基于典型年法的海綿城市建設(shè)控制指標(biāo)研究

潘笑文, 徐得潛

(合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院, 安徽 合肥230009)

基于典型年法的海綿城市建設(shè)控制指標(biāo)研究

潘笑文, 徐得潛

(合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院, 安徽 合肥230009)

[目的] 探討海綿城市控制指標(biāo)年徑流總量控制率的確定方法，為海綿城市建設(shè)控制指標(biāo)的合理確定提供新的思路。[方法] 結(jié)合中國目前海綿城市建設(shè)相關(guān)規(guī)范及研究成果，分析關(guān)于年徑流總量控制目標(biāo)確定方法的合理性。以合肥市為例，分別采用長序列法、典型年法、外排徑流系數(shù)法、逐日水量平衡法對相關(guān)問題進(jìn)行研究，探討不同年徑流總量控制率對外排徑流系數(shù)的影響及不同規(guī)模雨水調(diào)蓄設(shè)施的實際控制效果。[結(jié)果] 提出控制指標(biāo)的典型年計算法，并總結(jié)了外排徑流系數(shù)隨年徑流總量控制率變大不能無限減小的規(guī)律，提出采用雨水利用有效容積這一指標(biāo)來校核年徑流總量控制率提高的適宜范圍。[結(jié)論] 典型年計算方法與雨水系統(tǒng)設(shè)計重現(xiàn)期相對應(yīng)。結(jié)合對實際雨水總量控制率的研究，可為海綿城市建設(shè)中徑流總量控制目標(biāo)的確定提供新的思路。

海綿城市; 年徑流總量控制率; 典型年法; 長序列法

文獻(xiàn)參數(shù)： 潘笑文, 徐得潛.基于典型年法的海綿城市建設(shè)控制指標(biāo)研究[J].水土保持通報，2017,37(1)：123-127.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.01.022; Pan Xiaowen, Xu Deqian. Research on control index in sponge city construction using typical hydrological year method[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(1)：123-127.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.01.022

確定低影響開發(fā)控制目標(biāo)與指標(biāo)是海綿城市建設(shè)的城市總體規(guī)劃階段中極為關(guān)鍵的一步，直接影響相關(guān)專業(yè)的協(xié)調(diào)與規(guī)劃內(nèi)容、控制指標(biāo)的分解與落實以及投入使用的最終效果?？刂浦笜?biāo)具體表現(xiàn)為徑流總量控制、徑流峰值控制、徑流污染控制、雨水資源化利用等。一般選擇徑流總量控制作為低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建的重要控制目標(biāo)[1]。

年徑流總量控制率是指通過自然和人工強(qiáng)化的滲透、調(diào)蓄、利用、蒸發(fā)、蒸騰等方式，場地內(nèi)累計全年得到控制(不外排)的雨量占全年總降雨量的比例[2]，理想狀態(tài)下以開發(fā)建設(shè)后徑流排放量接近開發(fā)建設(shè)前自然地貌時的徑流排放量為標(biāo)準(zhǔn)。2009年美國環(huán)保局頒布的“雨水徑流減排技術(shù)導(dǎo)則”中，徑流總量目標(biāo)為“控制95%年降雨場次”，即認(rèn)為年徑流總量控制率為95%時與未開發(fā)前的自然地貌年均下滲量一致[3]。

中國《海綿城市建設(shè)設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》[4](簡稱《指南》)中未對年徑流總量控制率的確定方法提出統(tǒng)一的要求，但提出，應(yīng)通過對排水系統(tǒng)總體評估、內(nèi)澇風(fēng)險評估等，明確低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)徑流總量控制目標(biāo)，并針對當(dāng)前不具備廣泛使用模型模擬法的階段，詳細(xì)介紹了按多年日降雨量排序的長序列計算方法確定控制指標(biāo)的步驟。本文擬通過介紹控制指標(biāo)的典型年計算方法，并研究年徑流總量控制率對外排徑流系數(shù)的定量影響，同時結(jié)合連續(xù)降雨情況分析指標(biāo)的實際年徑流總量控制率，以期為海綿城市建設(shè)控制指標(biāo)的合理確定提供新的思路，對建設(shè)項目的落實及最終效果起到把控作用。

