控制性详细规划中的年径流总量控制率分解量化探索——以单县 04号片区控制性详细规划为例

控制性详细规划中的年径流总量控制率分解量化探索——以单县 04号片区控制性详细规划为例

任翔

同济大学建筑与城市规划学院 上海市  200092

摘要

年径流总量控制率是海绵城市建设控制的核心指标之一，论文以单县04号控规编制为例，将单县中心城区全域作为研究对象，通过对片区控制的差异性进行研究，对年径流总量控制率进行分解细化。根据不同片区的发展战略、用地属性、建设状况作为影响因子建立指标分解模型，计算各因子的敏感性积分，将这种控制敏感性反馈到年径流总量控制率上，最终实现对不同片区的年径流总量控制率进行分解细化。

关键词：海绵城市，低影响开发，控制性详细规划，年径流总量控制率

Abstract

The annual runoff total control rate is one of the core indexes of the sponge City control, in this paper, the No.04 control detailed planning of ShanXian County is taken as an example, the whole area of the central urban area is studied, the annual runoff total control rate is decomposed and refined by studying the difference of the control of the area. Take the development strategy, land attribute and construction status of different slices as the influence factor to establish the index decomposition model and calculate the sensitivity integral of each factor, then the control sensitivity is fed to the annual runoff total control rate, the annual runoff total control rate of the different zone is finally decomposed and refined.

Keywords: Sponge city, Low impact development indicators, Control detailed planning, Annual runoff total control rate

1 研究背景

1.1 海绵城市发展趋势

海绵城市是国家为解决城市建设中出现的诸多水环境问题所采取的重要举措，是国家生态文明建设的重要组成部分。为贯彻习近平总书记讲话及中央城镇化工作会议精神，落实《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》（国发[2013]36号）、《国务院办公厅关于做好城市排水防涝设施建设工作的通知》（国办发[2013]23号）要求，建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市，住房与城乡建设部组织编制了《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》（以下简称《指南》），并于2014年10月发布。根据《指南》要求“控制性详细规划应协调相关专业，通过土地利用空间优化等方法，分解和细化城市总体规划及相关专项规划等上层级规划中提出的低影响开发控制目标及要求，结合建筑密度、绿地率等约束性控制指标，提出各地块的单位面积控制容积、下沉式绿地率及其下沉深度、透水铺装率、绿色屋顶率等控制指标，纳入地块规划设计要点，并作为土地开发建设的规划设计条件”¹。

自2015年之后，规划学界越来越多地将海绵城市作为设计策略引入规划设计中，年径流控制则是其核心内容之一。任心欣（2015）结合海绵城市示范的申报情况，采用SWMM模型探讨小区开发与年径流总量控制率之间的内在联系。高军（2016）紧密围绕控规的指标体系，把各项指标赋予海绵城市的内涵，试图构建一种可量化、可操作的指标体系。吴亚男（2016）以深圳鹅颈水流域作为主要研究区域，针对年径流总量控制率这一核心指标从规划角度进行容积法分解和SWMM模型验证。

综合来看，指标量化研究更多是通过水利相关专业的模拟计算，如SWMM、SUSTAIN模型等，而从城市规划视角进行指标量化研究的相对较少，特别是指标量化控制与城市发展的交互研究成果并不算丰富。

1.2 控规阶段年径流总量控制率量化分解的意义

年径流总量控制率作为海绵城市指标控制的核心，它根据多年日降雨量统计数据分析计算，通过自然和人工强化的渗透、储存、蒸发（腾）等方式，场地内累计全年得到控制（不外排）的雨量占全年总降雨量的百分比。

《指南》已对我国近200个城市的年径流总量控制率提出了统一的要求，给定了我国大陆地区年径流总量控制率分区，为各地海绵城市专项规划的径流总量控制目标提供了最直接的依据，但在城市局部的地域空间上，城市空间结构、土地使用现状和城市未来发展布局等因素导致径流控制在地域空间上产生较大的差异性。因此，年径流总量控制率指标分解的研究正是落实径流总量控制目标的重要途径，是实现“宏观总体目标-中观单元目标-微观地块指标”逐层分解的必要步骤²，更好地指导各项海绵城市建设活动。

1.3 研究内容及范围

本研究聚焦片区控规的编制和片区发展的差异性，从城市发展和海绵城市建设的关系入手，以一种自上而下的视角，将城市整体的年径流总量控制目标，在城市片区层面进行分解细化，为单元管制和地块控制提供更有操作性的管控依据。

2 指标量化技术思路

2.1 管理单元划分

城市具有复杂性、历史性，低影响开发指标在城市总体规划阶段无法深入到城市开发控制的具体环节中去，不同的城市区域有不同的发展条件和开发背景，对于目标的落实与细化需要依照不同的开发单元进行细化。开发单元的划分又需要从城市发展的全局出发，例如历史街区与新城建设的开发条件不同，对于低影响雨水系统构建的难度也不相同，指标控制应当根据实际情况由下位规划进行细分，而城市总体规划需要对控制提出原则性要求；又如商业区与绿地公园，用地属性的差异决定了径流条件的不同，指标落实也难以一概而论。

