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低影响开发城市雨水系统规划建设成套技术方法:规划、综合示范与评估—— “低影响开发雨水系统综合示范与评估”课题成果

2017-11-15

为解决快速城市化过程中出现的洪涝灾害频发、雨水径流污染加剧、水资源紧缺、水生态恶化等问题,2011年国家水体污染控制与治理科技重大专项正式启动了“低影响开发城市雨水系统研究与示范”项目,系统破解低影响开发技术在我国落地实施的难题。其中,深圳市城市规划设计研究院牵头实施了“低影响开发雨水系统综合示范与评估”课题(2010ZX07320-003),在项目其它两个以单项设施和技术研发为主的平行课题的基础上,针对我国现行的城市规划管理体制,依托深圳市光明新区,通过低影响开发综合示范区、示范工程的规划建设、技术集成应用和监测评估,打通技术应用通路,成功打造了低影响开发系统化成片应用的样板,并凝练形成“低影响开发规划与评估”技术成果。

课题组进行了低影响开发规划技术、低影响开发技术措施集成应用技术、低影响开发设施效能评估技术等3项关键技术的研究与集成创新,编制了《海绵城市建设技术指南》《光明新区建设项目低冲击开发雨水综合利用规划设计导则》《深圳市低影响开发雨水综合利用技术规范》等3项指南、导则和标准,出版了《海绵城市规划与管理》专著。技术成果应用于深圳市光明新区,形成了相对集中、连片的低影响开发综合示范区,建成了数十项低影响开发示范工程,涵盖道路与广场、居住小区、公共建筑、公园绿地等典型建设项目类型,达到了“年均雨水径流控制率不低于60%,与对照工程相比,污染物总量(以SS计)削减不低于40%”的技术指标,成功保障了“全国低冲击开发雨水综合利用示范区”的建设,并助力光明新区成为2016年度国家海绵城市建设试点区域之一。课题技术成果“深圳市光明新区建设项目低冲击开发雨水综合利用规划设计导则及管理办法”获得2015年华夏科学技术奖三等奖。

一、低影响开发综合示范区、示范工程

结合课题科研需要及深圳市光明新区建设需要,课题组编制了《光明新区低冲击开发雨水综合利用示范区整体工作方案》,并从规划、政策、设计、审查、管理等方面全面参与光明新区示范区的低影响开发实践工作,形成了面积约450公顷的低影响开发综合示范区,综合示范区内的政府投资新建项目采用低影响开发技术的比例不少于 80%,实现了低影响开发集中、规模化的应用。

课题组依托深圳光明新区低影响开发综合示范区及周边典型地区,以技术研发、技术集成应用为目标,引导并建成了一批低影响开发技术示范工程,项目占地红线面积 92.07 公顷,汇流面积 133.15 公顷,类型涵盖了公园绿地、道路广场、居住小区和公共建筑等,并结合示范工程的建设,应用不同类型低影响开发技术,涵盖生物滞留设施、下沉式绿地、植草沟、透水铺装、绿色屋顶、雨水收集回用等类型设施,探索其在不同类型建设项目应用的技术路线以及在光明新区本地化应用的实施路径,获得了低影响开发技术集成化应用的第一手数据。

二、低影响开发城市雨水系统规划建设成套技术方法:规划与评估

(一)低影响开发规划技术

针对低影响开发模式涉及面广、部门多,亟待规划统筹的难题,进行了系统的规划技术研究,并将技术转化为地方政策、导则、技术研究的主要内容包括:

(1)结合现行规划机制,研究低影响开发规划与相关规划的衔接和相关性,提出法定规划体系纳入低影响开发理念的结合点、内容和指引;(2)研究低影响开发规划的目标、指标体系与确定方法;(3)研究提出年径流总量控制率分解方法;(4)研究提出“模型+数学优化”的方法优化低影响开发设施布局与规划;(5)研究提出低影响开发规划设计导则的内容框架、编制技术方法;(6)研究提出低影响开发规划实施的保障体系构建方法。

