基于低冲击开发理念的"海绵城市"规划策略探究

基于低冲击开发理念的“海绵城市”规划策略探究

何瑾，冯祥源，高莺

摘要：首先综述国内外城市雨水管理理论研究动态，指出国内雨水管理研究多为单一目标管理或技术微观层面的研究，而从城市规划层面提出的生态型雨水管理规划研究尚属空白。进而介绍发达国家低冲击开发的雨水管理理念以及国内最新提出的“海绵城市”理念，阐述理念内涵和特征，分析二者耦合关系。在此基础上，提出应基于低冲击开发理念进行“海绵城市”规划编制和管理。提出该规划编制和管理的原则，并将低冲击理念融入区域规划、总体规划、详细规划各个阶段，构建各个阶段的雨水管理规划内容框架和控制目标体系。

关键词：海绵城市 低冲击开发 雨水管理 城市规划

近年来的快速城镇化给我国很多城市生态水系统的平衡带来了严重破坏。一方面，土地利用状况的改变，使透水面积大大降低，城市水文过程发生了很大改变，径流系数显著提高,洪涝灾害风险加强，给人类的生命财产安全造成影响；另一方面，城市是人口密度和经济密度较高的区域，密集的经济活动给地表带来重金属、悬浮颗粒等大量污染物，这些污染物随地表径流排入城市生态水系统，造成主要水体受到不同程度的污染，绝大多数城市水体沦为V类或劣V类水体，不仅影响了人们的用水体安全，也造成我国2/3的城市存在供水不足的状况。因此，在新型城镇化和经济“新常态”背景下，有必要构建综合控制洪涝灾害、降低水体污染、资源高效利用的多层次、多目标的生态型雨水管理规划，以指导城市健康有序的发展。 [3][2][1]

1.国内外城市雨水管理的相关研究

发达国家针对雨水管理的研究经历了较长的过程，其较为成熟的代表为20世纪90年代美国的低冲击开发（Low Impact Development,LID）模式，提出从源头进行雨水控制。英国的可持续城市排水系统（Sustainable Urban Discharge System,SUDS）提出在雨水管理中应综合考虑土地利用、水质、水量、资源化利用、环境保护、物种多样性以及经济要素等

[5] [4]。国内有关雨水利用和管理的研究相对较晚，研究内容和研究深度相比国外而言也较为片面和单一。邢薇（2011）介绍了低冲击开发模式，构建了可持续城市雨水系统架构及其工作原理，并简介了数字排水平台Digital Water。王海玲（2013）阐述了建筑、道路、绿地等

不同用地的低冲击设施设计方法；宫永伟（2014）利用模型构建和情景模拟的方法对低冲击开发的道路进行了雨水蓄滞减排效果评价。整体来看，国外研究已从单纯的雨水管理工程方面转变为结合城市规划、景观设计等方面的综合性管理；而国内的研究仍旧停留在雨水管理的工程措施、低冲击建筑和道路的设计方法等微观层面。因此，笔者认为有必要从城市规划这一宏观层面研究雨水管理，并在各阶段城市规划确定雨水管理的目标，统筹协调城市规划各个层次涉水规划，以保证城市规划为城市建设提供科学引领，创造生态水系统。

2.概念内涵、特征及其相互关系

2.1低冲击开发的概念缘起、内涵及其特征

2.1.1低冲击开发的概念缘起

20世纪50年代末，美国政府意识到“以排为主”的雨水管理对城市生态水系统构成了严重的面源污染，暴雨来临时更是时常引发严重的洪涝灾害，雨水资源化利用更是无从谈起。70年代，美国各州为削弱径流总量和径流峰值，减少面源污染，开始应用雨水调节和滞蓄等最佳管理实践（Best Management Practices,BMPs）来进行雨水管理，但这一阶段仍是注重管道末端的调节塘（detentionpond）进行集中管理。直至90年代，美国各州才逐渐将这一管理理念发展为低冲击开发模式，即转变集中地末端处理为分散式源头处理的管理方式