以《单县04号综合发展片区控制性详细规划》为例，由于上位规划没有关于年径流总量控制率的相关要求，为了保证控制体系的连贯性，因此指标量化研究范围是以整个中心城区为基础，研究分析城市总体规划的功能布局结构，以城市雨水工程系统为依托，结合雨水控制单元理论³以低影响开发的原则为指导，中心城区共划分为十个管理单元，规划范围共划分为五大管理单元。

图1 管理单元划分图

资料来源：作者自绘

2.2 分析要素的选择

根据片区发展的差异性研究，本次主要聚焦以下三个分析要素的研究：

（1） 发展战略要素：主要通过对城市发展的综合研究进行分析，判断各单元实施海绵城市建设的可操作性和战略倾向性，对于不同发展战略导向的单元施行分层次、差异化的低影响开发控制。

（2）用地属性要素：主要是按照用地性质进行划分，再根据实施低影响设施的相似程度，对于相关用地分类进行了归并，共分为：居住用地、商业商务用地、工业及市政基础设施用地、道路用地、绿地广场用地、公共管理及服务业用地六大类。

（3）建设动态要素：根据建设条件的不同对地块的建设动态进行划分，对于新建项目，在建设过程拥有更充分的条件去进行低影响设施的建设，而对于现状地块则需要进行低影响设施的改造，又根据实施难度分为容易、不易和无法改造三种情况。例如大规模旧改地区，与新建项目的情况非常接近，但受制于现状基础设施的状况和周边地块的影响，视具体情况可以纳入容易改造或不易改造的分类；而对于城市中的特殊项目，规划期内无法进行改造的，则可纳入无法改造的分类。

2.3 量化计算思路

各单元年径流总量控制率根据分析要素的综合差异呈现出不同特征，通过层次分析将这种差异性进行基础性量化，这种基础性量化数值反映了各单元实施低影响控制的敏感程度，各单元的控制指标通过加权计算应当满足年径流总量控制率的总目标，由此可以在单元控制敏感性和总目标控制的对应关系中得出各单元的年径流总量控制率。

3 指标分解模型搭建

以单县04号片区控规为例，指标分解模型主要包括分层模块和计算模块两大部分（如图2）：

3.1 分层模块

分层模块包括目标控制层、单元控制层、分析要素层：

（1）目标控制层：是指目标层控制指标，所有的量化是以目标层的指标为依据，体现上位规划对控规编制的指导作用。

（2）单元控制层：是本阶段量化的主要工作，需要根据上位规划的控制目标合理分解控制指标，单元层指标加权总和应当符合目标层控制要求。

（3）分析要素层：是分解模型的基本手段，包括发展战略、用地属性和建设状态三个基本要素。

3.2 计算模块

（1）层次分析

层次分析法分别对发展战略要素、用地属性要素、建设动态要素进行分析，明确各类要素在年径流总量控制中所起的不同作用，通过判断矩阵分析得出各类要素的权重，为下一步的单元控制敏感性分析和加权计算奠定基础。

（2）敏感性分析

由于各单元用地主导属性、现状用地、开发用地等的组成状态不同，敏感性分析是以层次分析为依据，对各单元实施低影响开发控制的程度做出判断。敏感性越高反映出该单元实施低影响开发具有较大潜力，可以适度提高控制强度，反之则应适度降低控制强度。

（3）加权映射

加权映射是一个“转译”的过程，即是将敏感性分析的结果转换成各单元的年径流总量控制率，以城市总体的年径流总量控制率作为映射目标，通过各单元敏感度映射计算，将控制目标分解落实到每个单元。

4 指标量化分解

4.1 量化假设及层次分析

为了简化计算，假设城市年径流总量控制仅受指标分解模型的要素影响，不考虑更细节的要素影响，按照层次分析法分别对发展战略要素、用地属性要素、建设动态要素进行分析，以在量化阶段确定各类要素的权重分配。（如图3）

图3 各要素层次分析模型

资料来源：作者自绘

4.2 权重及敏感积分计算

4.2.1发展战略敏感性分析

根据指标分解模型，对各个单元从总体规划发展战略层面进行分析，完成矩阵判断，计算各单元发展战略要素权重，进行各单元的敏感性分析，可以通过以下公式进行计算：

式中：

为各单元发展战略要素敏感性积分；

为各单元发展战略要素权重系数。

资料来源：作者自绘

4.2.2用地属性敏感性分析

通过矩阵判断将各类用地进行两两比较，对各类用地低影响控制的可操作进行判断，分值越高代表该类用地属性的地块实施低影响控制更容易实现。用地属性的敏感性分析，我们以管理单元为基本单位通过以下公式进行计算：

