0 引 言
在城市可持续发展和生态文明建设的背景下，海绵城市的核心是通过系统化思路，多专业统筹协作解决城市的水问题，是绿色发展的城市建设理念。而做好顶层设计是科学有序推进海绵城市建设的基础[1]。竖向规划是实现城市雨水径流控制、保障城市安全等建设目标的重要规划技术。
目前，城市竖向规划编制以小片区或者地块居多，场地竖向和道路竖向规划在时序上的割裂，造成了竖向衔接上的矛盾。在海绵城市建设理念下，更好地顺应自然，从系统性角度统筹城市竖向布局十分重要：故如何协调现状和规划、场地和道路，如何满足城市防洪、排涝、排水、地下空间开发和城市景观等方面的综合要求，如何统筹各项海绵空间和设施之间的竖向要求，进而发挥其调蓄、排水、滞洪等功能是竖向规划的关键。
1 竖向规划编制中存在问题
1.1 协同性不强
在海绵城市建设视角下，城市竖向规划在发挥海绵空间设施功能、优化海绵城市建设效果、支撑海绵城市建设目标等方面起着重要的作用。海绵城市建设必须通过竖向规划协调好各专业系统间的衔接，但从实际竖向规划编制过程中来看，规划师往往根据现状自然条件，结合自己所熟悉的专业进行竖向标高的确定[2]，对于其不熟悉的专业并没有全面考量。城市竖向规划必须统筹考虑城市规划、建筑、道路、给排水、园林、景观等多专业，否则会导致涉及竖向规划专业间的矛盾。
1.2 系统性缺失
传统建设模式下，各专业各自为政，导致了整体和局部、地上和地下、近期和远期的矛盾。如我国城市部分内涝点完全是由于场地和道路竖向矛盾、近期和远期建设割裂、不同规划边界的标准不同造成的。在海绵城市建设理念下，需要从城市整体层面出发，从宏观到微观，统筹规划和建设全过程，保证城市竖向规划的系统性。
1.3 指导性不够
CJJ 83—2016《城乡建设用地竖向规划规范》为城市用地竖向规划的编制和研究提供了依据和规范。对确定小尺度场地竖向标高有较好指引，但对于大尺度城市竖向规划没有明确其标高的确定方法。在海绵城市建设理念下，要识别和城市竖向相关的各个专业，综合分析竖向影响因素，科学确定城市竖向标高。
1.4 适应性不足
城市开发建设时序快，城市规划布局也在不断地更新调整，如城市总体规划、道路专项规划、排水专项规划等方面，对城市竖向均存在不同的要求。现阶段城市竖向规划编制成果极少形成动态更新的机制，规划成果无法适应动态建设要求。在海绵城市建设理念下，要动态跟踪城市建设和多专业发展对城市竖向规划影响，使城市竖向韧性化，及时响应，并对其他相关专业规划做出反馈。
2 竖向规划影响因素分析
2.1 防洪影响
城市防洪是保障城市水安全的关键，GB 50201—2014《防洪标准》规定了城市防护区和城市防洪标准的确定方式[3]。防洪标准直接影响城市竖向的方案选择。如临江的平原城市，城市用地处于圩区之中，整体地势较低，如果城市防洪标准偏低且城市自然地形偏低，则需整体提升竖向标高，而大范围填土实现整体抬高地坪标高花费巨大，与提升防洪设施形成封闭防洪圈的资金投入相比，不具备经济合理性。
2.2 内涝影响
GB 51222—2017《城镇内涝防治技术规范》规定了源头减排、排水管渠和排涝除险的三段式内涝防治体系[4]。城市排涝要以城市防洪为基础，更注重城市内部河道的管控，城市排涝系统需要通过城市场地和道路竖向来构建。 如雨水行泄通道要结合排涝方案和场地道路竖向调整道路标高，使涝水能够满足要求合理排放。
2.3 排水影响
雨水管渠的布置要尊重原始地形，沿道路敷设。竖向规划应统筹协调排水面积的划分，满足海绵城市建设要求，合理组织场地和道路雨水的排放。在海绵城市建设理念下，竖向规划要协调源头、过程、末端，保证雨水最大程度实现“重力自排”，在源头设施中削减后可以顺利排入雨水管渠系统，协调绿地、广场等公共海绵体的标高，使其服务范围内的雨水能够顺利排入。
2.4 地下空间影响
城市地下空间开发，带来塑造城市空间的可能性。地下空间开发强度直接影响城市竖向标高的确定，竖向规划可结合地下空间开发和用地布局，适当调整局部地块高程，满足各类需求，做好合理的土方量调配协调。
2.5 设施布局影响
