西咸新建小區(qū)海綿城市方案設(shè)計(jì)分析

常元莉

（北京雨人潤(rùn)科生態(tài)技術(shù)有限責(zé)任公司，北京100044）

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于陜西省西咸新區(qū)，該地區(qū)多年平均降水量約460mm，年均蒸發(fā)量約1065mm。降雨多集中于夏季，多以暴雨形式出現(xiàn)，易造成洪、澇和水土流失等自然災(zāi)害，其它季節(jié)又較干旱，故應(yīng)用海綿城市理念，對(duì)地塊雨水進(jìn)行原地消納、收集和控制十分必要。本項(xiàng)目在進(jìn)行海綿專項(xiàng)設(shè)計(jì)時(shí)，已完成了總建筑、室外景觀、室外給排水等專業(yè)施工圖設(shè)計(jì)，因此本次海綿專項(xiàng)低影響開發(fā)設(shè)計(jì)有充分結(jié)合各專業(yè)情況。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

根據(jù)《西咸新區(qū)涇河新城海綿城市重點(diǎn)區(qū)詳細(xì)規(guī)劃》要求，本地塊設(shè)計(jì)目標(biāo)如下：（1）徑流總量控制率的控制目標(biāo)為80%，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)降雨量為16.9mm；（2）SS 削減率50%；（3）3 年一遇管網(wǎng)排水標(biāo)準(zhǔn)；（4）30 年一遇內(nèi)澇標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 場(chǎng)地分析

2.2.1 場(chǎng)地條件。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)范圍約4ha，用地類型包括建筑屋面、綠地、道路、以及鋪裝、停車位、活動(dòng)廣場(chǎng)等，綠地面積較大。綠地率為49.39%，場(chǎng)地綜合徑流系數(shù)為0.52。場(chǎng)地整體較為平坦，略呈北高南低之勢(shì)，場(chǎng)地兩個(gè)低點(diǎn)分別位于小區(qū)入口和活動(dòng)廣場(chǎng)南側(cè)。

2.2.2 管網(wǎng)條件。崇文莊園項(xiàng)目C 地塊采用雨污分流。根據(jù)地塊室外雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)資料可知，地塊雨水管網(wǎng)最終由東側(cè)排入正陽(yáng)大道市政雨水管網(wǎng)。

2.2.3 徑流情況。屋面雨水通過雨落管直接外排至散水，漫流到綠地及道路上，經(jīng)管網(wǎng)收集后排到東側(cè)市政管網(wǎng)。地塊道路整體坡向從北向南，在區(qū)內(nèi)南側(cè)活動(dòng)廣場(chǎng)南側(cè)為最低點(diǎn)，暴雨時(shí)，易成為內(nèi)澇積水風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)；東側(cè)局部區(qū)域出現(xiàn)低洼點(diǎn)，暴雨時(shí)，有短時(shí)間積水風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 技術(shù)路線圖

2.3 設(shè)計(jì)思路

本次設(shè)計(jì)結(jié)合區(qū)域用地情況，地庫(kù)邊界及雨水組織情況，進(jìn)行低影響開發(fā)設(shè)計(jì)，主要采用不同蓄水深度雨水花園、下沉綠地以及雨水桶等低影響開發(fā)設(shè)施。技術(shù)路線如圖1 所示。

2.4分區(qū)計(jì)算

2.4.1 匯水分區(qū)。結(jié)合設(shè)計(jì)地形條件和管網(wǎng)條件，將地塊劃分成如圖2 所示4 個(gè)匯水分區(qū)。

圖2 地塊匯水分區(qū)圖

2.4.2 控制雨量計(jì)算。根據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》推薦中推薦的容積法計(jì)算得到地塊總設(shè)計(jì)目標(biāo)調(diào)蓄容積，各分區(qū)設(shè)計(jì)目標(biāo)控制容積如表1 所示。

表1 各匯水區(qū)需控制容積表

2.4.3 設(shè)施布置。結(jié)合建筑、道路、普通鋪裝及消防登高區(qū)等硬化場(chǎng)地空間分布，兼顧車庫(kù)輪廓邊界范圍及車庫(kù)頂結(jié)構(gòu)做法,因地制宜的布設(shè)LID 設(shè)施，本項(xiàng)目采用的LID 設(shè)施包括下沉綠地、雨水花園、雨水桶等。保證硬化地面匯水優(yōu)先進(jìn)入LID 設(shè)施內(nèi)滯蓄，平面布置如圖3 所示。

圖3 海綿設(shè)施平面布置圖

2.4.4 設(shè)計(jì)目標(biāo)達(dá)標(biāo)計(jì)算。

2.4.4.1 年徑流總量控制率達(dá)標(biāo)計(jì)算。根據(jù)匯水分區(qū)用地特征，結(jié)合需控制設(shè)計(jì)降雨量，進(jìn)行LID 雨水設(shè)施布置，計(jì)算得到匯水區(qū)實(shí)際容積如表2 所示。