1 研究方法

1.1 長序列計算法

長序列分析法以反映長期的降雨規(guī)律為目標(biāo)，對長序列日降雨量數(shù)據(jù)進(jìn)統(tǒng)計分析，并據(jù)此給出建設(shè)區(qū)域年徑流總量控制率推薦值?！吨改稀穼χ袊?00個城市1983—2012年日降雨量進(jìn)行了統(tǒng)計分析，扣除小降雨事件，將日降雨量由小到大進(jìn)行排序，統(tǒng)計小于某一降雨量的降雨總量(小于該降雨量的按真實雨量計算出降雨總量，大于該降雨量的按該降雨量計算出降雨總量，兩者累計總和)占總降雨量的比率，此比率即為年徑流總量控制率，對應(yīng)的降雨量(日值)即為設(shè)計降雨量。根據(jù)以上方法將中國大陸地區(qū)大致分為5個區(qū)，給出各區(qū)年徑流總量控制率的取值范圍，以供不具備長序列降雨數(shù)據(jù)的地區(qū)參考。

長序列分析法是目前中國在海綿城市建設(shè)總體規(guī)劃階段中確定控制指標(biāo)最為常用的方法，既可以根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄耆战涤炅康臄?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析得到年徑流總量控制指標(biāo)，也可以通過查詢徑流總量控制率分區(qū)圖得到。長序列分析法快捷高效，在中國雨水管網(wǎng)模型建立不完善的情況下具有較好的操作性?？梢钥闯?，目前對年徑流總量控制率這一指標(biāo)的理解主要集中在多年平均這一概念上，在此基礎(chǔ)上的長序列法采用多年日降雨量數(shù)據(jù)統(tǒng)一排序，并沒有明確體現(xiàn)“年控制”的概念。其次，中國雨水系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)采用重現(xiàn)期法，而長序列法無法與其一一對應(yīng)。同時，長序列法是通過日降雨量排序，按照控制年降雨量的比例來確定設(shè)計降雨量的，實際上打亂了日降雨過程的自然排序，在連續(xù)降雨事件中，由于雨水回用系統(tǒng)設(shè)計用水量不能完全排空蓄水池的日儲蓄量，造成了雨水外泄，因此，年徑流總量控制率這一指標(biāo)對年降雨量的實際控制效果仍需進(jìn)行探討。

1.2 典型年計算法

典型年法即按多年年降雨量作為尋找設(shè)計年的參數(shù)，選擇有代表性的年降水過程作為實際的降水?dāng)?shù)據(jù)輸入。中國雨水系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)采用重現(xiàn)期法，《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》[5](簡稱《技術(shù)規(guī)范》)中規(guī)定，雨水利用系統(tǒng)設(shè)計重現(xiàn)期不得小于1 a，宜按2 a確定?！冻鞘信潘こ桃?guī)劃規(guī)范》[6]中規(guī)定，重要干道、地區(qū)或短期積水能引起嚴(yán)重后果的地區(qū)，重現(xiàn)期宜采用3～5 a。同時，對于給定的城市建筑與小區(qū)，外排流量徑流系數(shù)、雨水徑流總量控制率及設(shè)計重現(xiàn)期三者之間存在一一對應(yīng)關(guān)系[7]。對設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不同的城區(qū)，當(dāng)年徑流總量基本一致時，年徑流總量控制率將隨著設(shè)計重現(xiàn)期的增大而減小，因此，結(jié)合設(shè)計重現(xiàn)期選取可靠的內(nèi)澇保證率對應(yīng)的典型年是合理的，綜合選擇設(shè)計重現(xiàn)期為2，3，5 a對應(yīng)的內(nèi)澇保證率，作為確定典型年的標(biāo)準(zhǔn)。

