基于海绵城市理念的城市规划方法探讨 - 仝贺 - 图文

海绵城市（续） Sponge CityⅡ / 南方建筑 / South Architecture 2015.4

基于海绵城市理念的城市规划方法探讨

The Methodological Discussion on Urban Planning on the Concept of Sponge City仝贺1　王建龙2　车 伍3　李俊奇4　聂爱华5

Tong He　Wang Jianlong　Che Wu　Li Junqi　Nie Aihua

摘要　通过分析我国城市规划设计中存在的主要问题，及其与城市排水防涝、雨水径流污染、水资源短缺等突出城市水环境问题的内在联系。从城市用地控制、各层级规划衔接等角度出发，提出了从城市建设源头解决城市水环境问题的规划思路，进而将海绵城市建设内容纳入到城市规划的各个阶段。以济南市海绵城市建设试点城市申报实施方案为例，详细阐述了基于海绵城市理念下的城市总体规划、各专项规划、详细规划之间如何实现有效衔接，以期为我国海绵城市的建设提供可借鉴的规划设计方法。

关键词　海绵城市；城市规划；雨水控制利用；城市用地

ABSTRACT　Through the analysis of the main problems existing in urban planning and its inner links with the prominent urban water environment problem, such as the city drainage waterlogging, stormwater runoff pollution and the shortage of water resources. Starting from the point of urban construction land control and each level connection of urban planning, the ideas of solving the problem of city water environment is put forward from the source of the city construction, therefore, the sponge city construction has been incorporated into each stage of urban planning. a pilot construction project of the sponge city at 2015 is taken as an example, under the concept of the sponge city, how to realize the effective connection between urban overall planning, detailed planning and special planning is introduced in detail, in order to provide planning and design methods which can be used for reference for the construction of China's sponge city.

KEY WORDS　Sponge City; urban planning; stormwater control and reuse; urban land中图分类号　TU984　　　　　　文献标识码　ADOI　10.3969/j.issn.1000-0232.2015.04.108　　　　文章编号　1000-0232(2015)04-0108-07

23&41&2&3&4

电子邮箱：869184305@qq.com；副教授；教授；北京建筑大学环境与能源工程学院、作者简介　1硕士研究生，

城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室；5济南市市政工程设计研究院（集团）有限公司，副院长

1 引言

近年来我国城市化进程得到了快速发展，不仅表现在城市数量的增加，更显现在城市规模的扩张。受古代城市营建思想的影响，我国位于平原地带的城市大多呈“同心圆式圈层结构”的模式发展[1]。在经过数十年的外延式土地扩张后，上述城市发展模式带来的城市弊病也日益凸显，其中城市内涝频发、径流污染加剧、水

资源短缺等城市水环境问题尤其突出，如2007年济南马路洪水事件，2012年北京“7.21”特大暴雨事件，2013~2014年武汉、深圳、上海、宁波等暴雨事件等。上述问题严重制约了城市的进一步发展。针对上述雨水问题，国务院办公厅先后发布国办发[2013]23号、国发[2013]36号政策文件，高度关注城市基础设施建设问题，要求各地2014年底前编制完成城市排水（雨水）防涝综

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合规划。2014年10月住房城乡建设部发布了《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》)，其中强调了城市雨水管理顶层设计的重要性，以及规划引领、生态优先等基本原则。《指南》提出了传统以管渠、泵站、处理厂（站）等“灰色基础设施”为主的“工程治水”向以植被浅沟、雨水花园、雨水塘/湿地等“绿色基础设施”为主的“生态治水优先”并与“灰色基础设施”结合的方向转变；传统市政、环境、水利等多部门“九龙管水”向“九龙治水”的方向转变，实现多专业、多部门的衔接协调；传统以城市行政区域为界、上下游条块分割的“城市管理”向以水环境自然流域为单元的“流域管理”方向转变。

海绵城市是指城市建设在尊重自然、遵循生态优先的原则下，通过绿色与灰色基础设施相结合，使城市能够像海绵一样，在确保城市水安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，进而促进城市雨水资源的利用和生态环境保护[3]。海绵城市建设打破了传统以“快排”、“末端控制”为单一控制模式，构建了以“源头”、“分散式”、“生态化”、“多目标”为指导思想的新型雨水控制利用系统，实现了对城市雨水从源头到终端的全流程控制和利用，是我国生态文明建设的重要内容之一，城市局部区域海绵城市规划设计示意见图1。

