050低影响开发目标及实现途径探讨——以深圳市前海合作区为例.pdf

低影响开发目标及实现途径低影响开发目标及实现途径探讨探讨 1 1 以深圳市前海合作区为例 丁 年 胡爱兵 任心欣 【摘要】【摘要】作为新型的雨水综合管理模式，低影响开发模式将越来越广泛的用于城市的开发建设。深 圳市在低影响开发雨水综合管理方面进行了有益的探索与实践，其应用已初见端倪。本文以深圳市前海合 作区为例，结合前海合作区低影响开发详细规划，探讨低影响开发目标的确定方法及其实现途径。介绍了 前海合作区低影响开发目标、实现低影响开发目标的总体思路、低影响开发目标的分解、以及低影响开发 控制指标体系的构建等内容。并以前海合作区某一开发单元为例分析低影响开发目标的可达性。前海合作 区低影响开发详细规划的探索，对国内其他城市具有借鉴和示范作用。 【关键词】【关键词】低影响开发；目标；实现途径；指标体系；案例分析 如何有效的控制城市雨洪所带来的洪涝灾害和面源污染已成为城市管理部门所面临的 重要难题之一 1,2。为有效避免城市化进程对城市水文循环的影响，近几十年国际上陆续出 现了新的雨洪管理理念，如英国的“可持续排水系统” 、澳大利亚的“水敏感性城市设计” 、 美国的“低影响开发”等。其中“低影响开发”理念因其能实现城市与水的协调发展，在美 国和其他发达国家得到了广泛的应用。 低影响开发（又称低冲击开发，low impact development，lid）理念起源于上世纪九 十年代的美国，目前在美国和欧洲已进入系统化、法规化的应用阶段。其基本原理是通过模 拟自然条件， 在源头应用一些微型分散式生态处理设施使得区域开发后的水文特性与开发前 基本一致，进而保证将土地开发对生态环境造成的影响减到最小 3,4。 深圳市近年来在低影响开发领域进行了大量的探索和实践 5， 越来越多的新建项目均不 同程度的采用了低影响开发技术。 然而， 深圳市在探索低影响开发模式的建设过程中也面临 着各种困难和挑战，例如具体实施目标难以确定、无先例可遵循、无标准可参考等。 前海深港现代服务业合作区 （以下简称前海合作区） 将成为深圳市近几年大规模开发建 设的集中片区， 前海合作区的开发建设将按照低影响开发理念， 综合应用多项低影响开发技 术。 作为城市区域性的低影响开发雨水综合利用片区， 前海合作区需首先确定低影响开发目 标及其实现途径，以指导和约束低影响开发设施的建设。 1 国家水专项：低影响开发雨水系统综合示范与评估（2010zx07320-003） 1.1.前海合作区概况前海合作区概况 1.1 本底本底现状概况现状概况 前海合作区位于珠江三角洲湾区东岸、 深圳蛇口半岛西侧， 紧邻香港， 总用地面积 14.92 平方公里。 前海合作区是深圳的大规模集中填海区， 原始地貌为滨海滩涂， 目前已形成陆域。 前海地层包括人工填土（石）层，第四系的海积层，冲洪积层及残积层，下伏基岩为震旦系 混合岩及燕山期的花岗岩。表层人工填土（石）层渗透系数数量级在 10 -4m/s 左右，入渗性 能较好。前海地下水位较高，静止水位埋深在 120m 不等。前海雨量充沛，年均降雨量 1924mm，年平均降雨日 140 天，降雨季节分配不均，干湿季节明显。 图 1-1 前海合作区现状图 1.2 相关规划相关规划概况概况 前海合作区的战略定位为“粤港现代服务业创新合作示范区” ，前海合作区将建设成为 现代服务业体制机制创新区、现代服务业发展集聚区。前海合作区以“前海水城”为核心规 划设计理念，该理念是以水为核心，回归自然生态，利用并拓宽现状流经基地的河流和排水 渠，引入三条指状水廊道和环状水廊道的水系轮廓（见图 1-2） 。前海合作区采用单元开发 模式， 将前海合作区划分为 22 个开发单元， 开发单元用地规模在 30 至 50 公顷 （见图 1-4） 。 图 1-2 前海规划水廊道 图1-3前海合作区土地利用规划图 图 1-4 前海合作区开发单元引导图 2.2.低影响开发目标低影响开发目标 2.1 国内外低影响开发目标概述国内外低影响开发目标概述 低影响开发的核心理念之一是将城市开发建设后的水文状态尽量恢复到开发前的状态。 