[6]。

2.1.2低冲击开发的概念内涵

低冲击开发是针对城市雨水径流增强、雨水污染和水资源利用等内容的一种雨水管理理念，又称为低影响设计(Low Impact Design,LID)。该理念是通过分散的、小规模的绿色可持续基础设施（Green Sustainable Infrastructure,GSI）和技术来实现对雨水的径流和污染控制，并构建景观营造、保护生态、控制径流、降低污染等多目标、多层次的雨水管理体系。相比于传统雨水管理，低冲击开发在目标实现、生态价值、景观塑造、资金投入等方面都具有明显的优势（见表1）。

表1低冲击开发与传统雨水管理的比较

2.1.3低冲击开发的特征

2.1.3.1生态性

低冲击开发强调绿色基础设施的管理理念，尽可能利用下沉式绿地、植被缓冲沟、绿色屋顶、透水铺装等绿色设施来代替传统排水管网，通过生态友好的措施实现雨水管理。

2.1.3.2多目标性

低冲击开发通过一系列绿色基础设施的构造，塑造城市景观层次、改善微气候、控制雨水径流、降低面源污染、雨水资源化利用等，从而构建多目标、多层次的开发模式。

2.1.3.3可操作性

低冲击开发是一种具体可行的操作手段和设计方法。设计者可结合城市自身特点采取适宜的设施类型、布局以及规模，从而达到城市雨水有效管理的目标。

2.1.3.4共建性

低冲击开发理念的实现建立在雨水花园、渗透路面、下沉式绿地、绿色屋顶等绿色基础设施的基础之上，这些设施不仅起到渗透、蓄滞和净化雨水的作用，同时还起到景观营造、交通、休闲、建筑围护和降温等多项用途。 [7]

2.2“海绵城市”的概念缘起、内涵及其特征

2.2.1“海绵城市”的概念缘起

传统的快速城镇化给生态环境造成了巨大压力，新型城镇化为城市发展提供了新的思路。在此背景下，住建部在对发达国家过去几十年的雨水管理经验和实践进行研究的基础上，结合我国的经济状况、土地利用状况以及气候条件提出了“海绵城市”这一生态型雨水管理模式的发展理念。

2.2.2“海绵城市”的概念内涵

海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。海绵城市建设应遵循生态优先等原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。。我国是发展中国家，受经济条件制约不可能完全放弃过去建设的规模庞大的排水管网；另一方面，我国城市建设用地紧张，开放空间较少，难以像发达国家那样利用大面积绿地即可实现雨水调控。因此，“海绵城市”设计和建设过程势必同发达国家的低冲击城市设计存在一些不同，而具有符合中国国情的独特内涵。 [7]

2.2.3“海绵城市”的特征

2.2.3.1循环性

“海绵城市”强调对生态系统的保护，注重生态系统自有的物质和能量循环体系，城市建设开发后应当尽可能的维持开发前的水文特征，保护城市原有水系统所具有的完整循环过程。通过雨水渗透、蓄滞、净化以及资源化利用，发挥雨水在城市生态系统中的最大价值。

2.2.3.2复合性

“海绵城市”理念从城市层面提出雨水管理理念，其理念主体为城市，其概念自然包含了建筑设计、景观塑造、环境保护、灾害防控等复合性内涵。

2.2.3.3可达性

同田园城市、广亩城市等城市理想发展模式不同的是，“海绵城市”具有较强的可达性，通过规划设计、景观设计、工程建设和管理等手段易于实现。

2.2.3.4集约性

“海绵城市”是在新型城镇化的背景下提出的，协调资源约束和城镇发展之间的矛盾，实现可持续发展是“海绵城市”建设的应有之义。改变外延增长型的发展模式，提高土地开发强度和功能混合，强调棕地的合理再开发，通过合理设计和规划管理，融合集约发展的理念，实现生态型雨水管理。

