上海复旦规划建筑设计研究院有限公司 上海.杨浦 200433
摘要：以某新城开发为例，通过构建现状模型、传统开发模型、低影响开发模型，分析比较新城LID设施布局以及优化方法，提出相关参数选择，最终得到LID优化方案。模拟结果显示，通过在区域构建一定比例的LID设施，可以有效降低径流量，满足海绵城市建设需求。
关键字：海绵城市，LID，SWMM模型
低影响开发（Low Impact Development，LID），是20世纪90年代在美国提出的一套系统的雨水管理体系，其核心思想是通过采用多种分散的源头控制措施，维持城市开发后的水文特征与开发前一致。目前SWMM（Storm Water Management Model）广泛应用于城市降雨径流模拟方面，同时可对LID设施布局及效果进行有效评价。运用SWMM的LID模块，通过对城市雨水低影响开发利用技术的选择和组合，指标化定量落地布局各类雨水开发利用技术，指导城市开发中LID设施布局。
研究区域概况
研究区为围绕某新建高铁站建立的高铁新城，规划结构为：—带、两轴、四区、多节点。一带：舞阳河及其两侧绿地形成的滨河景观带；两轴：贯穿高铁商务区及传统区域的两条开放空间轴线；四区：高铁站片区，商务区片区，传统村落片区及宜居片区；多节点：包括高铁广场节点、行政办公节点、中心广场节点及侗寨广场节点等。规划去高标准建设要求对海绵城市理念的融入提供了有利条件。
2 研究方法
2.1 LID规划目标
借鉴LID理念，结合研究区域实地情况，构建排水管网与雨水源头控制措施总量和峰值流量，降低内涝风险，同时将雨水资源进行有效利用。根据《海绵城市建设指南》及相关规划的要求，本次研究LID规划目标为：开发建设后研究区域年径流总量不大于现状值，分别比较开发建设前、常规开发、低影响开发下不同情境年径流总量控制情况。
2.2 研究总体思路
首先评估研究区域现状水文特征，结合其径流系数，根据研究区域规划，综合空间布局、考虑经济性、景观要求、维护管理等因素，进行LID初步布局，模型评估；分析比较评估结果，调整LID布局，多次进行模拟，最终得到LID布局方案。
2.3 构建模型
本次研究构建三种不同情境模型：包括（1）现状模型，即基于现状下垫面的模拟。（2）常规开发模型，即按传统模式进行开发建设，不采用LID设施。（3）LID模型，即在建设中采用LID设施进行开发建设。
2.4 设计降雨
根据暴雨强度公式生成0.5~10年短历时芝加哥雨型设计降雨。因为模拟的是短历时降雨，估忽略蒸发损失。
3 模拟结果及分析
3.1 模型构建
依据规划图，对规划范围进行概化后得到44个子汇水区，总面积约255ha，42个汇接点，6个排放口，42段管渠，管渠总长约26740m。结合规划图及实地现场调研，对现状进行建模分析。模拟采用SWMM提供的HORTON方法模拟下渗。该方法是根据经验观测，说明下渗呈指数降低，在整个长期降雨时间过程中，从初始最大速率到最小速率。该方法需要的输入参数包括最大和最小下渗速率，描述速率怎样随时间下降的衰减系数，以及完全饱和土壤被彻底排干需要的时间（用于计算旱季下渗速率的恢复）。
3.2 现状模型
对现状用地采用SWMM建模，不渗透性参数由现状土地利用规划图及遥感数据解析所得，利用设计降雨进行模拟，得到现状模拟结果如下：
3.3 常规开发模型
按照常规开发模式对高铁新城进行径流模拟，按照高铁新城远景规划图及SWMM手册选定和概化子汇水区的水文水力参数。因为模拟的是短历时降雨，估忽略蒸发损失。
3.4 低影响开发模型