关于低影响开发具体目标的制定，国内外不同的地区有不同的目标形式，但总体来说，常用 的低影响开发目标有以下四类，见表 2-1。 表 2-1 国内外常用的低影响开发目标 低影响开发目标 应用举例 开发建设后的雨水径 流量不超过开发前 国外大部分低影响开发规范采用此标准，例如美国马里兰州6、密 歇根州7等。 处理 95%的年径流总 量 美国联邦环保局 2009 年颁布的energy independence and security act of 2007(eisa)第 438 条“暴雨管理技术指引”中要求采用以 下两种设计标准之一8：控制 95%的年降雨量，或采用水文模 型分析，按照将水文状态恢复到开发前的状态的要求，计算出需要 控制的雨水量。 控制规定的地表径流 量 美国很多州采用控制 1 英寸（25.4mm）雨水作为低影响开发设计标 准。国内昆明市采用控制 25.5mm 雨水设计标准，北京在很多的项 目中确定控制 36mm 和 45mm 两种设计标准。 控制开发建设后的综 合径流系数 深圳市光明新区国家低影响开发雨水综合利用示范区的目标是开 发建设后的综合径流系数不大于 0.435。 2.2 前海合作区低影响开发目标前海合作区低影响开发目标 前海合作区作为填海区， 是由海域变成陆地的人工化产物， 无法评估其开发建设前的水 平。因此，对于前海合作区，低影响开发目标的设定应根据前海合作区城市建设开发的特征 及需求来确定：即区域开发建设后，尽量使城市洪涝灾害的发生频率降低，水环境更清洁、 水资源更丰富，使区域生态环境朝着更健康的方向发展。 借鉴国内外低影响开发的相关经验，参考深圳市低影响开发相关研究，结合前海合作区的本 底特征及城市规划，确定前海合作区低影响开发目标为：开发建设后的综合径流系数0.45； 图 2-1 前海合作区现状本底图 图 2-2 前海合作区综合规划效果图 3.3.低影响开发目标的实现途径低影响开发目标的实现途径 3.1 总体思路总体思路 按照综合径流系数的定义 9， 可将前海合作区综合径流系数目标分解至构成前海的各开 发单元， 即各开发单元的综合径流系数决定着前海合作区综合径流系数； 各开发单元的综合 径流系数由其内部的各建设项目的综合径流系数决定， 而各建设项目的综合径流系数又由其 内部的各种下垫面决定，如建筑屋面、绿地、人行道、停车场、广场、道路。因此，通过控 制建设项目各类下垫面的属性，可以控制前海合作区的综合径流系数。 为了有效的引导和控制各类建设项目低影响开发设施的建设， 在规划层面构建了开发单 元低影响开发引导控制指标， 以确保各单元开发建设后达到相应的综合径流系数目标。 前海 合作区低影响开发目标实现途径的总体思路见图 3-1。 图 3-1 前海合作区低影响开发目标实现途径 前海合作区综合径流系数 开发单元综合径流系数 建设项目综合径流系数 建筑与小区下垫面控制：建筑与小区下垫面控制： 包括：屋顶、小区内绿地、 道路、停车场、水体等设施 的低影响开发设计 市政道路和开放空间控制：市政道路和开放空间控制： 包括：市政道路、公园、绿 地、广场等设施的低影响开 发设计 水体控制：水体控制： 即水廊道和环状水廊道的 低影响开发设计 绿地下沉比率 绿化屋顶覆盖比例 人行道、停车场、广场透水铺装 比例 不透水下垫面的径流控制比例 引导控制指标 3.2 目标分解目标分解 规划将前海合作区的综合径流系数目标分解至各开发单元。 前已述及， 前海合作区共划 分为 22 个开发单元。按照各开发单元的用地性质、开发强度等指标，从低影响开发雨水综 合利用的角度，将开发单元划分为三大类，每一类开发单元的综合径流系数目标相同。前海 合作区开发单元分类及综合径流系数目标见表 3-1。 表 3-1 前海合作区开发单元分类及综合径流系数目标 分类 开发单元编号 面积（公顷） 综合径流系数目标 商业性办公用地、 商业用地类 一；二；三；四；五；六；七； 八；九；十；十一；十四；十 五；十六；十八；十九；二十 946.6 0.45 港口用地、市政公 用设施用地类 十二；十三；十七；二十一 206.1 0.65 滨海休闲带和水 廊道 二十二 207 0.15 市政道路 96.87 0.50 合计 1492.57 0.44 注：即划分各开发单元的市政道路； 经加权平均计算得到。 