2.3低冲击开发与“海绵城市”的耦合关系

从两个概念的内涵特征来看，二者具有内在一致性（见图）。生态性强调通过生态路径构建雨水管理系统，而“海绵城市”注重对生态系统的保护和自我循环；多目标性表明低冲击开发不单单是针对某一问题的解决办法，更是针对城市复杂问题提出的综合开发策略，这一点同“海绵城市”这一城市层面雨水系统设计的理念层次相吻合；可操作性是低冲击开发由理念变为手段的关键，通过提供一系列开发策略和技术手段，可直接指导“海绵城市”的建设，保证其理念可达性；共建性指低冲击理念的设施共建、功能多样而不是单纯的灰色基础设施，这同“海绵城市”的集约发展理念相一致（见图1）。

图1 “海绵城市”与低冲击开发耦合关系

3.“海绵城市”规划设计与管理的原则

3.1创新规划理念，融合城市规划层次体系

“海绵城市”规划首先应当创新规划理念，将低冲击开发的理念融入区域规划、城市总体规划、详细规划、建筑设计和景观设计各个层次的规划设计之中，实现城市规划低冲击化。宏观层次的规划中应当确立符合低冲击开发的目标，从整体把握区域和城市的雨水管理状况及其对区域生态水系统的贡献度；中观层面的规划中将作为低冲击开发特征的设施予以指标量化，控制地块内低冲击开发设施的内容、规模，并作为出让条件，以保证后期详细设计和施工建设能达到“海绵城市”的理念要求；微观层面的建筑设计、景观设计在保证安全、兼顾美观的情况下，应当合理的设计低冲击开发设施，如绿色屋顶、下沉式绿地等。

3.2统筹区域发展，契合广域生态安全格局

“海绵城市”注重对原有生态系统的保护，规划应当统筹区域生态格局，划定水生态敏感区，为城市保留一定规模的生态用地。在敏感区及其周边地区的建设应当严格控制用地性质、开发强度，并合理制定雨水管理目标，协调雨水汇集、排放、循环利用的比例和排放途径，尽可能地将雨水径流和污染控制在城市生态系统之内，最大限度地减少对广域生态格局的影响。

3.3协调涉水规划，加强专项规划高效协同

城市规划体系中涉水规划有很多，城市给排水规划、城市水资源利用规划、城市节水规划、城市绿地规划、城市防灾规划等。传统城市规划中，这些规划作为专项规划独立编制和设计，如给水规划以供水为目标进行设计，绿地规划则设计绿地景观形态及控制绿地率。这些规划各自为政，缺乏统筹协调，一方面造成城市水文系统紊乱和水资源浪费，另一方面也不利于城市集约发展和建设。因此，“海绵城市”规划有必要统筹各项涉水规划之间的关系，构建多目标、多层次的城市水系统规划。

3.4强调因地制宜，构建完整生态设施框架

“海绵城市”规划应根据城市、城区或街区的水环境现状、水文地质条件、降水条件等特点，合理的确定雨水管理目标。在此基础上，确定低冲击开发设施的类型、规模和组合方式，并将绿色基础设施同原有生态系统有机组合起来，构建完整的生态水循环系统。对于建成区改造的项目，应充分利用现有的排水防涝、污水处理设施，选择性的对部分开放空间和棕地进行改造设计，将绿色基础设施和灰色基础设施协调起来共同组成生态设施体系。 [8]

3.5制定指标体系，把握规划管理审批程序

“海绵城市”规划控制指标体系是规划设计和规划管理的依据。一方面应当加强控制指标体系的顶层设计，为各地“海绵城市”规划标准的设计、规划方案设计以及规划管理提供依据；另一方面，各地应根据当地的水文特点、建设水平，构建适宜并有效衔接的低影响开发控制指标体系。另外，应当积极开发雨水管理数字化模型，通过情景模拟的方法，评价各地指标体系设计的合理性，并辅助规划者进行方案设计。

