热带海绵城市建设实践——三亚海绵城市试点建设路径

1 引言

由于城市快速和无序发展，城市用水量快速增长，不透水下垫面急剧扩展，对流域水文循环造成的干扰和破坏也不断累积与扩大，在全球气候变暖等因素的多重影响下，引发产生了一系列严重的城市水系统问题[1-2]，如城市降雨时空分布发生较大变化，河道生态基流不断较少，城市内涝灾害频发，水污染问题不断加剧，生态环境急剧恶化，这些水系统问题严重影响城市的高质量发展[3-4]。在此背景下，国家提出了建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市，并要求到2020 年，城市建成区20% 以上的面积达到海绵城市建设目标要求；到2030 年，城市建成区80% 以上的面积达到目标要求。为作好海绵城市建设工作，国家于2015 年和2016 年先后开展了两批共30 个城市的海绵试点建设工作。三亚市2016 年成功入选第二批海绵试点城市。

2 海绵试点区概况

2.1 区域概貌

三亚海绵城市建设试点区域位于中心城区，北邻三亚高铁站、南至鹿回头广场、西临三亚西河、东靠凤凰岭（狗岭），共计20.56km²。三亚市整体围绕海湾呈圈层式布局，试点区域位于三亚精品旅游城市建设发展的第二圈层。在试点建设方案制定中，以汇水分区为基础，考虑周边用地对试点区的影响，将试点区的协调研究范围扩展至抱坡溪、半岭水、西河、临春河汇水范围，总面积约40.3km²。

三亚市具有热带海洋性季风气侯特点，年平均降雨量1392.2mm，降水总量季节分配不均，有较为明显的丰枯差异。5 〜10 月为雨季，降雨量约占全年雨量的90%；11 〜4 月为旱季。6 〜11 月受热带气旋影响较多，降雨多为台风雨，过程降雨量多在50mm 以上，呈现雨急风大的特点，三亚短历时和长历时降雨雨型见图1、图2。试点区土壤情况基本分为两类：第一类为表层为素填土，下面是粗砂、细砂、中砂及黏土，渗透性良好，这类土壤分布较为普遍；第二类为表层为素填土，下面是淤泥质粉质黏土或粉质黏土，渗透性较差，主要分布于河口冲积平原地区。试点区域地势为丘陵台地，三亚东、西河和抱坡溪南北向穿过试点区汇流入海，雨水管线依据地形敷设，就近排河，同时区域内还包括东岸湿地、腊尾山塘等6 个坡塘湿地类水体，见图3。

2.2 汇水分区及排水分区划分

根据自然汇水路径、区域管网分析，试点区划分为4个汇水分区，分别为：抱坡溪汇水分区、东河汇水分区、西河汇水分区和临春河汇水分区。各汇水分区详细信息如图4（A）、表1 所示。在汇水分区的基础上，结合试点区内地形地貌、排水管网及水系分布进一步划分排水分区。同时，综合考虑项目实施的完整性进行微调，4 个汇水分区共划分为21 个排水分区，如图4（B）、表2 所示。

图1 不同降雨条件120 分钟降雨过程图

图2 三亚市24 小时设计暴雨过程

图3 试点区水系分布图

表1 汇水分区情况表

图4 试点区汇水分区及排水分区划分示意图

表2 排水分区情况表

3 试点区水系统面临的主要问题

3.1 水生态破坏问题突出

在水生态方面，试点区内采用大量的硬质铺装，雨水下渗减少，地表径流系数增大。经估算，试点区海绵城市建设前年径流总量控制率约为46%。大面积的城中村，下垫面以硬地和屋面为主，绿地率低，径流控制效果差。堤岸建设以防洪和景观为目标，未考虑河岸原始生态系统和红树林的保护，导致大量硬质护岸挤占红树林生长空间，而水体污染也对红树林生长造成不利影响，生态系统遭到一定程度破坏。图5 展示的是试点区硬质岸线和生态岸线分布情况。

3.2 水环境质量堪忧

在水环境方面，试点区域内淡水型水体水质基本处于V 类到劣V 类（目标IV 类），海水型水体水质为IV 类（目标海水III 类），无法满足地表水功能目标。鸭仔塘、腊尾山塘等部分水体存在一定程度黑臭现象。通过调研分析主要存在以下五方面的原因：一是污水处理厂处理能力不足，污水提升泵站旱季污水溢流进入水体。二是区域污染收集系统不完善。区域内合流制小区较多，现状污水干管截流倍数低，造成雨季大量合流制污水进入河道。市政管网存在雨污水混接，旱季仍有部分污水直接进入水体；雨季雨水进入污水管网，污水管网存在冒溢现象。试点区中部分城中村仍无雨污水管网，部分生活污水及雨水径流随农灌渠直接进入河道。三是城市地表径流污染控制未得到有效控制。四是试点区上游存在大面积农田，农业面源污染未经有效控制削减直 接进入水体。五是部分水体受地形、地貌与降雨影响，各水体旱季流量小，水体自净能力弱。水体局部区域内源污染严重。