由表 3-1 可知， 将前海合作区的综合径流系数目标分解至各开发单元后， 加权平均计算 其综合径流系数为 0.44，小于目标值 0.45。即通过控制各开发单元的综合径流系数，可以 实现前海合作区的综合径流系数目标。 3.3.3 3 低影响开发指标体系低影响开发指标体系 (1)(1) 指标体系构建指标体系构建 为引导和约束开发单元内各建设项目采用低影响开发技术， 保障前海合作区低影响开发 目标的实现，构建了四个低影响开发引导控制指标，其定义及计算公式见表 3-2。 表 3-2 低影响开发引导控制指标及定义 序号 指标名称 定义及计算公式 1 绿地下沉比率 高程低于周围汇水区域的绿地 占绿地总面积的比例 绿地总面积 下沉绿地面积 绿地下沉比率 2 绿化屋顶覆盖 比例 绿化屋顶的面积占建筑屋顶总面积的比例 建筑屋顶总面积 绿化屋顶面积 绿化屋顶覆盖比例 3 人行道、停车 场、广场透水 铺装比例 人行道、停车场、广场采用透水铺装的面积占其总面积的比例 总面积人行道、停车场、广场 场、广场面积透水铺装人行道、停车 透水铺装比例人行道、停车场、广场 4 不透水下垫面 的径流控制比 例 不透水下垫面的径流污染控制量 与其上的降雨总量的比值 量不透水下垫面的降雨总 染控制量不透水下垫面的径流污 制比例不透水下垫面的径流控 注：高程低于周围汇水区域的绿地包括下凹式绿地、植生滞留槽、雨水花园、植被草沟、雨水滞留塘等低影响开发设施； 径流污染控制量是指不透水下垫面上的雨水径流量的控制量，控制措施包括引入其它透水地面入渗，或引入其它滞留设 施蓄存等，其计算公式为 frhv wwqw 10 ，其中 qw v 径流污染控制量（m 3） ， w h 径流污染控制降雨厚度（mm） ，f 汇水面积（hm 2） ， w r 径流污染控制系数。 (2)(2) 低影响开发低影响开发指标指标要求要求 结合前海合作区开发单元的相关规划，参考国家及深圳市相关标准规范 1012，借鉴国内 其他地区的雨洪综合管理要求 13，对低影响开发指标赋值，见表 3-3。各开发单元应根据表 3-3 的要求落实低影响开发设施，确保开发单元低影响开发目标的实现。 表 3-3 开发单元低影响开发指标要求 控制指标 开发单元低影响开发建设要求 一；二；三；四；五；六；七； 八；九；十；十一；十四；十 五；十六；十八；十九；二十 十二；十 三； 十七； 二十一 二十二 市政道路 绿地下沉比率 60% 60% 80% 绿化屋顶覆盖比例 20%50% 20%30% 人行道、停车场、广场 透水铺装比例 90% 30% 80% 90% 不透水下垫面的径流 控制比例 20% 10% 100% 20% 4.4.案例分析案例分析 以前海合作区 x 开发单元为例，分析低影响开发目标的可达性。x 开发单元的定位为商 业性办公用地，根据表 3-1，该开发单元开发建设后的综合径流系数应0.45。 x 开发单元面积为 50 公顷，根据相关规划，从低影响开发的控制角度，将 x 开发单元 各类用地整合为表 4-1 所列的四种下垫面，四种下垫面所占的比例见表 4-1。 表 4-1 x 开发单元规划用地比例 开发单元面积 （公顷） 绿地率 建筑密度 人行道、 停车场、 广场用地比例 道路路面用地比 例 50 30% 40% 20% 10% 按照表 3-3 所示开发单元低影响开发建设要求，结合该开发单元的用地性质及建设特 征，拟定 x 开发单元的低影响开发指标值，并计算对应的低影响开发设施面积，见表 4-2。 对于指标四“不透水下垫面的径流控制比例” ，此处不透水下垫面主要为道路路面，面 积共计 5 公顷，按照控制 20%的路面径流要求，可以简化认为 20%的道路路面（1 公顷）为 透水路面，其上雨水径流全部入渗消纳，其径流系数取 0。其余路面（4 公顷）仍按硬化地 面处理。 表 4-2 x 开发单元低影响开发建设要求 指标名称 绿地下沉比率 绿化屋顶覆盖 比例 人行道、停车场、广 场透水铺装比例 不透水下垫面的 径流控制比例 指标取值 60% 40% 90% 20% 低影响开发设 施面积 （公顷） 9 8 9 1 加权平均计算采用低影响开发技术后的开发单元综合径流系数，见表 4-3。