將多年降雨量以年為單位從小到大排序，統(tǒng)計小于某一年的降雨量占總降雨量比例為50%，65%，80%(設(shè)計重現(xiàn)期分別為2，3，5 a時的年份作為設(shè)計典型年，將該比率定義為海綿城市建設(shè)的內(nèi)澇保證率。內(nèi)澇保證率為50%的典型年實際上即為平均年，即當(dāng)年降雨量等于該地多年降雨量平均值時的年份。當(dāng)有2個以上年份的年降雨量值與設(shè)計典型年降雨量值比較接近時，應(yīng)按照年內(nèi)分配最不利的原則進(jìn)一步選擇確定，使得設(shè)計偏于安全[8]。將典型年內(nèi)日降雨量由小到大排序，統(tǒng)計小于某一降雨量的降雨總量占總降雨量的比率，即得出典型年法計算下的年徑流總量控制率及對應(yīng)的設(shè)計降雨量。

1.3 外排徑流系數(shù)計算

按照長序列法、典型年法計算的設(shè)計降雨量值來指導(dǎo)設(shè)計雨水利用規(guī)模，是以控制年均雨量徑流系數(shù)接近未開發(fā)前的狀況為目的的，現(xiàn)校核這一指標(biāo)對外排徑流系數(shù)，即形成高峰流量的歷時內(nèi)降雨強(qiáng)度與總降雨量強(qiáng)度之比的影響。由于影響因素復(fù)雜，目前都采用間接的方法推求洪峰流量徑流系數(shù)值，即用扣除平均損失強(qiáng)度的方法解決[9]，按照計算的雨水利用控制規(guī)模在小區(qū)基礎(chǔ)規(guī)模上進(jìn)行擴(kuò)建，并計算該小區(qū)應(yīng)對不同重現(xiàn)期暴雨的外排徑流系數(shù)：

(1)

式中：φm——流量徑流系數(shù)；μ——產(chǎn)流期間總損失強(qiáng)度,為入滲強(qiáng)度μ1與雨水利用強(qiáng)度μ2之和(mm/min)；A——設(shè)計暴雨強(qiáng)度(mm/min)；τ——設(shè)計降雨歷時，包括地面集水時間t1，管渠流行時間t2；n——暴雨強(qiáng)度衰減指數(shù);損失強(qiáng)度統(tǒng)一按下式計算[10]。

(2)

V=10HφcF

(3)

式中：α——綜合系數(shù)，取0.8；K——土壤滲透系數(shù)，取10-5m/s；J——水力坡度，取1.0；AS——有效下滲面積(hm2)；φc——綜合雨量徑流系數(shù)，按下墊面種類加權(quán)計算，取0.7；F——集水面積(hm2)；W——雨水利用有效容積，根據(jù)設(shè)計降雨歷時內(nèi)降雨量及蓄水池容積確定，并小于等于蓄水池容積(m3)；V——雨水利用設(shè)施容積(m3)；H——設(shè)計降雨量(mm)。

2 實例分析

采用合肥市1985—2014年共30 年日降雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行海綿城市建設(shè)控制指標(biāo)確定方法的研究，詳細(xì)分析了與不同設(shè)計重現(xiàn)期相對應(yīng)的典型年法的計算結(jié)果。以合肥市濱湖假日F-3居住小區(qū)為例研究不同年徑流總量控制率對外排徑流系數(shù)的定量影響，同時結(jié)合連續(xù)降雨情況分析指標(biāo)的實際年徑流總量控制率。

2.1 基本資料

合肥市位于安徽省中部，多年平均蒸發(fā)量1 514 mm，降水量984 mm，多年平均最大最小年降水量分別為1 506.1 mm(1991年)、502.7 mm(1978年)。未進(jìn)行低影響開發(fā)建設(shè)時，濱湖假日小區(qū)基礎(chǔ)規(guī)模如下：規(guī)劃總面積139 592m2，屋面面積25 126m2；綠地面積60 025m2；道路面積27 290m2；廣場面積14 696m2；停車場面積6 648 m2，有效下滲區(qū)域主要包括透水鋪磚式停車場、綠地面積。地面集水時間t1取15 min，管渠流行時間t2按照管渠最小流速0.75 m/s，匯流最長距離528 m計算，取11 min。根據(jù)《建排》[11]中有關(guān)小區(qū)用水量相關(guān)條例，該規(guī)劃區(qū)域綠地澆灌及道路、廣場澆灑用水取3.0 L/(m2.d)；水景補(bǔ)水量按日均蒸發(fā)量4.15 mm/(m2.d)計；車輛每周清洗1次，車輛數(shù)1 845輛，需水量13.18 m3/d；《技術(shù)規(guī)范》規(guī)定最高日設(shè)計用水量不宜小于集水面日雨水設(shè)計徑流量的40%，按兩者中較大值確定該小區(qū)日雨水利用量，雨天雨水利用量為0。

