[導讀]廈門是國家第一批海綿城市試點建設城市之一,在深刻把握廈門城市建設現狀、發展需求與面臨形勢的基礎上,重點解析廈門市海綿城市建設的總體目標、技術路線、建設任務和資金保障等編制要點。
海綿城市是新時期城市建設的核心理念之一,是對傳統城市建設模式、排水方式進行深刻反思的重要成果,是城市生態文明不可或缺的組成部分,其核心是低影響開發中的雨水管理。
廈門是國家第一批海綿城市試點建設城市之一,在深刻把握廈門城市建設現狀、發展需求與面臨形勢的基礎上,重點解析廈門市海綿城市建設的總體目標、技術路線、建設任務和資金保障等編制要點,以期為全國其他海綿城市建設實施方案的編制提供思路與借鑑。
1城市概況
廈門地處我國東南沿海--福建省東南部、九龍江入海處,瀕臨臺灣海峽,面對金門諸島,與臺灣島和澎湖列島隔海相望。廈門市域由廈門島、鼓浪嶼及內陸沿海地區組成,現轄思明、湖裡、集美、海滄、同安和翔安6個行政區,全市現狀土地面積1573.16km2,常住人口425萬人。2014年,廈門地區生產總值為3280.17億元,全年財政總收入908.9億元,人均GDP、人均財政居全國計劃單列城市的前列。廈門是海峽西岸重要的中心城市和國際性海港風景旅遊城市,也是全國首批實行對外開放的四個經濟特區之一,享有省級經濟管理權限並擁有地方立法權,目前正以"一帶一路"和自貿區兩大歷史機遇為抓手,積極推進城市轉型建設。
2問題及需求分析
2.1存在問題
2.1.1水資源缺乏
廈門多年平均降雨量1530毫米,由西北向東南遞減,時空分布不均,在多雨的華南地
區屬少雨地區。3~9月為春夏多雨溼潤季節,佔全年降雨量的85%以上;10月至來年2月為秋冬少雨乾燥季節最少的月份可滴雨不下。常年度的降水逐月變化規律如圖2所示。
廈門市本地多年平均水資源量為12.344億m3,人均水資源量331m3(按2013年常住人口),僅為全省的10%,屬極度缺水地區。廈門市無過境河流,境內河流均屬獨流入海的山溪性河流,水系分散,源短流急,大部分徑流直接宣洩入海,缺乏建設大型蓄水工程的條件,可利用水資源十分有限。
由於水資源匱乏,廈門城市供水水源約80%取自市域外的九龍江。目前本地水資源開發率為30.14%,開發利用率較高,進一步開發利用難度大,潛力小。
2.1.2水安全嚴峻
廈門常受暴雨等極端天氣影響,短歷時降雨強度大,出現了嚴重的暴雨內澇災害,給人民生命財產造成較大損失。採用年多個樣法,廈門站短歷時設計雨量變化規律如圖4所示。同時,水系源短流急,河床淺,洪水驟漲驟落;上遊山體支流坡度大,山洪匯水較快;下遊城區地勢平緩,沿海地勢低洼,海水頂託較為嚴重。
此外,土地高強度開發引發的城市地區地形地貌變化、改變了原有的自然排水體系、破壞了原來的水循環系統。城市建設中一些自然水系、調蓄水體被侵佔,缺少調蓄空間;另一方面,城市建設過程中城市下墊面硬化嚴重,可滲水面積減小,滲水率不足。集中下大雨時形成明流,低洼地則形成內澇。
老城區雨汙合流,汙水管網等環境基礎設施建設滯後,排水系統提升慢,增加排水負擔。由於歷史等原因,在已建城區(老城區和城中村)大規模擴大現有的排水系統,提升排水能力難度大。
2.1.3水環境惡化