3.6加强智慧应用，构建实时动态管理平台

低冲击开发强调分散的、小规模的源头式雨水处理，实施低冲击开发的项目区域往往有大量的雨水管理工程设施，管理难度可想而知。基于RFID技术的嵌入式传感器构成的物联网是智慧城市建设的基础工程，在雨水管理工程设施中嵌入这些传感器，实时将雨水收集、渗透程度、污染净化程度等信息传输到云计算平台，为管理部门提供切实有效的动态信息,并将信息分析结果传输给规划部门，作为规划实施成果的反馈，进一步优化“海绵城市”规划设计和管理。因此，在“海绵城市”规划编制和管理过程中，应当树立智慧化理念，并为工程设施在未来融合信息技术预留空间。 [9]

4.“海绵城市”规划设计与管理策略

“海绵城市”即城市“海绵化”，其规划核心在于低冲击开发雨水管理系统规划。该规划可建立在传统城市规划的体系之内，并利用传统规划的分层指导和指标控制的编制原则，将低冲击开发的理念同区域规划、总体规划、详细规划这三个阶段相融合[10]，调整现有规划高冲击化的策略，增加低冲击化目标，并优化各阶段控制指标，从而完成“海绵城市”低冲击开发雨水管理系统规划。（见图2）

图2 基于低冲击开发理念的“海绵城市”规划体系

4.1“海绵城市”区域规划阶段规划策略

“海绵城市”规划在低冲击开发理念下进行，需确立统筹区域发展的理念，重点解决空间发展和区域生态格局之间的关系。保护区域生态水系统安全格局，集合主体功能区划和生态功能区划，明确水资源环境承载能力[11]，合理定位城市发展方向和规模，确定生态水系统的结构，为城市总体规划制定“海绵城市”低冲击开发雨水系统所要实现的目标提供依据。

4.2总体规划阶段“海绵城市”规划策略

4.2.1总体规划阶段“海绵城市”规划的内容框架

“海绵城市”总体规划阶段首先应对气象资料、水文地质资源、生态水敏感区、雨水资源化利用、防洪设施资料、径流污染和地表径流等现状资料进行统计分析。在此基础上，编制低冲击开发的雨水系统专题报告；确定总体控制目标（径流控制目标、污染控制目标、雨水资源化利用目标、洪涝灾害控制目标）；并对低冲击开发建设进行宏观层面的统筹安排，明确开发策略、原则和经济性；统筹城市生态规划、城市水系规划、城市绿地规划、城市道路规划、城市防洪规划等相关专项规划，划定生态分区和空间布局，确定水系保护、蓝线划定、绿化体系、生态开敞空间连接度、下沉绿地形式和规模、渗透路面的规模等问题，通过专项规划低冲击理念化，将这些规划有效衔接起来；确定智慧化低冲击开发设施的内容、组成结构及其管理模式，提高低冲击开发设施的管理效率。通过“海绵城市”评估体系对规划方案进行生态效益评估、经济效益评估和资源效益评估等，达到标准的可通过审批并指导详细规划，否则须进行规划方案调整直至通过评估。（见图3）

图3总体规划阶段“海绵城市”规划的内容框架

4.2.2总体规划阶段“海绵城市”规划的控制指标体系

总体规划阶段不仅要确立总体的雨水管理目标，还要确定宏观层面的控制指标。本文对雨水管理相关的传统控制指标进行优化并增加符合“海绵城市”管理的指标，构建总体规划阶段控制指标体系（见表2）。

4.3“海绵城市”详细规划阶段规划策略

4.3.1控制性详细规划阶段“海绵城市”规划的内容框架

控规阶段的“海绵城市”以总体规划阶段确定的雨水控制目标为基础，确定控规单元地块的控制指标，进而从用地性质、开发强度、雨水外流及同外部低冲击开发雨水系统的连接形式、雨水资源化利用及回用途径、低冲击开发设施容量六个方案层进行目标分解，形成一系列控制细分指标，构成完整的控规指标体系，用以指导开发单元的下一步设计和建设开发（见图4）。