2.2 控制指標(biāo)的確定

按長序列計算法對合肥市近30 a日降雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，算得不同年徑流總量控制率對應(yīng)的設(shè)計降雨量并與《指南》、《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》)[12]中針對合肥地區(qū)的設(shè)計降雨量推薦值對比(見表1)。

表1 長序列法計算值與推薦值比較

可見，在相同的年徑流總量控制率下，利用長序列法根據(jù)近30 a算出的設(shè)計降雨量值和《指南》的計算結(jié)果基本一致，高于《標(biāo)準(zhǔn)》的計算結(jié)果，這是由于當(dāng)統(tǒng)計年限不同時，不同控制率下對應(yīng)的設(shè)計雨量會有差異[8]，各地區(qū)應(yīng)綜合考慮氣候變化的趨勢和周期性選擇合理的計算年限。根據(jù)年降雨量排序，分別選取內(nèi)澇保證率為50%，65%，80%時的典型年為2000，1998，2010年，按典型年法分別計算年徑流總量控制率及其對應(yīng)的設(shè)計降雨量。

表2 典型年法計算

雨水徑流總量控制率與內(nèi)澇保證率一一對應(yīng)。當(dāng)以徑流總量為控制目標(biāo)時，設(shè)計降雨量可用于確定低影響開發(fā)設(shè)施的設(shè)計規(guī)模[1]。由表2可見，年徑流總量控制率一定時，內(nèi)澇保證率越大的典型年對應(yīng)的需要控制的設(shè)計降雨量值越高，雨水利用設(shè)施規(guī)模加大。設(shè)計重現(xiàn)期從2～5 a，年徑流總量控制率分別為60%，85%時，設(shè)計降雨量提高了31.1%，45.3%；即雨水徑流總量變大時，隨著年徑流總量控制率變大，為減小外排徑流系數(shù)所需提高的雨水設(shè)施利用規(guī)模幅度也變大。同時，典型年計算法中，年徑流總量控制率及對應(yīng)的設(shè)計降雨量不是一組定值，其大小與選取的典型年及該年年內(nèi)降雨量分配有關(guān)，這與長序列法并不矛盾。將表1數(shù)據(jù)與表2進(jìn)行比較：按照長序列法確定年徑流總量控制率對應(yīng)的設(shè)計降雨量值高于平均年的情況，與典型年內(nèi)澇保證率65%時的計算結(jié)果基本一致。

典型年法較長序列法更具有針對性，在海綿城市建設(shè)規(guī)劃階段，可以結(jié)合建設(shè)區(qū)域重要性以及匯水地區(qū)類型、地形特點(diǎn)、雨水排水管網(wǎng)現(xiàn)狀和氣候條件等因素確定設(shè)計重現(xiàn)期，在易發(fā)生內(nèi)澇以及經(jīng)濟(jì)條件允許的區(qū)域，選擇設(shè)計重現(xiàn)期較大的典型年作為設(shè)計年。有條件的城市應(yīng)結(jié)合更長序列的降雨量數(shù)據(jù)，當(dāng)同一內(nèi)澇保證率下存在2個以上年份滿足設(shè)計典型年降雨量標(biāo)準(zhǔn)時，按照年內(nèi)分配最不利的原則選擇有代表性的典型年或者計算2個以上典型年，以確保計算結(jié)果具有更高的可靠性。