2 城市规划存在的问题

海绵城市建设是一项复杂的系统工程，涉及城市建设的各个方面。现有城市规划体系对海绵城市建设内容的支撑作用体现不足，主要表现在以下几个方面：定量分析不足、用地规划和各种专项规划的脱节，城市竖向规划不够重视等。因此，了解以上城市规划问题，将海绵城市建设内容和要求有效落实到城市规划设计中，是有效解决城市水环境问题的关键。2.1 定量分析不足

海绵城市建设要求在规划设计的前期对开发区域进行详细的调研和量化分析，识别风险区域位置和规模，划定蓝线、绿线和开发区域边界，合理确定土地开发强度，保护和修复湿地、洪泛区等水敏感区域。目前城市规划设计的分析方法主要有定性和定量。其中以文字描述型研究报告为基本形式的定性方法，由于简单易行、便于理解而得到较为广泛的应用，但同时也日益暴露出偏离实际、规划内容难以落实和方法不够严谨等诸多缺点[5]。相较于定性分析，基于各种数据统计分析的定量方法，结果虽比较客观，但在实际规划设计中较少使用，因为定量分析需要大量的资料数据，其收集难度较大。 　　比如处于城市总体规划阶段末端的城市雨水工程规划设计，常在缺乏对场地开发前后用地性质、竖向、下垫面等条件分析的情况下，即按照规划道路初步确定城市雨水管道的走向、管径等。工程设计人员根据实际工程需要和现状条件在详规阶段只能对雨水管道做出局部的调整。实际工作中，总体规划一旦被批准通过，详规阶段对雨水管道的调整常常受限。同时，规划人员常会根据城市道路的级别，进行城市雨水干管和支管的总体布局。这种城市雨水工程布局模式缺乏对用地开发前后地表雨水产汇流量的定量评估，常会造成城市雨水工程的规模布局与用地开发强度之间的脱节。2.2 用地规划与专项规划的脱节

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海绵城市建设要求城市总体规划与各类专项规划同步编制，各专项规划为总体规划提出要求和目标，城市总体规划中要体现各专项规划的衔接和协调关系，并统筹各专项规划（图2）。在目前城市规划中，用地规划和道路、绿地等专项规划之间缺少高效快速的反馈机制。在城市总体规划设计阶段，设计人员一般首先考虑城市功能分区，确定城市用地布局，最后再辅以道路、绿地和市政设施等，确定城市用地布局时较少考虑下位专项

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规划。在进行专项规划设计时，对城市道路、绿地和市政等的布局缺少对城市用地性质、开发强度的分析评估，

图1海绵城市设计示意图

图2 用地规划与各专项规划的反馈调节流程

常使地块开发强度与周围道路、绿地、市政等基础设施配套之间产生脱节。同时在规划方案的早期阶段，由于

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图3 基于海绵城市理念的城市规划方法

交通、景观等没有介入到城市用地规划布局中，也就无法实行城市用地规划和各专项规划相互结合的多方案比较。一旦城市总体规划体系初步确立，就具有了法律效力，很难在以后的施工建设阶段做出大的原则性调整[6]。用地规划和专项规划的脱节往往造成道路、绿地、市政等基础设施与城市用地被动结合的局面。

总体规划一旦批准通过，将对城市分区编制详细规划，详细规划阶段的主要内容是确定地块开发强度，细分地块性质和面积等[7]。在确定地块容积率、绿地率等具体指标的基础上，再编制城市道路、绿地等专项规划。这种常规的规划编制和组织办法只是将城市绿地、道路交通及市政工程等专项规划当作了城市规划的一个配合

环节，只能被动地适应城市用地规划。基于海绵城市建设模式的城市规划编制模式应将用地规划和专项规划有机结合，建立高效的调节反馈机制，根据其反馈机制的有效调节，最终达到用地与道路、景观及市政工程之间的协调统一，以便于有效落实海绵城市建设的内容。2.3城市竖向规划重视不足

我国现行的《城市规划编制办法》（2006版）由于对“场地竖向规划”方面内容描述较少，使得制定规划时常常忽略了竖向规划的作用。城市用地竖向规划，即城市开发建设地区为满足道路交通、排水、建筑布局和城市景观等方面的综合要求，对自然地形进行利用、改造，确定坡度、控制高程和平衡土石方等而进行的规划设计，