图5 试点区岸线分布情况

3.3 水安全风险较高

试点区内，市政雨水管网设计标准较低，大量管网设计重现期低于1 年1 遇。由于三亚市台风频率高，暴雨强度大，试点区缺乏涝水行泄通道和调蓄空间，超过城市管网降雨标准的雨水无法及时排出。部分区域受山洪影响严重，山地雨水无有效截流措施及行泄通道，导致山地雨水进入城市建设区，形成局部区域内涝。部分区域地势低洼，雨水无法重力排出，现状雨水泵站排水能力不足。图6 展示的是试点区内涝风险评估结果。此外，对照试点目标，东河、西河上游段达不到100 年一遇防洪标准。

图6 试点区内涝风险评估

4 海绵试点实施路径

4.1 试点区海绵建设目标

试点区域海绵城市建设综合采取“渗、滞、蓄、净、用、排”等措施，最大限度减少城市开发建设对生态环境的影响，实现“小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解”。试点的总体目标为，年径流总量控制率达到60%（对应的设计降雨量为25.5mm）；三亚河部分断面及抱坡溪流域达到IV 类水水质标准；新建雨水管网的设计标准为2 〜3 年一遇，重要地区为3 〜5 年一遇；内涝防治标准为能有效应对不小于30 年一遇的降雨；中心城区防洪标准为100 年一遇。

4.2 实施思路

按照源头削减、过程控制、系统治理系统方法，对排水分区、现状问题、系统方案、目标可达性进行进一步梳理和分析，坚持目标导向和问题导向，充分考虑双修进展成效、棚户区/ 城中村改造问题，按照科学规划、近远期结合的思路，确定海绵城市试点工作思路与重点。

（1）“补短板”。结合城市棚户区改造和城市有机更新，大力推进市政基础设施建设，完善试点区雨污管网和处理设施建设，同步推进实施雨污混接和雨污合流的分流改造，初期雨水面源控制等工作，提升试点区污染物收集、削减、处理能力。

（2）“控增量”。在新建区域和项目中严格落实海绵规划指标，落实区域雨水管理制度，落实雨水径流总量控制和面源污染控制目标。

（3）“去存量”。结合城市棚改和老旧小区改造等城市工作，制定老旧小区、道路等源头减排项目的海绵改造计划。在试点期间，尽可能多的完成源头低影响改造，实现“能做尽做”，减少区域径流总量，降低径流污染水平。

（4）“统双修、出亮点、创模式”。构建“双修+ 海绵”推进模式，扩展和统筹双修项目的功能和效益，通过双修构建城市绿色基础设施骨架和生态格局，通过海绵城市建设将生态功能在面上向流域和区域扩展。同时，海绵城市建设中突出重点和实效，重点实施抱坡溪流域水环境综合治理、三亚东河水环境提升等流域和区域综合项目，统筹源头、过程和末端，统筹各个职能部门，打造区域海绵城市样板，提升城市水生态和水环境质量。

4.3 技术路径

（1）辨别主要问题，确定建设目标。通过对现状水资源、水环境、水生态、水安全等问题进行深入现场勘查，分析试点区海绵城市建设重点解决的问题及主要成因，以问题为导向，结合国家对三亚市海绵城市建设目标的要求，合理确定分类控制目标。

（2）加强规划统筹，深化顶层设计。根据试点区自然、社会条件，合理划分汇水分区，深入分析每个汇水分区的特征与问题，结合“双修”等城市基础设施更新计划，构建源头减排、过程控制、综合治理的系统化综合建设方案，综合考虑项目近远期实施条件，确定实施工程项目库。

（3）深化项目设计，严把施工质量。根据系统方案确定的地块/ 项目控制目标，综合调查项目现场情况及社会经济条件，因地制宜开展项目设计，合理选择工程措施，确定技术经济最优方案。建立设计建设审批管理流程，在可研、初步设计和施工图审查中落实海绵建设目标。施工过程中由设计和技术咨询单位进行指导与监督，确保海绵施工质量。

（4）监测评估实施成效，加强设施运行维护。建立海绵城市事前、事中和事后的监测平台，利用监测和模型评估相结合的方法，评估分析设施、项目和汇水分区建设成效，校核建设目标可达性，不断完善顶层方案、项目设施设计方法和施工工法。同时，针对不同类型海绵设施建立运行维护办法，保证设施长效发挥作用。试点实施技术路线图，见图7。

图7 试点实施技术路线图

4.4 实施项目内容

三亚市按照“源头减排、过程控制、系统治理”的技术路线，在系统化顶层设计的基础上，确定了建筑小区、道路广场、绿地公园、管网厂站等类型的项目，并进行了目标可达性分析，支撑试点目标和指标的实现。

（1）建筑小区类项目：试点区域内建筑与小区类涉及到海绵化建设项目共44 个，用地达150.73 hm²。优先对存在涉水问题的小区进行改造，形成集中连片示范效应，体现海绵城市建设的成效，避免海绵小区改造碎片化。对于新建、重建类项目，将地块海绵城市建设指标和要求纳入“一书两证”，确保海绵指标落地。