通过技术研究,编制了《深圳市光明新区建设项目低冲击开发雨水综合利用规划设计导则及实施办法》(试行)等地方政策文件。依托导则和管理办法,提出并落实低影响开发指标入“两证一书”和施工管理的管控路径,从而在不增加行政许可的前提下,将低影响开发管控覆盖建设项目的土地出让、规划、设计、建设、运营全过程。

(二)低影响开发技术措施集成应用技术

针对低影响技术措施众多,难以实现较优费用效益比的难题,进行了集成创新,结合光明及各地低影响开发工程技术应用情况,研究低成本、低维护需求、高效果的低影响开发技术组合,提出了典型建设项目的技术措施集成应用方法。

(1)低影响开发技术措施组合技术方法。从项目需求出发,利用本土自然条件(集水区面积、土壤渗透性、水系、坡度、地下水位、空间限制)和社会条件(成本限制、维护限制、景观性、气候水文特性、面源污染特性),对各类技术措施进行分级评价,指导建设项目结合本地条件进行技术措施的集成应用。(2)结合典型的项目类型,对技术措施进行优选,分市政道路、开放空间、建筑与小区等类型提出技术设施集成应用方案。(3)研究提出低影响开发技术措施施工、运行、维护要点。

研究支撑了深圳市标准化指导性技术文件《深圳市低影响开发雨水综合利用技术规范》 (SZDB/Z 145—2015)。

(三)低影响开发设施效能评估技术

针对光明新区低影响开发示范区、示范项目进行了监测和跟踪评估,初步探讨了低影响开发项目效能评估方法,主要内容包括:

(1)依托光明新区低影响开发综合示范区、示范工程,研究单项设施、典型项目、区域三级监测的方法,制定监测方案,并进行跟踪监测;(2)研究监测数据的评估方法,提出了低影响开发技术措施效能指标(年径流总量控制率、污染物去除率)的计算评估方法;(3)研究分析了低影响开发示范区、示范工程在不同雨型时的水量水质控制实际效能;(4)在实际效能分析的基础上,运用概率论、数理统计和模型方法,对低影响开发单项设施及其组合的水质水量控制效能进行分析,研究低影响开发设施对传统雨水排水系统、雨洪控制以及水环境污染控制的影响,为低影响开发技术推广提供技术案例;(5)提出不同类型低影响开发设施效能的建议评价方法,以径流总量控制、污染控制、资源化利用为核心进行评价。

(四)典型技术设施的优化成果

课题组结合示范工程研发了两相生物滞留池系统、适用于北方城市道路的生物滞留系统、雨水口除污器技术等典型技术措施,获得发明专利授权2项(具有同步脱氮除磷功能的两相生物滞留池及其构建方法,ZL201510291074.X;一种具有削峰除污能力的雨水口,ZL201210370448.3)、实用新型专利授权1项(具有同步脱氮除磷功能的两相生物滞留池,ZL201520365914.8)。

通过课题成果的全面应用,光明新区实现了低影响开发的规范化、规模化应用,形成了“规划先行、政府管控、技术配套、经济持续”多位一体的低影响开发示范区,不仅在政府投资项目中同步规划、设计和建设了低影响开发设施,还通过激励带动了社会资本。建成了涵盖公共建筑、居住小区、道路与广场、公园和绿地的13项低影响开发示范工程,集成应用了低影响开发技术措施,在台风期间运行良好,取得了良好的社会效益和生态效益。示范区、示范工程接待国内外参观考察300余次,取得了较好的反响。在课题成果的助力下,2016年4月,深圳市正式成为国家海绵城市建设试点城市,充分借鉴光明新区先行先试的经验教训,在全市面积达250平方公里的24个片区全面应用推广海绵城市建设理念。

课题围绕低影响开发规划和评估开展了创新性研究,提出的年径流总量控制率指标纳入规划“一书两证”进行全过程管控的技术路径,已成为海绵城市建设要求各地予以落实的管控方法。课题核心研究成果编入《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》,并凝练汇编出版《海绵城市规划与管理》(ISBN987-7-112-20497-7)专著,在业内引起较大反响。规划技术方法目前除深圳外,已在西咸新区、佛山、中山、湛江、台州、济宁、许昌、三门峡等城市海绵城市建设规划中广泛应用,对全国其他城市开展海绵城市建设起到了借鉴和支持作用。