廈門主要水體,包括河道和灣區,水體流動性差,水動力條件不足,汙染物容易積累、不易擴散,環境容量有限,自淨能力差。目前,廈門市政汙水處理率高達85%,但由於面源汙染的影響及部分舊城區和村莊的合流制系統截汙不徹底,仍造成溪流和灣區水體受到不同程度的汙染。2013年度,在120.54km評價河長中,均受到一定程度汙染(V類和劣V類);按照單項因子評價法,;廈門近岸海域一、二類海水水質類別比例僅佔1.2%,三、四類海水水質類別為4.8%,其餘均為劣四類海水。近年來,廈門市溪流的水環境質量變化狀況和廈門市近岸海域的水質變化情況分別如圖5和圖6所示。
2.1.4水生態退化
廈門主要流域人為幹擾嚴重,部分城市建設時,填塘平溝、截彎取直、天然水道屢遭破壞,早期的防洪工程建設中,河道硬質化,渠道暗涵化,明溝"三面光",造成滲、蓄、淨能力降低。流域水資源外供量大,留給流域自身發展用量不足,生態水量缺乏,景觀環境水位難於保持,水生動植物生存條件差,環境容量有限,環境承載力不足,生態系統脆弱。
2.2需求分析
廈門肩負著海峽兩岸交流融合的特殊使命,具有良好的發展前景。改革開放以來廈門市一直處於快速發展狀態,目前城市人口已突破400萬人(本島人口密度達到2萬人/平方公裡),規劃2020年將達到500萬人,預測2050年將超過800萬人,城市發展需求極其旺盛。但另一方面,廈門市地域狹小,發展空間有限,資源環境制約因素多。要解決發展與資源環境的矛盾,實現美麗廈門戰略規劃提出的發展目標,廈門必須走集約、低碳生態發展之路。因此,按海綿城市建設要求,建設低影響開發雨水系統是解決廈門水資源、水安全、水環境、水生態面臨的問題的必由之路。
2.2.1通過海綿城市的建設,能夠進一步保障廈門水資源安全
"護好本地水,做好節約水,用好外調水,備好淡化水,淨好再生水"是廈門市水資源安全保障的總體策略。在城市建設區充分利用湖、塘、庫、池等空間滯蓄利用雨洪水,城市工業、農業和生態用水儘量地使用雨水和再生水,將優質地表水用於居民生活。這樣可以在減少城市洪澇風險的同時緩解廈門市水資源缺乏的現實問題。
2.2.2通過海綿城市的建設,能夠進一步加強廈門城市防洪排澇體系的建設
降雨受海潮頂託無法及時排放是導致廈門市城市內澇的主要原因。廈門市可以通過海綿城市的建設,根據需求適當開挖河湖溝渠、增加調蓄水體,暴雨前利用低潮位開閘放水騰出調蓄空間,高潮時關閘蓄水,避免城市內澇。同時海綿城市的建設促進了雨水的積存、滲透和淨化,客觀上提升了城市雨水管渠系統及超標雨水徑流排放系統的服務能力。
2.2.3通過海綿城市的建設,能夠進一步改善和提升廈門水生態環境質量
第一,通過海綿城市建設,可以最大限度地保護廈門市原有的河流、湖泊、溼地、坑塘、溝渠等水生態敏感區,維持城市開發前的自然水文特徵;第二,通過海綿城市建設,可以對傳統粗放式城市建設模式下已經受到破壞的水體和其他自然環境,運用生態的手段進行恢復和修復;第三,通過海綿城市建設,可以在城市中保留足夠的生態用地,控制城市不透水面積比例,最大限度地減少建設開發對城市原有水生態環境的破壞。
3試點區域選擇
3.1代表性分析
廈門海綿城市建設試點區域首先應考慮選擇在水問題具有代表性的區域。廈門地形特徵是靠山面海,在濱海低洼地帶形成許多海灣,地面徑流經灣區匯流入海,海水和淡水交匯區形成生態溼地,具有良好的生物多樣性。眾多灣區是廈門自然環境的一大特色,歷來是城市發展的重點區域和城市景觀的亮點,也是城市生態環境的敏感區域和城市水問題集中凸顯的地方。