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是城市规划的一个重要组成部分[8]。作为城市防止发生内涝的一个重要组成部分，竖向规划与城市排水防涝等专项规划有着密切的关系。因此，城市竖向规划的编制应建立在对规划区地形地貌定量分析的基础上，有效落实低影响开发雨水系统重力流排放的竖向要求、低影响开发雨水设施与管渠等排水设施竖向衔接的要求、以及超标准雨水径流的行泄通道竖向要求等。但在实际工作中，常常对规划范围内的地质地貌等自然现状缺乏深入的调研和量化分析，再加上各种数据收集的困难，城市用地竖向规划常常偏离实际，造成未来城市各项用地在空间布局上的相互冲突，以及用地与道路、排水、工程敷设及局部与整体等矛盾[9]。对于河网密集或地形复杂且常有洪水发生的城市或区域，一旦城市用地竖向规划严重偏离实际，常会引发一系列专项规划与实际的脱节，结果导致遭遇强暴雨时，城市“内水”的快速聚积，加上河道“客水”的入侵，往往会在短时间内造成城市局部地区的严重内涝。因此，竖向规划对于海绵城市的建设具有重要作用。

绿地、水系、竖向等相关专项规划的协调，落实海绵城市建设要求，划定城市蓝线、绿线，确定海绵城市建设区域，指导低影响开发设施的空间布局、控制目标的制定等。最后，确定城市用地布局和规划结构等，以水系或绿道为构架组织城市的空间结构和功能分区，明确城市的用地性质和重大设施的布局，同时对海绵城市的规划管控、建设时序等做出要求。城市的总体规划还应统筹流域综合开发和治理，处理好城市小排水系统和河流大排水系统、城市点源污染和流域面源污染的关系，确保城市水安全，从根本上解决城市上下游洪涝、污染问题。尊重自然规律，修复城市原有湿地、河流、绿地等生态系统，渗、滞、蓄、排结合，进而实现城市的生态排水。　　在控制性详细规划层面，应根据地块的地质地貌、用地性质、竖向条件及给排水管网等划分汇水分区。通过对地块的开发强度评估，确定地块低影响开发策略、原则等，优化用地布局，细分用地性质，为地块配置市政、公共设施等。然后以汇水分区为单元确定地块的雨水控制目标和具体指标，确定地块的单位面积控制容积率、下沉式绿地率等。根据雨水控制要求确定地块的建设控

3 海绵城市规划方法

海绵城市建设是一个复杂的系统，其建设应从城市规划的源头着手，将海绵城市理念融入到城市各层级规划中，涉及到规划、园林、水利、市政、道路等多部门、多专业之间的相互协调运作。海绵城市理念下的新型城市规划方法对设计人员的要求已远远超过了传统城市规划专业，主要体现在它需要多规合一，即强调不同专业和部门的协调运作；区域规划，即强调城乡统筹和流域综合治理；新型城市化，即强调以人为本的工作思路；生态文明，即强调绿色理念、科学技术和路径。与营造城市空间的传统规划不同，海绵城市规划关注的是城市与生态环境尤其与水的关系，这就需要打破城市规划、园林、道路、市政等专业的被动配合与有限交互局面，解决不同专业技术协调性的困顿。基于海绵城市理念的城市规划方法见图3。

在总体规划层面，首先做好在规划前期对各种相关资料的收集整理分析，结合现状调研，开展对城市各要素的专题研究。如对城市水环境、生态保护、产业发展等的专题研究；区域生态环境、经济社会发展等的专题研究；生态城市、智慧城市等的专题研究。在开展专题研究的基础上对城市水资源承载力进行评估，依据自然现状条件，确定城市的发展目标和方向，明确城市在区域发展中的主要职能和性质，确定城市规划范围等。依据对城市的定位，确定城市低影响开发设施原则、策略和要求，明确城市雨水总体控制目标等。通过城市道路、

制指标，如地块的容积率、绿地率、建筑密度以及低影响开发设施的规模和总体布局。最终提出地块的城市设计引导，对地块内的建筑体量、建筑围合空间及其附属硬化面积等做出相关规定。