式中：

为各单元用地属性要素敏感性积分；

为同类用地属性地块面积总和；

为各类用地属性要素权重系数；

为k单元用地总面积。

经过计算，得到了以用地属性因子影响下各单元实施低影响控制的敏感程度（表2），分值越高代表该类用地的开发过程中，更倾向于实施高强度的控制，相应地年径流总量控制率也应更高。

资料来源：作者自绘

4.2.3建设状况敏感性分析

通过现场调研地块的建设动态进行划分，划分为新建、容易改造、不易改造和无法改造四个类别，对其进行矩阵判断，确定分析权重。以建设动态要素作为主导因子进行单元低影响开发控制敏感性分析，可以通过以下公式进行加权计算：

式中：

为各单元建设动态要素敏感性积分；

为同类建设动态地块面积总和；

为各类建设动态要素权重系数；

为k单元用地总面积。

经过计算，得到了以建设动态要素影响下各单元实施低影响控制的敏感程度（表3）。分值越高代表更倾向于实施高强度的控制，相应地年径流总量控制率也应更高。

资料来源：作者自绘

4.3指标量化映射计算

由于各单元用地面积、各类地块面积和权重差异性，在计算中将此差异性以总分百分制进行转化，以方便敏感性分析的直观表达，最终得出各单元用地属性要素的敏感性积分：

式中：

为各单元综合敏感性积分（百分制）；

为各单元敏感性积分（初值）；

假设三类要素对于单元实施低影响开发控制的影响是均等的，可得出单元综合敏感性积分。各单元敏感性积分可以综合判断各单元实施低影响开发控制的程度，根据映射原理，以年径流总量控制率作为映射目标，通过各单元敏感度映射计算，将控制目标分解落实到每个单元：

式中：

为各单元年径流总量控制率；

为目标层年径流总量控制率；

为各单元综合敏感性积分；

为各单元平均综合敏感性积分；

资料来源：作者自绘

5结语

本次预设了75%和80%两个年径流总量控制率的总目标，根据分解量化结果（表4），得出了在不同预设总目标控制下的各单元年径流总量控制率。同时我们注意到，当上位年径流总量控制率为80%时，单元I的年径流总量控制率需要提高至96.95%才能实现全域的径流控制目标，控制远远超过原始自然条件下的径流状态，这样的“低影响”控制可能正在酝酿其他的“高影响”建设。相比较而言，年径流总量控制率为75%所对应的单元指标控制则更符合城市发展的实际。本次研究不仅实现了对年径流总量控制率的分解量化，而且可以更清晰地看出总体目标与片区发展控制的关系，能够更合理地指导实施指标控制，从而更有效地引导城市建设，避免因为开发控制让城市发展步入另外一个歧途。

海绵城市建设是一个系统工程，需要在每个地块予以落实，只有真正在城市建设用地中都实现源头控制、就地控制的目标才能真正建成海绵城市。因此，将上位控制目标进一步分解细化，并在控规编制与规划管理中予以落实是推动海绵城市建设的必要环节。本研究提出的年径流总量控制率的分解细化方法，希望可以为各个城市开展海绵城市建设工作提供借鉴。

参考文献：

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》[Z].2014-10.

[2] 王通. 城市规划视角下的中国城市雨水内涝问题研究[D].华中科技大学,2013.

[3] 车伍,闫攀,赵杨,FrankTian.国际现代雨洪管理体系的发展及剖析[J].中国给水排水, 2014,18:45-51.

[4] 车伍,周晓兵.城市风景园林设计中的新型雨洪控制利用 [J].中国园林,2008, 11:52-56

[5] ]仝贺, 王建龙, 车伍, 李俊奇, 聂爱华.基于海绵城市理念的城市规划方法探讨 [J].南方建筑,2015,04:108-114.

[6] 王琼珊,赵冬泉,王浩正等.基于动态模拟的城市低影响开发规划流程探讨[J].中国给水排水,2012,28(15):41-44.

[7] 高军.海绵城市建设视角下的城市控制性详细规划指标体系研究——以嘉兴市1-22控规单元为例[D].浙江工业大学,2016.

[8] 吴亚男.基于SWMM的海绵城市径流总量控制指标分解及验证[D].西安建筑科技大学,2016.

作者简介： 姓名：任翔  同济大学建筑与城市规划学院 硕士

1 《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》

2 《专项规划阶段的年径流总量控制率指标分解研究——以大同市中心城区为例》

3 雨水控制单元理论（王通，2013）是目前我国城市雨水控制领域的一种理论，致力于城市开发过程中地块的雨水径流量化控制，应用于城市建成区的雨水控制改造工程，可为城市控制性详细规划和雨水专项规划的编制提供借鉴。