图4 控制性详细规划阶段“海绵城市”规划的内容框架

4.3.2城市设计阶段“海绵城市”规划的内容框架

城市设计作为对城市形态和空间的创造，本质是对城市将来发展的科学性预测和规划

[12]。一旦城市设计所确定的空间结构、开发强度、功能布局、绿化体系等内容通过一系列规划予以实施，整个城市未来的空间形态也就基本确定下来。因此，城市规划阶段引入低冲击开发理念对构建“海绵城市”同样具有重大意义。通常来讲，城市设计贯穿于城市总体规划、分区规划和详细规划整个规划过程，笔者认为“海绵城市”总体城市设计需确定的绿地结构、水系保护等内容可通过专项规划来完成，而详细规划阶段的城市设计所需确定的空间组成、功能分布等内容对“海绵城市”的建设指导更具意义。

该阶段的“海绵城市”设计应在总体规划确定的控制目标以及专项规划确定的体系结构基础上，做出进一步的空间和政策安排。主要内容是强度集约建设，发展紧凑城市，尽可能释放出更多开放空间设置下沉式绿地、雨水花园等绿色基础设施；构建完整的绿色基础设施体系，从开发单元的雨水管理模块逐步扩大到整个城市的雨水管理系统，并通过自然水系和人工沟渠串联起来，从而高效循环的城市低冲击雨水系统（见图5）；功能和空间有机混合，

避免开发单元用地过于单一，构建“绿色开敞空间+蓝色生态空间+灰色实体空间”有机融合的开发单元模式，从微观尺度塑造分布式低冲击开发雨水管理单元；保护生态水空间，对生态水系予以严格保护，并合理设计滨水空间，尽量减少滨水区域的人工处理，以降低人类活动对生态水文的破坏程度（见图6）。

图5 低冲击开发城市设计组团发展示意图

图6 城市设计阶段“海绵城市”规划的内容框架

4.3.3修建性详细规划阶段“海绵城市”规划的内容框架

“海绵城市”修详规应融入低冲击开发设计理念并贯穿于建筑、绿地、道路等相关要素设计之中。协调单元地块内建筑、景观、道路等低冲击雨水系统要素之间的联系，并同地块外的城市级雨水管理系统衔接起来[13]。同时，对这些低冲击设施的类型、布局、规模、建设时序及资金等进行统筹安排，确保地块开发实现低冲击开发控制目标。并通过水文、水力计算或模型模拟，明确建设项目的主要控制模式、比例及量值（下渗、储存、调节及弃流排放），以指导地块开发建设（图7）。

[6]

图7 修建性详细阶段“海绵城市”规划的内容框架

4.2.4详细规划阶段“海绵城市”规划的控制指标体系

详细规划阶段要落实总体规划的管理目标和总体控制指标，将管理目标分解到各个控制单元，以控制指标体系的方式指导下一层次的规划编制和建设。详细规划阶段“海绵城市”控制指标是对传统控规指标的低冲击化，赋予低冲击开发的内涵，并增加诸如下沉式绿地率、开发前后径流系数变化等指标（见表2）。

表2 基于低冲击开发理念的“海绵城市”规划控制指标体系

（黑色点状表示该阶段需确定的指标）

参考文献

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[5]Rosey Jencks,Scott Durbin,Kerry Mcwalter.The low impact design charrette:engaging the public and expanding green storm water management in Sanfrancisco[A].Low Impact Development for Urban Ecosystem and Habit at Protection[C].USA:Seattle,Washington,2008.

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[12]王建国，王兴平.绿色城市设计与低碳城市规划——新型城市化下的趋势[J].城市规划，2011,35(2)：20-21

[13]仇保兴.我国城市发展模式转型趋势——低碳生态城市[J]城市发展研究，2009(8):1-6

作者简介

何瑾，初级规划师，天津市城市规划设计研究院；

冯祥源，助理规划师，天津市城市规划设计研究院；

高莺，在读博士研究生，天津大学建筑学院。