海绵设施空间布局基于自然海绵空间识别和海绵功能需求分析，对接城市用地规划，提出滨河海绵空间、绿地海绵空间、道路海绵空间等海绵公共空间布局，并衔接确定内涝防治通道和重要市政基础设施的布局。竖向规划应考虑不同海绵空间和设施之间功能的关联，对水资源供给、蓄滞雨洪、行洪排涝、水环境改善、水生态恢复等海绵功能进行协调，明确其竖向要求。如依托城市湿地、公园和广场等海绵空间，结合城市内涝易发地区和污染高风险地区，合理调整标高，布局雨水调蓄空间和净化设施。
3 海绵城市理念下的竖向规划方法
3.1 规划区概况
广州南沙新区万顷沙规划区属于珠江三角洲冲击平原，地形平坦，河网堤岸密布，外部水系为蕉门水道，内部存在大量人工围垦形成的河网平原，现状平均标高5 m。规划区现状存在的主要问题是：1)现状地面高程偏低，无法满足城市安全要求；2)现状用地以农林用地为主，大部分区域尚未开发，各专业体系不健全；3)场地竖向和道路竖向没有形成科学合理的管控标准；4)广州市海绵城市专项规划中确定规划区年径流总量控制率为73%～81%，亟待通过竖向规划为构建“源头滞蓄消纳、过程减速消能、末端弹性适应”的排水模式提供支撑。
3.2 总体思路
本规划在分析现状基础上，综合考量影响竖向规划的因素，基于城市防洪排涝模式，确定竖向控制基准标高，保障城市安全。在此基础上进一步结合地下空间开发、城市景观构造、市政基础设施控制要求，分类确定场地竖向标高和道路竖向标高，并协调海绵空间和设施布局，竖向规划的技术路线见图1。
3.3 竖向基准标高确定
规划区位于万顷沙联围区防洪圈大包围中，防洪堤未来全面达到200年一遇防洪标准，对应防洪潮水位为7.93～8.48 m。规划区内部河涌常水位为5 m，规划区防涝标准为50年一遇24小时暴雨不致灾，排涝控制水位6.2 m。排水管网设计标准为5年一遇，重要地区为10年一遇。
3.3.1 防洪排涝模式
图1 竖向规划技术路线
Figure 1 Technical roadmap of vertical planning for sponge city construction
规划区现状地形标高整体偏低，若大幅度提升城市竖向标高(从5 m至城市防洪水位8.48 m)，则大范围填土在经济上不合理。当封闭防洪堤达到200年一遇标准，采用“外江大堤防洪(潮)、内部河涌排涝、地块重力排水”的模式建设“超级堤”以阻挡外江洪(潮)水，即可满足城市的防洪要求，保障城市安全。
3.3.2 竖向基准标高
竖向基准标高(最低控制标高)是基于城市安全考虑的城市整体应处于的最低标高，应从海绵城市建设角度，对城市防洪、排涝、排水等因素进行综合考虑，竖向规划影响因素分析汇总见表1。明确防洪排涝模式，对城市不同雨洪条件进行模拟，明确制约城市竖向规划的关键因素，以确定城市竖向基准标高。
表1 竖向规划影响因素分析汇总
Table 1 Analysis of the influencing factors of vertical planning
影响因素控制要求基准控制标高道路标高场地标高防洪200年一遇防洪水位8.48 m8.5 m8.7 m内涝50年一遇24 h不致灾排涝水位6.2 m6.7 m6.9 m排水5年一遇(重要地区10年一遇)排涝水位6.2 m坡度:0.1%～0.3%坡度:0.3%～0.8%地下空间地下空间开发有助于地坪抬高,竖向分析充分考虑地下空间开发强度由于南沙新区地下水位较高,地下空间利用以浅层(0～-15m)为主,辅以中层(-15～-30 m)开发,轨道交通地下空间则在-30 m以下区域设施布局要求竖向衔接海绵调蓄空间,构建雨水行泄通道,满足区域性海绵体汇水要求5.5～6.2 m6.7 m5.5～6.2 m
基准控制标高(最低控制标高)主要基于城市安全考虑，万顷沙联围采用了200年一遇防洪标准。规划区基准标高控制关键为内河排涝控制水位，为应对50年一遇涝水灾害，规划区竖向基准标高为6.7 m，经4种情况校核后均满足安全要求，竖向基准标高校核见表2。
3.4 场地竖向标高
3.4.1 控制条件
1)结合海绵城市建设要求，除用于雨水调蓄的下凹式绿地和滞水区等之外，建设用地的规划高程应比周边道路的最低路段高程高出0.2 m以上。雨水调蓄空间、蓄水模块、下凹式绿地、滨河湿地、滞水区等应考虑周边地块和道路雨水可以接入。
表2 竖向基准标高校核
Table 2 Verification of vertical reference elevation