灣區水體是潮水的末端,汙染物質不易擴散,水體自淨能力弱;城市初期雨水和部分合流汙水沿地面徑流和排水系統進入灣區,常常造成近岸水體汙染;暴雨與高潮遭遇容易產生洪澇災害。眾多水問題制約著灣區城市品質的提升,解決水問題是廈門灣區城市生態環境和景觀建設的重中之重。因此,廈門海綿城市建設的試點區域應當選擇在灣區。
馬鑾灣作為廈門大海灣的組成部分,具有典型的大海灣、大山海、大花園特質;同時作為歷史上的廈門西港,在構建廈漳泉大都市區,服務和促進廈漳同城化中具有突出的區位優勢:一是處在兩山(天竺山、蔡尖尾山)之間,是廈門唯一一個與山直接互聯互通、距離山體最近的灣區。經充分論證,實施方案決定將廈門"海綿城市"試點選擇在馬鑾灣。
3.2試點區域範圍
北到馬鑾灣,南至翁角路,東至吳冠村,西至東孚北路,總面積約20平方公裡,其中水域面積4.5平方公裡,城市建成區6.4平方公裡,在建區9.1平方公裡。
4目標與技術路線
4.1總體目標
4.1.1年徑流總量控制率
根據低影響開發理念,最佳雨水控制量應以雨水排放量接近自然地貌為標準,不宜過大。在自然地貌或綠地的情況下,徑流係數為0.15,故徑流總量控制率宜不大於85%[9]。根據試點區當地水文站的降雨資料,統計得出降雨量比例圖如下所示。
綜合考慮廈門市具體情況,結合《海綿城市建設技術指南》(試行),確定徑流總量控制目標為70%,對應的設計降雨量為26.8毫米。
4.1.2排水防澇標準
採取工程性和非工程性相結合的綜合控制措施,建成區應有效應對不低於50年一遇的暴雨。
4.1.3城市防洪防潮標準
防洪標準為50年一遇,防潮標準為100年一遇。
4.2技術路線
根據試點區域的規劃定位,在對城市自然資源、社會經濟狀況、環境生態狀況、水文地質狀況等綜合狀況充分調查研究的基礎上,分析城市現狀綜合徑流係數、雨水收集利用空間以及現狀排水系統存在的主要問題,計算現狀年徑流總量及徑流總量控制可調蓄空間;提出試點區年徑流總量控制目標,確定海綿城市建設重點任務;進而制訂系統性和針對性的徑流總量控制方案,分析確定徑流總量控制的重點工程、實施計劃及匡算投資,並制定項目實施的各項保障措施;最後綜合分析效益及目標可達性,構建完整體系,確保目標實現。具體技術路線見圖10。
5工程實施方案
5.1建設任務
1.建築小區房地產
本次建築小區海綿改造共10個,其中在建項目7個,待建項目3個。建築小區適宜建設透水地面(廣場、停車場、人行道等)、蓄水池、景觀水體、下凹式綠地、初雨棄流設施、排水配套設施等。
2.企業改造
本次企業的海綿廠區改造項目共9個,其中均為待建項目。企業改造適宜採用透水地面(廣場、停車場、人行道等)、雨水花園、生物滯留帶、植被草溝、下凹式綠地、蓄水池、景觀水體、雨水儲罐、排水配套設施等。
3.城中村改造
本次城中村海綿改造項目共12個,覆蓋現狀村莊共6個。村莊改造適宜採用透水地面(廣場、人行道等)、蓄水池、下凹式綠地、雨水儲罐、排水配套設施等。
4.公建設施
本次公建設施新建改造共37個,適宜採用透水地面(綠地、廣場、停車場、人行道等)、雨水花園、生物滯留帶、下凹式綠地、蓄水池、景觀水體、排水配套設施等。
5.道路建設
新建改造道路項目(含雨汙水管網)39個,長度47.17公裡,道路海面建設適宜採用透水地面(人行道、綠地等)、下凹式綠化帶、蓄水池(蓄水模塊)、初期雨水棄流設施及排水配套設施等。
6.汙水處理再生設施
建設汙水和再生水廠1座,再生回用水質達到地表IV類水趨優。
7.排水管網(泵站)