2.3 控制指標(biāo)對流量徑流系數(shù)的影響

根據(jù)長序列法不同年徑流總量控制率計算設(shè)計重現(xiàn)期分別為1，2，3，5 a產(chǎn)流期內(nèi)匯水面上的外排流量徑流系數(shù)如表3所示。

表3 不同年徑流總量控制率的外排徑流系數(shù)

由表3可見，一定范圍內(nèi)，相同的年徑流總量控制率指標(biāo)應(yīng)用于不同重現(xiàn)期降雨量時，外排徑流系數(shù)隨著降雨重現(xiàn)期的變大而變大；外排徑流系數(shù)不會隨著雨水利用規(guī)模的無限擴(kuò)大而不斷趨于變小，在2年一遇降雨條件下，年徑流總量控制率超過80%，即可達(dá)到外排徑流系數(shù)0.33，即當(dāng)雨水利用規(guī)模超過一定限值時，外排徑流量達(dá)到一個固定值，這是因為降雨歷時內(nèi)的暴雨量不足以填滿雨水利用設(shè)施，此時雨水調(diào)蓄設(shè)施的利用強(qiáng)度是由暴雨量決定的。

固定值隨設(shè)計重現(xiàn)期增大略有增幅，控制在0.33～0.35，且設(shè)計重現(xiàn)期越小時越早趨于穩(wěn)定，當(dāng)設(shè)計重現(xiàn)期超過5 a時，由于雨水利用設(shè)施可以實現(xiàn)充分利用，在年徑流總量控制率的現(xiàn)有范圍內(nèi)不存在固定值?？捎孟率龇椒ㄅ袛嗪螘r外排徑流系數(shù)趨于穩(wěn)定，并利用(1)式計算相應(yīng)的固定值：針對所選取不同降雨重現(xiàn)期的暴雨，存在一個雨水控制有效容積指標(biāo)，即式(2)中W，當(dāng)按公式(3)計算得海綿城市建設(shè)規(guī)模即雨水利用設(shè)施容積小于雨水利用有效容積W時，增大雨水利用規(guī)模對減少外排徑流系數(shù)的效果較好；而反之則達(dá)到了固定值，此時增加雨水利用規(guī)模對徑流系數(shù)的減少起不到作用，卻增加了雨水設(shè)施的建造、維護(hù)費(fèi)用，降低了雨水利用效益。

按長序列法、典型年法設(shè)計雨水利用規(guī)模，對5 a降雨重現(xiàn)期的外排徑流系數(shù)做進(jìn)一步分析可得：外排徑流系數(shù)相同的前提下，不同典型年與長系列法計算的年徑流總量控制率存在對應(yīng)關(guān)系：外排徑流系數(shù)為0.34時，按長系列法計算的年徑流總量控制率為85%，按設(shè)計重現(xiàn)期2 a的典型年計算為82%，按設(shè)計重現(xiàn)期5 a的典型年計算為78%，即用典型年法計算年徑流總量控制率時，其取值不同于長系列法，典型年重現(xiàn)期越長，控制率越小。

2.4 年徑流總量控制率校核

按照指南上的容積法確定該小區(qū)雨水利用設(shè)施規(guī)模，控制年徑流總量控制率85%時，各典型年法計算的雨水調(diào)蓄容積分別為2 481.9，3 156，3 605.6 m3，占各典型年集水面上年降雨量的2.9%，2.9%，2.8%。長序列法為3 048.7 m3，占集水面上多年平均降雨量3.1%。

《技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：雨水儲存設(shè)施的有效儲水容積不宜小于集水面重現(xiàn)期1～2 a日雨水設(shè)計徑流總量減去設(shè)計初期雨水棄流量[5]，按照合肥市1～2 a重現(xiàn)期最大日降雨量45.6～82.1 mm，初期雨水棄流量4 mm(連續(xù)降雨日不重復(fù)棄流)計算，該小區(qū)雨水儲存容積不宜小于1 625.9～3 052.5 m3?！都夹g(shù)規(guī)范》同時指出，直接計算法未考慮部分雨水溢流損失，也未折算流入處理設(shè)施的水，因此容積偏大。《合肥市建筑與小區(qū)雨水利用科研報告》[13]針對合肥市學(xué)校、小區(qū)、辦公樓等功能區(qū)，綜合考慮集水量與用水量的平衡建立費(fèi)用數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行分析，得出了蓄水池容積與集水面降雨量之比為2%～5%較為經(jīng)濟(jì)的結(jié)論。可見按典型年、長序列法進(jìn)行設(shè)計的雨水設(shè)施利用規(guī)?；緷M足要求。