模拟情景控制措施基准标高内部河涌水位外部河涌水位是否保障城市安全常规情况(无雨洪情况)水闸开启,内部河涌与蕉门水道连通6.7 m5 m4.5～5.3 m是常规防洪情况(蕉门水道发洪水)关闭水闸抵御蕉门水道洪水6.7 m5 m8.48 m是常规排涝情况(内部暴雨未遭遇蕉门水道洪水)水闸开启向外江蕉门水道6.7 m6.2 m4.5～5.3 m是极端防洪排涝情况(内部暴雨未遭遇蕉门水道洪水)关闭水闸开启排涝泵站排入蕉门水道6.7 m6.2 m8.48 m是
2)满足地面排水的规划要求，场地坡度不宜小于0.3%。
3)满足分区设防的需要：按照城市总体规划、海绵城市专项规划、相关市政基础设施专项规划，分析不同场地的竖向需求，将分区划分出核心地块、重要商业地块、普通居住地块、海绵功能地块。
3.4.2 场地控制标高
1)政府办公区、区域服务中心、高铁核心区、洪涝灾害避难场所等核心地块考虑抵御200年一遇洪水，其竖向管控标高为8.7 m，与海堤防洪标高基本相同。
2)市政基础设施(污水处理厂、变电站、广播电信中心)、核心商务区及高铁站周边等重要地块考虑抵御100年一遇暴雨涝水，其竖向管控标高7.6 m。
3)内河涌滨水商务、居住区等地块考虑抵御50年一遇暴雨涝水，其竖向管控标高为6.9 m。
4)内河涌亲水区、绿色空间、海绵调蓄空间、区域性公共绿地、下沉式广场、湿地、雨水调蓄池、排涝泵站等海绵功能地块考虑抵御50年一遇暴雨涝水。在此基础上，根据前文确定的平时内河涌管控水位4.7～5.3 m，考虑海绵功能的衔接，发挥海绵空间和设施作用，其竖向管控标高为5.5～6.2 m。
不同类型场地竖向控制标高见表3。
表3 地块竖向控制标高确定
Table 3 Vertical control elevation of different plots
类别划分区域管控原则管控标准管控标高核心地块政府办公区、区域服务中心、高铁核心区、洪涝灾害避难场所涉及城市安全基本保障,标高应满足城市防灾要求200年一遇8.7 m重要地块市政基础设施(污水处理厂、变电站、广播电信中心)、核心商务区保障城市功能运行的重要基础设施地块,应适当提高管控标准并做好与周边地块衔接100年一遇7.6 m一般居住地块内河涌滨水商务、居住区以竖向基准标高为基础、考虑居住、景观等多因素,合理确定标高50年一遇涝水位6.9 m海绵功能地块内河涌亲水区、绿色空间、海绵调蓄空间、区域性公共绿地、下沉式广场、湿地、雨水调蓄池、排涝泵站地块标高要与内部河涌、外江协调,通过合理的竖向管控实现雨水汇入保障海绵空间设施发挥效果50年一遇涝水位5.5～6.2 m
3.5 道路竖向标高
3.5.1 控制条件
城市道路应结合海绵城市建设要求，协调排水防涝系统，明确雨水行泄通道。
城市道路竖向标高的确定应与场地竖向标高、雨水管网敷设方案相协调，避免管渠埋深较大。
内河涌两岸的道路要考虑亲水需要，遭遇大暴雨时需考虑临时淹没情形[5]。
3.5.2 道路控制标高
临近外围防洪圈的滨外河市政道路，应做好防洪堤与内部竖向衔接，道路标高应以200年一遇洪水位为依据，结合城市景观道路的标高要低于外围防洪带顶标高9 m，同时为满足城市景观及排水要求，确定竖向管控标高为8.5 m。
承载城市交通功能、城市重要景观廊道以及满足城市安全的应急通道等道路，应以100年至200年一遇洪水位为基准，故确定管控标高为8 m。
社区市政道路、有亲水性要求的市政道路的一般商业居住区市政道路，主要考虑地块衔接和排水的要求，确定竖向管控标高为6.7 m，并做好亲水衔接。
雨水行泄通道、有植草沟和雨水花园相邻的城市道路，要通过合理的竖向设置，满足雨水接入海绵空间或设施，故道路标高不宜过高过低，结合具体海绵空间和设施，确定竖向管控标高为6.2 m。
不同类型道路竖向控制标高见表4。
3.6 海绵城市建设协调
表4 道路竖向控制标高确定
Table 4 Vertical control elevation of the roads