新增改造雨汙水泵站項目5個,新建改造排水管網102公裡,新建雨水管道達到2~3年一遇標準,重點地區達到3~5年一遇標準。
8、河道水系
新建改造河道水系項目2個,主要是現狀河道1號排洪渠、環灣南溪和新陽主排洪渠改造和北部地區內湖水系新建。現狀水系治理工程主要包含水體清淤、護堤加固改造、岸邊綠化帶治理及水量水質保障系統。新建水系工程主要包含水系主體工程、水系綠帶建設和水量水質保障系統。
9.防潮涉海設施
防潮涉海設施項目5個,主要涉及海灣清淤、岸線保護和生態建設、海岸線環境綜合治理(汙水和垃圾)、防潮堤建設、沿岸綠地建設等方面。
5.2目標可達性分析
選用各類建設用地綜合徑流係數,統計現狀、規劃建設用地面積,採用面積加權平均法,分別計算馬鑾灣試點區現狀、規劃綜合徑流係數。計算結果表明,試點區現狀綜合徑流係數分別為0.73、理論低影響開發綜合徑流係數為0.41,綜合考慮實際施工改造難度,取規劃綜合徑流係數為0.50。由此可知,試點區"滲、滯、蓄"工程雨水控制總目標為34.4萬立方米,其中"滲、滯"工程雨水控制總目標為10.8萬立方米,"蓄"工程雨水控制總目標為23.6萬立方米。經計算,"滲、滯、蓄"工程雨水總控制量為21.3萬立方米,三年可完成雨水控制總目標(34.4萬立方米)61.9%;"淨"工程近期以河道整治為主,可明顯改善水功能區水質;"用"工程近期規模為2萬立方米/天,可替代城市供水比例為20%;"排"工程的三年規劃任務為排洪溝渠的清淤、雨汙管網的改造,可有效提高城區防洪排澇能力。
5.3建設資金
2015年至2017年廈門市海綿城市試點區建設運營總投資56.8億元,將採用公益性部分由財政安排投入,如道路、綠化改造、雨汙分流等城市基礎設施項目;準經營性部分通過PPP模式,如供水汙水處理、河道整治、海域清淤、灣區岸壁、公園項目等市政設施項目;經營性項目通過市場機制建設運營的投融資建設模式。經初步統計,總計56.8億元的建設投入中,適宜採用PPP模式的項目投入約22.4億元,佔總投資比例40.3%,其中社會資本計劃投入資金佔全部總投資比例28.2%,佔PPP項目總投資比例70.1%。目前正在根據試點區域的具體項目進度安排,抓緊落實PPP項目的設計與實施。
6主要示範內容
廈門市開展海綿城市建設試點可在以下四個方面提供示範:(1)廈門"海綿城市"理念、管理方式的全方位植入將成為廈門城市轉型的重要抓手,將成為中央要求福建省"科學發展、跨越發展"的重要體現;(2)將海綿城市建設納入"美麗廈門·共同締造"活動,通過全社會參與,為其他地區海綿城市建設提供"共投、共建、共管、共享"模式的示範;(3)充分利用廈門特區先行先試的政策優勢,借鑑廈門在全國多規合一試點的經驗,為其他城市提供規劃建設管理制度、技術標準、法規、投融資與經營管理模式等方面的示範;(4)通過高標準高起點建設馬鑾灣,不僅可以為廈門已建灣區的改造提升提供經驗,為廈門新建灣區的開發建設提供示範,還可以為全國濱海城市建設提供樣板。
7結語
廈門是一座"一島一帶雙核多中心"的組團式海灣城市,改革開放以來都是以灣區為重點發展。廈門的灣區既是城市景觀的亮點,也是城市水問題集中凸顯的地方,嚴重製約著各灣區城市品質的進一步提升。馬鑾灣試點區是廈門市近期重點開發區域,高起點、高標準的海綿城市建設,可以為廈門市已建灣區的改造提升提供經驗,為新建灣區的開發建設提供示範,可作為我國東南沿海海綿城市實施的樣板。