表2 匯水區(qū)實(shí)際控制容積表

由以上計(jì)算結(jié)果可知，地塊需要控制雨量總?cè)莘e為350.1m3,設(shè)置LID 設(shè)施后實(shí)際可調(diào)控容積為496.35m3,對(duì)應(yīng)控制的降雨量為22.66mm, 對(duì)應(yīng)年徑流總量控制率綜合達(dá)到88.8%，滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)要求（徑流總量控制率的控制目標(biāo)為80%，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)降雨量為16.9mm）。

2.4.4.2 SS 去除率達(dá)標(biāo)計(jì)算。根據(jù)單項(xiàng)設(shè)施對(duì)SS 平均去除率及各子匯水區(qū)實(shí)際年徑流總量控制率，計(jì)算得到各子匯水區(qū)對(duì)SS 總量去除率可達(dá)到79.17%，滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)50%的要求。

3 SWWM 模型模擬

3.1 模型構(gòu)建

SWMM 模型構(gòu)建主要包括模型概化、數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)檢查和模型設(shè)定等，并應(yīng)根據(jù)模型尺度及應(yīng)用目的，確定模型概化范圍、內(nèi)容和程度。本次搭建該項(xiàng)目模型的建模數(shù)據(jù)主要是地形數(shù)據(jù)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)等，對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，保證數(shù)據(jù)具有較高的精度。然后根據(jù)模型構(gòu)建目標(biāo)，即區(qū)域管網(wǎng)排水能力、徑流控制效果的評(píng)估，構(gòu)建設(shè)置LID 設(shè)施前后，場(chǎng)地降雨、產(chǎn)匯流及管網(wǎng)出流模型。

3.2 模型參數(shù)設(shè)置

3.2.1 LID 參數(shù)設(shè)置。本項(xiàng)目設(shè)置LID 設(shè)施有雨水花園（有效效蓄深度1 型15cm、2 型25cm）、下沉式綠地（有效蓄水深度1 型10cm、2 型15cm）、雨水桶（單個(gè)有效蓄水容積0.5m3）。

3.2.2 降雨參數(shù)設(shè)置。在時(shí)間序列中輸入西咸當(dāng)?shù)?017 年的全年實(shí)測(cè)分鐘級(jí)降雨數(shù)據(jù)，篩選出大于目標(biāo)設(shè)計(jì)降雨量（16.9mm）的降雨數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，篩選的降雨場(chǎng)次為8 月20 日降雨量為18mm，最大降雨強(qiáng)度72mm/h,降雨持續(xù)時(shí)間1h42min。

3.2.3 入滲參數(shù)設(shè)置。本項(xiàng)目入滲模型選擇Hotton 模型,根據(jù)參考文獻(xiàn)資料[1]設(shè)置入滲模型參數(shù)，滲透模型的最大入滲率取3.2mm/h,最小入滲率0.5mm/h，入滲衰減系數(shù)為4/h，干燥周期為7 天。

3.2.4 其它參數(shù)設(shè)置。根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)方案、現(xiàn)狀資料、文獻(xiàn)資料[2]和模擬需求，設(shè)置各子分區(qū)參數(shù)（設(shè)置LID 設(shè)施前后）、蒸發(fā)參數(shù)、匯流模型參數(shù)[3]、時(shí)間步長(zhǎng)等相關(guān)模型參數(shù)。

3.3 模擬結(jié)果

采用當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)18mm 降雨，對(duì)地塊有無(wú)設(shè)置LID 設(shè)施分別進(jìn)行模擬[4]，得到模擬結(jié)果：設(shè)置LID 前后設(shè)施情況下雨水管網(wǎng)外排量分別為328m3和37m3，該場(chǎng)降雨產(chǎn)生的雨水總量為720.81m3,該場(chǎng)降雨徑流總量控制率為94.87%,滿足控制目標(biāo)中80%年徑流總量控制率要求。同時(shí)，在設(shè)置LID 前后設(shè)施情況下模擬得到排口徑流峰值流量分別為122.55L/s,和12.59L/s,可見徑流峰值削減明顯。（圖4）

圖4 設(shè)置LID 設(shè)施前后排口出流過程曲線

4 結(jié)論

在新建地塊小區(qū)充分運(yùn)用低影響開發(fā)的海綿城市設(shè)計(jì)理念，因地制宜的設(shè)置LID 設(shè)施，能有效的分?jǐn)偝鞘袕搅髁?，?shí)現(xiàn)地塊年徑流總量的控制，達(dá)到規(guī)劃控制要求。同時(shí)，應(yīng)用SWMM 模型可有效評(píng)估區(qū)域海綿改造徑流控制效果。經(jīng)SWMM 模型模擬驗(yàn)證，本項(xiàng)目徑流總量和峰值流量均有一定的削減效果，對(duì)于18mm 左右的降雨，徑流場(chǎng)次控制率可達(dá)到90%以上，徑流控制效果顯著。