四类下垫面 均由两部分构成：采用低影响开发设施的部分和未采用低影响开发设施的部分。 表 4-3 x 开发单元综合径流系数计算表 下垫面种类 绿地 屋顶 人行道、 停车场、 广场 道路 建设形式 下沉 绿地 传统 绿地 绿化 屋顶 裸露 屋面 透水铺 装地面 硬化 地面 控制 20%径 流量 未控制 径流量 面积（公顷） 9 6 8 12 9 1 1 4 径流系数 0 0.15 0.35 0.9 0.3 0.85 0 0.85 综合径流系数 0.43 注：下沉绿地至少可全部消纳自身的雨水径流，其径流系数取 0； 参考建筑与小区雨水利用工程技术规范 （gb50400-2006）取值； 参考德国雨水入渗规范（atv-dvwk-a138）取值； 经加权平均计算得到。 经计算，x 开发单元开发建设后，其综合径流系数为 0.43，小于 0.45 的目标值，目标 可达。 如某一开发单元按照表 3-3 规定的值进行低影响开发设施的布局， 经计算不能达到综合 径流系数目标的，可按表 3-3 中的上限值进行设施布局，或建设调蓄设施对雨水进行调蓄， 以满足开发单元的低影响开发目标。 5.5.结语结语 (1) 作为新型的城市雨水综合管理模式，低影响开发理念近年来在我国受到广泛关 注。 深圳市前海合作区在城市开发建设之初就引入低影响开发理念， 试图实现城市洪涝灾害 防控、面源污染控制、雨水资源综合利用的综合效益。 (2) 前海合作区结合城市开发特征， 采用综合径流系数和总悬浮颗粒物削减量作为低 影响开发目标，该目标操作简单，易于考核。并结合相关城市规划制定了低影响开发目标的 实现途径。 (3) 案例分析表明， 开发单元按照低影响开发控制指标的要求进行低影响开发设施的 布局，可以实现开发单元综合径流系数目标，进而实现前海合作区低影响开发目标。关于城 市低影响开发目标及其实现途径， 还需大量的研究和探索， 以形成能够有效指导低影响开发 建设的目标和途径。 参考文献参考文献： 1 line d e, white n meffects of development on runoff and pollutant exportjwater environment research, 2007, 79(2) :185-190 2 walsh c j, leonard a w, ladson a r, et alurban stormwater and the ecology of streamsjcooperative research centre for freshwater ecology and cooperative research centre for catchment hydrology, 2004, canberra, australia 3 coffman l slow impact development creating a storm of controversyjwater resources impact，2001，3(6):7-9 4 thomas h cahill, p e low impact development and sustainable stormwater managementm a john willy & sons, inc.2012 5 胡爱兵，任心欣，俞绍武等深圳市创建低影响开发雨水综合利用示范区j中国给水排水， 2010，26（20） ：69-72 6 prince georges county, maryland, department of environmental resourcelow-impact development: an integrated design approachm1999 7 southeast michigan council of governments 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