在修建性详细规划层面，通过对场地的土壤特性、竖向高程、水系、绿化及工程建设情况等的分析评估，通过模型分析评估场地开发前后地表产汇流情况。确定场地低影响开发设施的规模和空间布局等，并合理利用场地内的坑塘水系，根据场地现状选择合适的低影响开发设施组合。最后应综合分析场地低影响开发设施的可行性、经济性等。对于开发强度高的城市中心区，应改变过去以相对单一的工程技术手段被动地响应城市中心区严重的水环境问题的思路，并依据城市中心区开发强度，评估地块建设活动对周围城市用地所产生的交通、给排水、市政等的影响，实现城市地块的开发建设和交通管制、雨水控制目标的有机结合。当地面条件不足时，可考虑建立大型的地下调蓄设施，或者利用临近地块的在远离市中心、低影响开发设施消纳多余的城市雨水[10]。

开发强度相对较小的地区，可在划定各级城市规划用地时，考虑在道路、绿地等城市用地中为低影响开发设施留出足够的用地。

4 海绵城市规划设计案例分析[11]

济南市位于我国山东省中部，地处中纬度地带，属暖温带大陆性季风气候，多年平均降雨量665mm。市区

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4567南依泰山，北抵黄河，由于地处鲁中南低山丘陵与鲁西北冲积平原的过渡地带上，兼具坡地与平原城市的双重特性，其城区总体地形变化较大，南高北低，落差较大，市区地面高程在25.0~120.0m（黄海高程）之间。济南市属岩溶地质结构，渗漏带分布广泛，且泉水众多，素有“泉城”之称。

由于济南市区南北地势落差较大，造就上游行洪河道坡降较陡、下游坡降平缓，大量蓄滞洪区被挤占。一旦暴雨来临，易发生洪涝突发、并发现象，造成城市马路行洪、北部低洼区域内涝问题突出。同时，随着济南城市化进程的加快，城市建成区的不断扩大，城市土地开发强度增大，硬化面积激增挤占渗漏带，导致地下水资源补给能力严重下降，泉水喷涌势头不足，合流制管道汛期溢流等问题导致的面源污染未能根除。

本次海绵城市建设的试点区选定济南市大明湖兴隆区域，总用地面积约39km2（图4）。其中城市建设用地面积22.2 km2，山区用地面积16.7 km2。该区域地势南高北低，东、南部为山体丘陵，中部为山前坡地，地面坡度高达23‰，现状海拔高程在44.1~459.9m之间。试点区处于济南南部上游区域，含大量山前坡地，区域整体地面坡度陡降，马路行洪问题突出，是济南市洪涝高风险区域客水的重要来源和行泄通道。此外试点区位于大明湖、中心城区众多泉眼等水系的源头，区域内分布多个渗漏带，是渗漏补给地下水、保证下游泉水常年喷

涌不断的重要地区。通过该区域的海绵城市建设，对济南市涵养地下水源、渗透补给地下水及促渗保泉都具有重大意义（图5）。4.1 场地分析及控制目标

根据《海绵城市建设技术指南（试行）》中我国大陆地区年径流总量控制率分区图，济南市位于分区中的Ⅳ区，控制率70%~85%。通过对济南市气象站提供的近30年20~20时逐日降水量资料，统计分析得出济南市年径流总量控制率与设计降雨量之间的关系（图6）。通过对试点区域降雨资料的分析并结合试点区域场地内部地形地貌、土壤性质、开发强度、水资源分布状况等特点，最终确定济南市试点区海绵城市建设年径流总量控制率不低于75%，对应的设计降雨量不小于27.7mm。4.2 目标分解

在确定雨水控制目标后，根据所选海绵城市建设区内部建筑密度、绿化率、建筑布局、绿地分布、地形地势、经济合理性等状况并结合现状调研将试点区划分为了数个示范区。结合各个示范区内部工程现状及规模，提出各个示范区的综合控制指标，随后结合示范区内具体项目对指标进行三级分解，对指标进行细化。同时，按照改造后场地综合径流系数不应大于改造前的原则，制定了试点区目标分解技术路线。4.3 试点区总体设计

在试点区总体设计阶段，首先对济南市开展了水系

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统、生态环境、下垫面性质、地质地貌、绿地系统等的专题研究。根据试点区域下垫面构成及地形地貌等特点，统筹考虑试点区洪涝控制、促渗保泉、资源化利用及水质提升和涵养区保护等战略目标，同时结合各个区的开发建设情况、依托工程项目分布（图7）、控制目标实际需求等把试点区域分为六个示范区。

通过GIS及SWMM等软件对试点区内的地形坡度和汇水区进行了详细的数据模拟分析，并在此基础上，对城市的用地布局进行了初步优化。根据现有河流、绿地及坑塘的位置，结合低影响开发设施的系统布局，在原有景观系统的基础上，局部调整优化了试点区景观绿地