《技術(shù)規(guī)范》中要求，回用系統(tǒng)最高日設(shè)計用水量不宜小于集水面日雨水設(shè)計徑流量的40%?？梢钥闯?，在連續(xù)降雨事件中，雨水日儲蓄量不能當(dāng)天回用完畢，對后續(xù)降雨的儲存造成了影響，因此，僅以年為單位計算是不夠的，現(xiàn)結(jié)合合肥市15 a日降雨量數(shù)據(jù)，采用逐日水量平衡法探討按典型年法、長序列法確定控制指標(biāo)的實際雨水控制率。利用Matlab編程計算設(shè)計重現(xiàn)期分別為2，3，5 a，設(shè)計年徑流總量控制率為85%條件下雨水利用規(guī)模的多年實際年徑流總量控制率并與長序列法計算結(jié)果比較。

表4 實際徑流總量控制率 %

注:下劃線是為了突出各典型年算法設(shè)計規(guī)模在該典型年中的實際控制率。

按典型年算法計算的調(diào)蓄規(guī)模在對應(yīng)的年份，實際的年徑流總量控制率基本在75%左右，可見在設(shè)計控制率85%條件下，以年為單位進(jìn)行雨水利用水量平衡分析，導(dǎo)致了計算的雨水利用量比實際能利用的雨水量多[14]。從平均值可以看出，典型年法在對應(yīng)年的實際雨水控制率與平均值基本一致。

按相同的計算步驟，得長序列算法年徑流總量控制率分別為60%，70%，75%，80%，85%時的多年平均實際雨水控制率分別為59.4%，66.1%，69.0，73.1，77.3。

可見，按控制率指標(biāo)設(shè)計的雨水利用規(guī)模實際上不能達(dá)到設(shè)計的年徑流總量控制率，這是因為在大暴雨及連續(xù)降雨事件中，由于日雨水利用量不足以排空蓄水池而產(chǎn)生了雨水棄流量，從而導(dǎo)致實際年徑流總量控制率偏小。隨著雨水利用規(guī)模的增大，實際控制率上升幅度緩慢，且與設(shè)計的年徑流總量控制率指標(biāo)差值變大。

利用程序計算的控制率是實際意義上的年徑流總量控制率，即場地內(nèi)累計全年得到控制的雨量占全年總降雨量的比例。而《指南》中的控制指標(biāo)，即按照長序列法和典型年法計算的年徑流總量控制率指標(biāo)以控制外排徑流系數(shù)為出發(fā)點(diǎn)，確定雨水利用規(guī)模為主要目的，并沒有考慮到日雨水回用量是有限度的，這2個年徑流總量控制率的概念是存在差異的。通過分析可以看到，在設(shè)計規(guī)模已經(jīng)較大的條件下繼續(xù)提高雨水利用規(guī)模，對雨水總量控制率的提高幅度有限，提高控制率的成本卻很高。因此，在大強(qiáng)度降雨頻次低的地區(qū)，應(yīng)考慮選取控制率80%甚至75%或更低的控制指標(biāo)，同時結(jié)合雨水利用效益、建設(shè)、維護(hù)成本進(jìn)行綜合效益分析后決定。

3 討論與結(jié)論

(1) 典型年計算法通過對最具有代表性年份的日降雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，計算結(jié)果體現(xiàn)了年徑流總量控制率的概念，并與雨水系統(tǒng)設(shè)計重現(xiàn)期相對應(yīng)。

