设计案例 | 海绵城市设计在坪山中心区明沟系统改造工程中的应用

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01

工程概述

海绵城市是指通过加强城市规划建设管理，充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，有效控制雨水径流，实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式。对不同设施及其组合进行科学合理的平面与竖向设计，综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施，最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响。

坪山中心区作为深圳市东进战略建设东部中心的核心区，是打造深圳城市发展第三极的关键地区，具有较为优良的自然生态本底和建设条件：坪山河流域生态保护用地约占流域面积的60%，上游水质较好、基流量较充沛；城市更新潜力大，未建设用地接近30 km²；发展定位高，是深圳产业发展的战略支撑地。在流域开发过程中，坚持传统灰色明沟系统与绿色生态明沟系统相结合，应用和推广城市绿色生态明沟系统，是实现城市排水防涝安全提升及生态景观价值重塑的“灰绿融合”发展，将城市建设和水资源开发、生态保护、环境提升有机结合的可持续发展道路，可取得削减洪峰、控制面源、开展雨水综合利用的规模化效益，能够在全市甚至全国取得示范意义。

02

坪山中心区明沟系统现状调研

坪山中心区范围内现状明沟系统由飞西水、新和水及行政八路排洪渠构成，均汇入坪山河干流，如图1所示。飞西水起源于坪山河北侧猪牯岭山头，流经飞西村片区，在坪山大道处汇入坪山河干流，汇水面积为2.6 km²，河床平均比降3.1‰，河长为3.0 km。现状主要为石砌排水明渠，经黑臭水体治理工程改造和沿河两侧铺设截污干管，黑臭水体基本得到控制。新和水发源于坪山河北侧山丘，经龙坪路建设项目配套实施改造后，现状为钢筋混凝土结构“明沟+箱涵”断面，汇水面积为3.12 km²，河流比降6.3‰，干流河长1.5 km。行政八路排洪渠发源于松子坑水库南侧海拔136.47 m的望天海螺，流经坪山区行政中心区区域，汇水面积为2.18 km²，河床平均比降12.2‰，总河长为2.36 km，于坪山街道戴屋附近汇入坪山河区域；经龙坪路建设项目配套改造后，现状为钢筋混凝土“明渠+箱涵”排洪明沟。

图1 坪山中心区明沟规划图

经调查，坪山区全面开展污水管网建设和河道整治工程前，坪山中心区明沟水系存在的问题有五方面：一是河道渠化严重、断面过小，河段常被覆盖，且存在阻水、挡水构筑物，阻碍行洪；二是河道两岸建筑临河而建，污水及垃圾随意入河，河道基本为污水沟；三是沿河无截污系统，污水直接排入河道，致使河流水质黑臭；四是沿岸垃圾随意倒入河道，面源污染和初期雨水污染严重，给脆弱的河流生态环境雪上加霜；五是河道内垃圾和淤泥得不到及时清理，不仅影响河道行洪通畅，而且影响水生态环境和恶化水质。

坪山河综合整治工程、飞西水截污整治工程和龙坪路项目配套新和水改造工程实施后，坪山中心区明沟系统整体上基本实现雨污分流和初期雨水收集处理，黑臭水体得到一定控制，河道管理水平亦有所提升，现状河道过水断面基本畅通。但由于明沟系统汇水片区仍处于待开发区域，周边侵占河道空间建筑暂未全部拆除，受河道规划用地空间得不到保障等客观因素限制。目前坪山中心区明沟系统仍普遍存在“灰绿融合”不足的现象，未体现海绵城市建设和景观环境提升理念，对城市景观环境影响大等问题。飞西水截污整治前后情况如图2所示。

图2 飞西水截污整治前后情况对比

03

坪山中心区明沟系统综合改造方案

3.1 相关规划情况

坪山中心区规划明沟/河道系统包括飞西水、新和水和行政八路排洪渠。各明沟/河道系统具体服务范围如图3所示。

飞西水服务中心区西部片区，汇水范围位于宝山北路以南、深汕公路以东、龙坪路以西、坪山大道以北，雨水由北向南沿深汕公路、昌盛路、松坪路等主要的市政道路汇入。

新和水服务东部片区及坪山站东片区，丹梓中路以南、坪山大道以北、长安二街以东范围的雨水由北向南沿松坪路、金丰路等主要市政道路汇入长安一街的现状行政八路排洪渠后排入。坪山站以南、龙坪路以西、松坪路以东范围的雨水由北向南沿松坪路、龙坪大道等主要市政道路汇入。

行政八路排洪渠服务中北部片区，汇水范围为丹梓中路以南、龙坪大道以东、长安二街以西，雨水由北向南沿长安二街等主要市政道路汇入，最终经新和水汇入坪山河。

图3 坪山中心区雨水排放服务范围示意图

3.2 飞西水明沟系统综合改造方案

（1）设计防洪标准：50年一遇

根据《深圳市坪山新区飞西水综合整治工程项目建议书（2012.11）》，飞西水河口处50年一遇洪峰流量为56.35 m³/s，最大流速2.8 m/s，两侧植草沟设计流速小于1.0 m/s。

（2）明沟设计范围：飞西水设计起点位于坪山河干流，穿越坪山大道后沿规划和富路、深汕公路、宝岭路等至横坪公路与宝岭路交汇处，全长2.09 km。根据规划，上、中、下游分3种断面型式，分别宽16、20、30 m，沿线为C35钢筋砼挡墙明渠，底部增设块石砌筑流槽；河道两次穿过深汕路和坪山大道，采用钢筋砼箱涵下穿；纵坡为1‰~3‰，出口处50年一遇洪水位与坪山河50年一遇洪水位相差1.0 m，设置跌水设施。