（2）道路类项目：通过现场勘查，试点区域内目前可实施的市政道路类建设项目共3 个。同时，要求新建市政道路均进行海绵化建设，并根据近期道路建设计划，新建海绵道路4 条。

（3）管网厂站项目：开展临春桥、抱坡溪、同心家园1 期泵站扩容工作；提升荔枝沟污水处理厂能力，进行荔枝沟污水处理二厂建设，完成后由原30,000m³/d提升至70,000m³/d，解决月川片区污水处理超负荷问题，同时，提升污水厂出水标准，扩大污水再生能力，相应配套建设污水干管，新增再生水规模30,000m³/d。普查管网雨污混接状况，累计开展60 余处混接改造工作；在东岸湿地公园周边开展截污管网建设；在金鸡岭社区、市仔村、荔枝沟片区、津海建材城、师部农场等片区开展雨污分流建设；在下洋田片区、海螺片区、万人海鲜城、临春片区等片区进行合流制及初期雨水调蓄处理；试点区设合流制溢流调蓄坑塘9 处，调蓄池5 座，设置初雨调蓄净化坑塘1 处，调蓄池6 座。

（4）公园绿地及区域综合整治项目：在现状绿地海绵建设基础上，重点对三亚河滨水区域、东岸湿地滨水区域、鹿回头区域等绿化节点进行海绵化建设，进一步完善试点区海绵建设基底，提升城市生态环境品质和安全格局。试点区内建设海绵城市公园绿地、湿地公园、水生态修复及区域综合整治项目20 个。

（5）城市水安全提升项目：新建排涝泵站1 座；开展师部农场积水点等11 处积水点改造项目；开展主要行洪河道10 余公里疏浚工作；新建东岸湿地、抱坡溪湿地雨洪调蓄型湿地公园。

（6）监测设备与平台项目：开展雨量、水系、排污口、汇水分区出口、项目出口、易涝点、下垫面及典型设施约150 余个点位海绵监测工作，搭建智慧化海绵监测平台，为海绵实施效果评估及维护提供有力保障。

5 试点实施的初步效果

（1）小区源头改造，解决居民涉水问题，区域污染收集能力增强。通过雨污混接/ 分流改造、阳台排水管及雨落管改造、小区积水点改造等解决了老旧小区内部的雨季积水、污水冒溢等一系列涉水问题。雨污分流改造小区雨水管网提升到2 〜3 年一遇标准。

（2）恢复城市生态系统，生物多样性显著增加。恢复红树林种植面积，种植小叶榕、千屈菜、梭鱼草等本地特色植物，新增绿地面积约68 hm²，新增生态岸线约7.8 km，新增水域面积约3.5 hm²。

（3）城市水环境质量得到提升。经过旱季排口截污，管网雨污分流、混接改造，新建雨、污水管网，增强了管网收集能力，管网提质增效效果显现，荔枝沟污水处理厂进水COD 月均浓度从2017 年约150 mg/L 提升到2018 年约230 mg/L。目前，三亚河全段、腊尾山塘、鸭仔塘已消除黑臭现象，且水质在不断好转。图8 是腊尾山塘2017 〜2018 年COD 浓度变化图。

（4）积水排涝问题得到缓解。试点区域内的下洋田、凤凰路嘉宝花园等多处较为严重的内涝点，在30年一遇短历时降雨和长历时降雨下均未出现明显积水现场；在如2018 年7 月台风“山神”、8 月台风“贝碧嘉”等极端降雨事件下（日降水量超过100mm），积水较快消退，未对居民出行和安全造成影响。图9 是春光路积水点在方案改造前后，30 年一遇2 小时降雨和24 小时降雨条件下的积水深度变化对比图。

图8 腊尾山塘COD 浓度变化图

图9 春光路积水点改造前后积水深度变化曲线

6 总结与展望

海绵城市建设是一个系统的社会工程，从实施路径上，需要规划、设计、建设、运营维护全生命周期的精细统筹与管理；从专业配合上，需要给排水、建筑、园林、道路、景观、水利等密切协调；在组织机制上，需要市政府统一领导，各部门协同实施，全社会集体参与；在推进策略上，需要雷厉风行与久久为功结合。海绵城市建设是将城市水系统作为一个整体，系统提升的一种模式，需要在方法论、组织管理、技术措施上不断地创新和摸索。

参考文献

[1] 王浩，梅超，刘家宏 . 海绵城市系统构建模式[J]. 水利学报，2017，48（9）：1009-1014，1022.

[2] 李云燕，李长东，雷娜，等． 国外城市雨洪管理再认识及其启示[J]. 重庆大学学报（社会科学版），2018(5) : 34 -43.

[3] JENNINGS D B, JARNAGIN S T. Changes in anthropogenic impervious surfaces，precipitation and daily streamflow discharge: a historical perspective in a mid-Atlantic subwatershed [J]. Landscape Ecology, 2002,17 (5) : 471-489.

[4] MAKEPEACE D K，SMITH D W，STANLEY S J. Urban stormwater quality: Summary of contaminant data[J]. Critical Reviewsin Environmental Science and Technology, 1995, 25 (2) : 93-139.

作者

北京筑福建筑科学研究院有限责任公司  赵 丹

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