(2) 外排徑系數(shù)隨著年徑流總量控制率的擴(kuò)大達(dá)到一個固定值，當(dāng)設(shè)計重現(xiàn)期小于5 a時，這一特征尤為明顯，固定值可用文中(1)式計算，通常在0.33～0.35范圍內(nèi)。同時，可以計算針對特定重現(xiàn)期降雨的雨水利用有效容積指標(biāo)，從而判斷年徑流總量控制率的最大效益區(qū)間。當(dāng)設(shè)計重現(xiàn)期為5 a以內(nèi)時，年徑流總量控制率在75%～80%區(qū)間更具有合理性。當(dāng)設(shè)計重現(xiàn)期大于5 a時，年徑流總量控制率可適當(dāng)增大，設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)、下墊面條件、降雨過程線、雨水設(shè)施利用規(guī)模等因素決定合理的年徑流總量控制率指標(biāo)，以獲得內(nèi)澇防治與雨水利用的最大效益。

(3) 隨著年徑流總量控制率的增大，實際雨量控制率上升的幅度是有限的。以削減徑流峰值為目的控制指標(biāo)，沒有考慮到日雨水利用量的限值，導(dǎo)致了實際雨水利用率偏小，且隨著雨水利用規(guī)模增大而愈發(fā)明顯。設(shè)計中應(yīng)考慮提高控制率的成本，結(jié)合雨水利用效益分析最優(yōu)設(shè)計控制率。

(4) 海綿城市規(guī)劃指標(biāo)的確定可以從2個角度出發(fā)：以雨水利用或控制徑流污染為主要控制目標(biāo)時，通過總量控制率計算外排徑流系數(shù)指標(biāo)；以控制內(nèi)澇為主要目標(biāo)時，通過控制給定重現(xiàn)期降雨事件的外排徑流系數(shù)，計算總量控制率。同時，有條件的地區(qū)，應(yīng)結(jié)合城市管網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)狀，綜合考慮控制指標(biāo)對管網(wǎng)設(shè)計流量的影響，分析雨水利用成本，市政管網(wǎng)系統(tǒng)的改造、維護(hù)成本，深入研究包括經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益在內(nèi)的雨水利用效益，依此選擇最優(yōu)的建設(shè)規(guī)劃指標(biāo)。

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Research on Control Index in Sponge City Construction Using Typical Hydrological Year Method

PAN Xiaowen, XU Deqian

(CollegeofCivilandHydraulicEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei,Anhui230009,China)

[Objective] The determination method for total annual runoff volume is investigated in order to provide a new idea for the determination of control index of sponge city construction. [Methods] Combining with the relevant standards and research achievements in the construction of sponge city in China, the rationality about the method to determine the total annual runoff volume control at present are analyzed. Hefei City was taken as an case to discuss relevant problems using typical hydrological year method, long-term runoff serials method, runoff coefficient method and daily water balance method. The effect of variation of runoff control rate on control targets and the actual rainfall control of rainwater storage facilities in different scales were explored. [Results] This paper proposes a typical hydrological year method, and finds that the runoff control rate cannot be unlimitedly reduced with the rise of total annual runoff volume control target. The effective volume of rainwater utilization can be used to check the suitable range of total annual runoff control. [Conclusion] The typical hydrological year method, combining well with the design return period of rainwater system and its application in studing actual rain volume control, provides a new idea for the determination of runoff volume control in sponge city construction.

sponge city; total runoff volume control; typical hydrological year method; long-term runoff serials method

2016-05-29

2016-06-23

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項資金資助“城市內(nèi)澇風(fēng)險評估與雨水排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計研究” (21920150505)

潘笑文(1991—),女(漢族),遼寧省大連市人,碩士研究生,研究方向為城鎮(zhèn)給水排水工程與技術(shù)。E-mail:Panxw0926@163.com。

徐得潛(1960—),男(漢族),安徽省青陽市人,博士,教授,主要從事水資源利用與水環(huán)境保護(hù),建筑給水排水工程,給水排水工程優(yōu)化規(guī)劃與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究。E-mail:xudeqian60@163.com。

B

1000-288X(2017)01-0123-05

TU992