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系统（图8）和河流水系（图9）。

依据用地性质、开发强度、自然地形等情况，在各地块中规定一定比例的城市用地用于低影响开发设施建设。同时，为了更好地开展建设工作，从试点区总体设计层面，依据试点区内场地状况,将海绵城市建设目标指标进一步细分到场地地块，提出下沉式绿地率、绿色屋顶率、单位面积集蓄容积、透水铺装率等具体指标与目标，把海绵城市落实到各个地块中。4.4 试点区专项规划

由于济南市海绵城市建设试点区已建成区达到了80%以上，其中包括了大量的旧城区。因此试点区进行低影响开发建设，就不可避免的涉及到了旧城改造和新城建设的问题。为此，对试点区各个示范区进行了细致

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的调研，开展了很多专题研究，最终根据济南市建设海绵城市的需求，结合济南市城市特点，以山体区域、陡坡区域、平原区域三种典型区域为出发点，山体区域主要考虑涵养和保护类措施，陡坡区域主要考虑控制、提标及新建类设施，平原区域则重点考虑改建、修复、提标措施。对试点区的市政管线、道路、新旧小区、景观园林等提出了针对其海绵城市建设的专项改造实施方案（图10）。另外，对于试点区尚未开发建设的地区，基于对规划中各个地块的开发强度、用地性质等的评估分析，对试点区内的道路、绿地等进行局部调整，重新确定城区的道路路网密度等。如在开发强度高的中心城区内人流量大，道路一般是生活性主次干道和支路，可适当提高道路路网密度，减小道路的路幅宽度，降低道路

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面积率；在以居住和工业仓储为主的城市边缘区，可适当提高道路宽度，降低道路路网密度，最大限度地减少

图4 试点区区位图

图5 试点区海绵城市建设优势分析图

图6 济南市年径流总量控制率与设计降雨量之间的关系图7 历阳湖改造工程示意图图8 试点区绿地优化示意图 图9 试点区水系改造示意图

图10 试点区分区内专项改造实施方案图

城市不透水硬化铺装面积率。同时倡导透水铺装与下沉式绿地等低影响开发措施在公共硬化地面空间的普及等（图11、12）。4.5 试点区详细规划

在试点区的详细规划阶段，根据试点区内地块或项

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4 结语

城市规划是城市建设的起点，同时也是各种城市问题的源头[12]。城市内涝、雨水径流污染、水资源短缺等水环境问题的有效缓解需要从城市规划设计的源头着手，统筹协调各层级规划，并实现建筑、景观、排水、水利等多专业的有效衔接。在城市总体规划阶段应对开发区域进行量化评估分析，合理控制各类城市用地，并落实

11海绵城市建设的总体要求和总体目标，并与各专项规划进行协调衔接。详细规划阶段应进一步细化落实总体规划阶段的要求和目标，结合各类用地特点和各专项规划进行低影响开发设施优化布局。希冀此文能为未来国内海绵城市建设过程中城市规划的编制和海绵城市的建设提供些许借鉴和参考。　

12图片来源

图1~3：作者绘制；图7、11~13：作者拍摄；

其余图片来源:济南市人民政府．济南市海绵城市建设试点城市实施方案[R]，2015．

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图11 二环南路透水铺装示意图图12 二环南路下沉式绿地示意图图13 河道拦蓄设施示意图

目的竖向规划设计，对各种低影响开发设施进行具体布局。下面以试点区内的泉城公园为例来详细说明海绵城市理念在这一阶段中的落实情况。

泉城公园用地面积46.7hm2，建筑密度约3.7%，绿地率高达79%，道路等硬化面积约17%，同时场地内部包含约6%的水体。作为市区主要的游赏公园，泉城公园建设很好地考虑了景观和水系的关系，兼具有城市防洪排涝的作用。经过对公园地形高程数据的模拟分析后得知，除了公园四周较高外，整个公园的平均高程低于周围城市用地高程。在竖向规划设计上，降低公园四周局部高程，同时配合设置植草沟等低影响开发设施，以便于城市雨水地表径流的通过，引导雨水进入公园。在其平面设计中，根据现状条件，采用各种低影响开发措施，对公园进行生态化改造。结合绿地和水系，设置“净”、“滞”、“蓄”、“渗”、“排”等各种低影响开发设施，如小型蓄水池、生态排水沟及生态浮岛等（图13）。

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