高铁新城落实海绵城市理念的核心是在落实低影响设施的类型和规模。各项LID设施具有不同的功效特点和施工要求，应与区域总体规划协调，满足不同下垫面的要求。因此，因地制宜，针对不同区域、下垫面特点，采用多种LID工程措施协调，控制径流。各项LID设施配合，满足市政排水、雨水收集利用的要求，同时充分利用土地资源，起到景观效果。
最新版本SWMM中新增雨落管断接这种LID设施，目前可模拟８种常见的LID设施。LID设施的定义方式有两种：子汇水区层面和场地层面。子汇水层面定义适宜较大区域的LID设施模拟，且实际操作方便，场地层面定义可使场地内雨水进出流路径可视化，适用于小地块的LID组合系统雨洪控制效果模拟。本次规划采用场地层面定义的方式进行模拟。LID通常为多种控制技术的组合，综合处理场地中的径流，其到渗、滞、蓄、净、用、排的功效，同时满足景观的需求。多种技术组合可以产生多种LID工程措施，其中生物滞留池、雨水花园、绿色屋顶等均为常见的LID措施。各类LID设施具有不同的性能，同时成本、构造、试用条件均不同。通过对指南中的LID措施的筛选，结合高铁新城实际情况，选取生物滞留池、雨水花园、绿色屋顶、渗渠、透水路面、雨水桶作为重点推广的LID措施，并进行径流控制模拟。对于LID措施的各项基本参数，参考相关文献和资料，根据贵州地区地质土壤特征，按照下表进行配置。
新城区域部分建筑屋顶可采用绿色屋顶，停车场与广场采用透水砖铺设，周边绿地采用下沉式绿地，建设生物滞留设施、雨水花园，广场两侧排水边沟采用植被草沟输送雨水径流。停车场建设地下雨水收集池与雨水收集模块，收集回用该区域雨水，雨水径流组织路径所示。
生物滞留措施作为主要配置LID设施，有效削减径流量，对洪峰具有延时效果，景观效果较好，同时对雨水水质提升也有一定效果，研究区域属于开发区，居住面积较小，区内生物滞留池选择按照小面积分散式布置。选择于道路两侧及广场外围布置渗渠，其径流控制效果良好，实施中需考虑其结构限制。透水路面根据其透水性能具有较大选择空间，一般入渗速率较低，控制低重现期降雨效果明显，可广泛用于人行道、非机动车道及停车场等多种场所。
结合区域开发单元的相关规划，参考国家及铜仁市相关标准规范，借鉴国内其他地区的海绵城市综合管理要求，对低影响开发指标赋值。各子汇水单元应根据指标要求建设低影响开发设施，确保开发单元低影响开发目标的实现。
3.5 模型结果分析
根据现状模型、传统开发模型、LID开发模型，分析其入渗、地表蓄水及径流百分比。
按照目标规划取值进行建模可知，传统开发模式以快速排水为主，未进行LID配置，雨水径流量和峰值流量显著增大，在LID开发模式，可以使规划开发后水文状态尽量接近甚至优于开发前，径流总量接近开发前，达到LID目标。LID措施可增强场地内雨水径流的入渗量和地表蓄水，从而可有效降低雨水径流总量，有效补充地下水、减轻城市洪涝灾害。对收集的雨水进行资源化利用可以节约地区的水资源，并且LID的削减面源污染的能力也将对发地区的水环境产生积极作用。
4 规划结论
采用SWMM模型，可以有效模拟城市水文状态，为规划建设及LID布局提供参考。因地制宜，根据不同地区要求合理选择配置LID措施，满足径流及污染控制需要。
LID设施有效控制低重现期降雨，可作为海绵城市建设有力措施。
参考文献
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寇殿良.基于SWMM模型下的海绵城市开发应用[J].广西城镇建设，2015
论文作者:孙天一
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/17
标签：径流论文; 雨水论文; 模型论文; 设施论文; 海绵论文; 区域论文; 城市论文; 《基层建设》2016年第34期论文;