在满足防洪安全的前提下，充分利用规划蓝线范围内的空间，合理设置断面形式，将非机动车道与机动车道剥离，使河道与周边社区接驳一侧拓展为社区河滩公园并兼具初雨水处理功能的公共空间；合理利用旧城改造产生的建筑垃圾作为初期雨水下渗处理空间的填料，慢行系统统一采用透水铺装地面，强化沿河空间的自然展示，避免绿地建设过程中被纯景观化处理；充分利用绿地空间，增加市民亲水空间，通过设计过水设施、跌水景观、配置丰富的水生植物，增加景观趣味性，引导居民到水边乘凉避暑。飞西水沿线雨水组织及处理关系流程如图4所示。

图4 飞西水汇水片区雨水组织和处理流程图

3.3 新和水明沟系统综合改造方案

（1）设计防洪标准：50 年一遇

经计算河口洪峰流量为65.92 m³/s，最大设计流速小于3.0 m/s，两侧植草沟设计流速小于1.0 m/s。

（2）明沟设计：新和水设计起点位于坪山河干流，然后沿龙坪大道西侧向北至新和水库下游支流汇入点，全长1.59 km。

原新和水在龙坪路红线范围内，龙坪路建设需拆除老河道，建设新河道。由于沿线城市更新项目暂未实施，法定图则中规划红线范围建筑物近期未能全部拆除，现状新和水仅按照“暗涵+明渠”设计方案与龙坪路同时建设，即是在道路绿化带建设钢筋混凝土明沟和部分区域在绿化带下按埋设排洪箱涵。待河道沿线城市更新项目实施，规划红线范围建筑全部拆除后，将按照景观生态明渠方案进行提升综合改造。新和水节点桩号如图5所示。

图5 新和水节点桩号示意图

新和水设计洪水水面线计算成果如表1所示。

表1 新和水设计洪水计算

新和水全程为新建梯形河道，除跨河桥外，全部为明渠。新建河道水域面积约14 655 m²（水位高程按设计洪水位计算），比现状河道水域面积（8 700 m²）增加68%。

新和水为雨源性河流，非排洪时期基流很小，且排洪时段在一年中很有限。因此，可以采用景观植草河堤，并在河底铺设块石，提供行人亲水的空间。

新和水断面如图6所示，横断面采用C35钢筋砼挡墙结构，道路两侧在规划中各预留有12 m绿化公共空间，可建设为截流初期雨水污染的雨水花园，下部由大粒径的蚝壳、废砖等废弃物填筑，新和水沿途雨水管汇入前可以提前释放，进入河滩初雨水处置湿地下渗，多余部分则分段设置溢流管入河。驳岸设计注重防洪，注重汛期和非汛期景观设计；结合水系重点打造湿地亲水空间，丰富植物配置、体现生物多样性、增加亲水台阶等设施，并设置几处标志性景观摄影点，并进行功能与创意兼具的小空间设计。

图6 新和水断面示意图

3.4 行政八路排洪明沟系统综合改造方案

行政八路排洪渠整治段长1.25 km，上游行政五路1.8 m×2.1 m暗渠出口至坪山大道段现状基本为自然沟渠，河道宽1.8~4 m，杂草丛生、河道淤积严重；在坪山大道至新和水河口段基本渠化，渠道宽3.2~4 m。此段河道挡墙建设年代久远，挡墙冲刷及破损较为严重，存在一定的安全隐患。目前行政八路排洪渠汇水区域面临的主要问题是坪山大道排洪渠本身断面狭窄，不能满足防洪排涝要求，加之上游下游均存在瓶颈，更加重了内涝灾害。根据周边用地规划，通过科学设计排洪沟断面和宽度，合理优化过路箱涵尺寸等方式解决内涝问题。

考虑到排洪渠周边建筑物密集，空间狭小，规划用地紧张，故采用矩形及“矩形+梯形”断面形式（图7）。沿线主要为C35钢筋砼挡墙结构，总长度为1 428 m。其中，河口明渠段，长54 m，宽11 m；坪山大道东侧明渠段，长607 m，宽6 m（过路箱涵共71 m，尺寸为2孔4.0×2.2 m）；坪山大道过路箱涵，长106 m，尺寸2孔4.0×2.2m；行政八路明渠段，长459 m，宽6 m（过路箱涵28 m，尺寸为2孔4.0×2.2 m）；新和四路明渠段，长202 m，宽4 m（其中，过路箱涵46 m，尺寸为4.0×2.2 m）。

图7. 行政八路排洪明沟平面布置及典型断面图

04

小结

生态明沟系统作为城市排水系统重要形式之一，不仅起到防洪排涝的作用，也是水污染控制、水环境保护以及提升城市景观环境，创造市民游乐休闲带的重要载体。本文结合坪山中心区上位规划，详细调研飞西水、新和水、行政八路排洪渠现状问题，在优先考虑生态明沟排水系统的前提下，提出了科学合理的明沟系统综合改造方案，是传统灰色排水系统和绿色生态景观系统实现“灰绿融合”的有效发展途径。通过河道断面设计、优化滨河景观，增设过水设施、跌水景观、亲水台阶，打造湿地亲水空间，为提升中心城区环境品质提供了有效整治路径，为低影响开发模式下的城市明沟系统的推广积累经验，最终提升城市环境建设品质和推动城市的可持续发展。

排版：王佳

校对：黎翔

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李健中

(深圳市坪山区重点片区规划发展中心，广东深圳  518118)