确定一个生态的雨水收集排放系统，实现城市排水、景观、生态与经济的统一协调，营造新区水生态特色。
雨水传统雨水系统 不透水地面 生态雨水系统 透水地面 雨水管道 控制径流污染 削弱径流水涝 利用雨水资源 保护生态环境 雨水滞留 雨水回用 就地促渗 净化设施 易渍涝 天然水体
4.2 系统规划
达标生态工程城市雨水干渠
依托四新地区规划的“三纵三横”水系干渠系统，模仿自然地表径流系统，恢复地表植被特征，将景观绿化和雨水过滤带综合为一体，结合规划区的绿化系统规划，在该地区构建一种植草排水明沟、滞留塘、缓坡绿地相结合的雨水收集系统。由于沿城市道路控制的绿化带为10-15米宽，综合考虑城市降雨特征和植草沟的过流能力，为满足地块雨水排放要求，将规划区域13平方公里分为28个小的排水分区（每个分区面积不大于50公顷），共布置27条植草排水沟和10个滞留塘，将各排水分区的雨水就近汇入雨水干渠系统排放。植草沟与滞留塘所占用地均为城市绿化用地，旱季时为城市绿化景观，雨季时作为排水明沟使用，暴雨初期可以起到削减城市面源污染的作用。
（1）小区内部控制
小区建设是城市建设发展的重要组成部分，在城市规划建设占有很重要的位置。如果在城市化过程中注意控制小区的径流系数，相应的径流污染总量就能得到控制。小区的地表主要由屋面、路面和绿地组成。其中屋面与路面是主要的不透水地表，是径流的产生区。因此小区的径流污染控制要结合绿地，以促渗、过滤和景观回用为主。小区排水系统的建设要充分利用绿地的渗水功能以及通过对绿地基层的改造，构建新型的生态雨水排放系统。该系统
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包括结合小区绿化设置的洼地、渗渠、水面等组成部分，形成分散的雨水处理系统。通过雨水在低洼草地中的短期储存、渗透和在渗渠中的过滤，保证尽可能多的雨水得以下渗。小区内雨水接入城市植草沟和明渠系统前必须设置沉砂井和隔栅。
小区屋面雨水 绿地 植草浅沟 盖板沟 小区路面雨水 景观水体植物净化截污井 小区雨水沟 城市雨水植草沟 城市雨水干渠 新型小区雨水排放系统的优点在于，不仅减少因城市化而增加的降雨径流量和减少地表径流污染；同时由于对地下水的补充，使城市水文生态系统得到良性循环。另外通过景观水体可以储存净化后的雨水，储存的雨水可以用来浇灌小区的绿地和构建小区水景达到利用雨水资源的目的。
景观水体的生态设计：对景观水体进行合理的生态设计是控制水质恶化的有效措施。避免湖体“三面光”式的设计而导致湖的“死亡”。将部分堤岸设计为具有一定边坡、由砂、石磊积，保持一定量的底泥，种植一些芦苇等水生植物，为鱼类和其他水生生物提供栖息地，体现水体的自然景观，使其具有较强的截污、净化功能和鲜活的生命力。除了生态设计，还应考虑景观水体的水循环与自然净化系统，强化景观水体在循环过程中的复氧和净化功能，并起到美化作用。在循环水道出水口处的湖岸设置生态过滤净化带，沿水体人行道外侧铺设生态过滤层，并种植芦苇等水生植物，通过滤层的过滤、植物根系和微生物的吸收等作用，强化水体的自然净化。
（2）城市道路控制
城市道路是城市不透水地表的主要组成，而且由于人类和交通活动频繁，径流污染严重，特别是初期径流污染严重。城市道路径流污染的控制是城市地表径流污染控制的重要部分。但是在控制城市道路径流污染的过程中，可利用的土地资源紧张。因此如果能够充分利用道路两边的隔离带，控制径流污染，尤为重要。结合城市道路边控制的绿化带建设植草排水沟，结合城市集中绿地设置滞留塘，两种工程措施相互结合，重点控制初期径流污染，对径流进行促渗、过滤、净化、排放。
（3）透水材料的应用
对于城市中的人行道、停车场、加油站等不透水地表，在建设中可以使用透水材料，如多孔沥青、生态混凝土砖、嵌草砖等透水材料铺砌，可以使径流渗入地下。在透水材料的基层铺设砾石层，起到对雨水过滤、储存和促渗的作用。
（4）恢复与重建生态型河道
四新地区即将进入快速城市化地区，该地区是天然的低洼地带，区内分布有众多河道。在城市规划建设中，保护和建设生态型河道降低水涝灾害发生的风险是至关重要的。生态型河道一方面可以起到行洪的作用，另一方面通过岸边的植物可以净化径流中的污染物。因此应大力保护和恢复城市水环境的自然生态，大力推进自然生态型河道建设的先进理念，保护恢复河道的原有结构形态，为生物营造多样的、丰富的环境条件，营造简洁自然的城市河流景观。
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5 结语
该生态型雨水排放系统构建的污染源、运移、汇集污染控制体系，能够基本削减初期径流污染负荷，同时能够起到削减暴雨径流峰值的作用，其整体排渍能力优于传统的管道排渍系统；根据竖向高程分析和水量计算，可以满足汇水流量的排除要求；该系统主要结合城市绿化用地建设，经济实用、技术可行。
参考文献
1 尹军、崔玉波编著《人工湿地污水处理技术》 化工工业出版社
2 刘洪禄、吴文勇、郝仲勇等著《城市绿地节水技术》 中国水利水电出版社
作者简介：
童建平：男，（1972.8-），大学本科、现工作于武汉市城市规划设计研究院，中国城市规划学会会员，主任工程师、高级工程师。
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作者：作者单位：
童建平
武汉市城市规划设计研究院
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