类别划分区域管控原则管控标准管控标高滨外河市政道路临外围防洪圈的市政道路做好防洪堤与规划区内部的衔接200年一遇8.5 m重要市政道路与外围城市景观道路平顺连接的道路、城市主干路、满足城市安全的应急通道保障城市正常功能运转200年一遇8 m一般商业、居住区道路社区市政道路、有亲水性要求的市政道路以竖向基准标高为基础、考虑居住、景观等多因素,合理确定标高50年一遇涝水位6.7 m海绵功能道路有植草沟和雨水花园相邻的城市道路、雨水行泄通道满足城市极端条件下的排水需求,海绵功能道路应做好与海绵空间、设施的衔接,实现雨水汇入保障海绵空间、设施发挥效果50年一遇涝水位6.2 m
从海绵城市建设理念出发，雨水排放应尊重原始地形，统筹从源头、过程、末端的全过程，协调建设用地、海绵绿色空间、海绵蓝色空间的竖向标高，最终达到源头收纳滞蓄、中途减速消能、末端弹性适应的雨水管控目标。
1)建设用地高区：从源头滞蓄消纳雨洪。地块内竖向根据下垫面空间分布、地下室范围、覆土厚度、高程关系等基本条件确定排水流向，使雨水从不透水地面或屋面排至海绵蓄水设施，最后溢流至雨水排水系统。
2)绿色空间中区：包括规划区内的公园绿地、社区公共绿地、附属绿地等。作为收纳雨水的公共空间，绿色空间标高应利于雨水滞留、传输、收集和蓄存，使雨水能够顺利流入绿色空间，发挥其净化功能，作为公共海绵体服务于周边建设用地。竖向保障雨水自然汇集、调蓄利用和安全排放，雨水溢流设施宜设置在其所在排水区下游或高程低点。
3)蓝色空间地区：包括规划区内部水系、湿地、小湿塘等，通过竖向规划发挥河道生态效益。在保河流防洪安全的基础上，充分发挥河道的净化功能、调蓄功能、景观功能。故其竖向标高要使周边建设用地和绿色空间雨水能够顺利排入蓝色空间，充分利用河道周边绿地及湿地中的调蓄容积，将其作为海绵体对水体进行雨洪调蓄，增加亲水节点，发挥河流的景观功能，海绵蓝绿空间协调见图2。
建设用地高区； 
绿色空间中区； 
蓝色空间低区。
图2 海绵蓝绿空间的竖向协调
Figure 2 Vertical coordination map of blue and green spaces in sponge space
4 结束语
结合海绵城市建设理念，从城市系统性的角度，通过分析城市防洪、内涝、排水、海绵空间与设施布局等影响因素，对南沙万顷沙联围重点片区竖向进行规划研究，得出以下几点启示：
1)确定规划区采用“外江大堤防洪(潮)+内部河涌排涝+地块重力排水”的模式建设“超级堤”以阻挡外江洪(潮)水，可满足城市的防洪排涝要求，保障城市安全。
2)依据防洪排涝模式，进行影响因素的综合分析并对城市不同雨洪条件进行模拟，明确制约城市竖向规划的关键因素，确定规划区竖向控制关键为内河排涝控制水位，规划区内河排涝控制水位为6.2 m，规划区竖向基准标高为6.7 m，经校核可满足极端洪涝情况。
3)科学分析场地与道路对竖向空间的需求，将场地分为核心地块、重要地块、一般居住地块、海绵功能地块；将道路分为滨外河市政道路、重要市政道路、一般商业居住区道路、海绵功能道路；明确不同场地与道路的划分依据、管控要求与标准，定量明确不同类型场地与道路的管控标高。
4)与海绵空间设施相协调，提出建设用地高区-绿色空间中区-蓝色空间地区的雨水排放模式，协调海绵蓝绿空间与建设用地之间的竖向衔接，满足海绵城市建设要求，支撑源头收纳滞蓄-中途减速消能-末端弹性适应的海绵体系。
5)本研究在海绵城市建设视角下，从系统性的角度统筹影响竖向方案的多种因素，基于规划区现状对规划区竖向标高进行科学分析确定，实现了海绵城市空间与设施竖向的友好衔接。在保障城市安全性的同时，满足海绵城市建设对场地、道路竖向的要求。本次实践对海绵城市系统性视角下的城市竖向规划编制有一定的借鉴意义。
[1] 章林伟, 牛璋彬, 张全, 等.浅析海绵城市建设的顶层设计[J]. 给水排水, 2017(9):2-6.
[2] 刘群. 浅谈城市规划中的竖向问题——以江西新余高新技术开发区西北片为例[J]. 上海城市规划, 2007(5):39-43.
[3] 徐詠久, 闫悦玲. 国家标准《防洪标准》GB 50201—94经建设部批准发布施行[J]. 水利技术监督，1995(2)：44-45.
[4] 张辰, 吕永鹏, 陈嫣, 等. 《城镇内涝防治技术规范》解读[J]. 给水排水, 2017, 43(8):55-59.
[5] 刘志敏, 卢继红, 黄兆玮, 等. 城市水系规划的竖向标高系统研究[J]. 人民珠江, 2015(4):38-41.