西咸新建小區海綿城市方案設計分析

常元莉

（北京雨人潤科生態技術有限責任公司，北京100044）

1 項目概況

本項目位于陜西省西咸新區，該地區多年平均降水量約460mm，年均蒸發量約1065mm。降雨多集中于夏季，多以暴雨形式出現，易造成洪、澇和水土流失等自然災害，其它季節又較干旱，故應用海綿城市理念，對地塊雨水進行原地消納、收集和控制十分必要。本項目在進行海綿專項設計時，已完成了總建筑、室外景觀、室外給排水等專業施工圖設計，因此本次海綿專項低影響開發設計有充分結合各專業情況。

2 方案設計

2.1 設計目標

根據《西咸新區涇河新城海綿城市重點區詳細規劃》要求，本地塊設計目標如下：（1）徑流總量控制率的控制目標為80%，對應設計降雨量為16.9mm；（2）SS 削減率50%；（3）3 年一遇管網排水標準；（4）30 年一遇內澇標準。

2.2 場地分析

2.2.1 場地條件。本項目設計范圍約4ha，用地類型包括建筑屋面、綠地、道路、以及鋪裝、停車位、活動廣場等，綠地面積較大。綠地率為49.39%，場地綜合徑流系數為0.52。場地整體較為平坦，略呈北高南低之勢，場地兩個低點分別位于小區入口和活動廣場南側。

2.2.2 管網條件。崇文莊園項目C 地塊采用雨污分流。根據地塊室外雨水管網設計資料可知，地塊雨水管網最終由東側排入正陽大道市政雨水管網。

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，經管網收集后排到東側市政管網。地塊道路整體坡向從北向南，在區內南側活動廣場南側為最低點，暴雨時，易成為內澇積水風險點；東側局部區域出現低洼點，暴雨時，有短時間積水風險。

圖1 技術路線圖

2.3 設計思路

本次設計結合區域用地情況，地庫邊界及雨水組織情況，進行低影響開發設計，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設施。技術路線如圖1 所示。

2.4分區計算

2.4.1 匯水分區。結合設計地形條件和管網條件，將地塊劃分成如圖2 所示4 個匯水分區。

圖2 地塊匯水分區圖

2.4.2 控制雨量計算。根據《海綿城市建設技術指南》推薦中推薦的容積法計算得到地塊總設計目標調蓄容積，各分區設計目標控制容積如表1 所示。

表1 各匯水區需控制容積表

2.4.3 設施布置。結合建筑、道路、普通鋪裝及消防登高區等硬化場地空間分布，兼顧車庫輪廓邊界范圍及車庫頂結構做法,因地制宜的布設LID 設施，本項目采用的LID 設施包括下沉綠地、雨水花園、雨水桶等。保證硬化地面匯水優先進入LID 設施內滯蓄，平面布置如圖3 所示。

圖3 海綿設施平面布置圖

2.4.4 設計目標達標計算。

2.4.4.1 年徑流總量控制率達標計算。根據匯水分區用地特征，結合需控制設計降雨量，進行LID 雨水設施布置，計算得到匯水區實際容積如表2 所示。

表2 匯水區實際控制容積表

由以上計算結果可知，地塊需要控制雨量總容積為350.1m3,設置LID 設施后實際可調控容積為496.35m3,對應控制的降雨量為22.66mm, 對應年徑流總量控制率綜合達到88.8%，滿足設計目標要求（徑流總量控制率的控制目標為80%，對應設計降雨量為16.9mm）。

2.4.4.2 SS 去除率達標計算。根據單項設施對SS 平均去除率及各子匯水區實際年徑流總量控制率，計算得到各子匯水區對SS 總量去除率可達到79.17%，滿足設計目標50%的要求。

3 SWWM 模型模擬

3.1 模型構建

SWMM 模型構建主要包括模型概化、數據錄入、數據檢查和模型設定等，并應根據模型尺度及應用目的，確定模型概化范圍、內容和程度。本次搭建該項目模型的建模數據主要是地形數據、管網數據、氣象數據等，對數據質量進行評估，保證數據具有較高的精度。然后根據模型構建目標，即區域管網排水能力、徑流控制效果的評估，構建設置LID 設施前后，場地降雨、產匯流及管網出流模型。

3.2 模型參數設置

3.2.1 LID 參數設置。本項目設置LID 設施有雨水花園（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（單個有效蓄水容積0.5m3）。

3.2.2 降雨參數設置。在時間序列中輸入西咸當地2017 年的全年實測分鐘級降雨數據，篩選出大于目標設計降雨量（16.9mm）的降雨數據進行模擬，篩選的降雨場次為8 月20 日降雨量為18mm，最大降雨強度72mm/h,降雨持續時間1h42min。

3.2.3 入滲參數設置。本項目入滲模型選擇Hotton 模型,根據參考文獻資料[1]設置入滲模型參數，滲透模型的最大入滲率取3.2mm/h,最小入滲率0.5mm/h，入滲衰減系數為4/h，干燥周期為7 天。

3.2.4 其它參數設置。根據實際設計方案、現狀資料、文獻資料[2]和模擬需求，設置各子分區參數（設置LID 設施前后）、蒸發參數、匯流模型參數[3]、時間步長等相關模型參數。

3.3 模擬結果

采用當地實時18mm 降雨，對地塊有無設置LID 設施分別進行模擬[4]，得到模擬結果：設置LID 前后設施情況下雨水管網外排量分別為328m3和37m3，該場降雨產生的雨水總量為720.81m3,該場降雨徑流總量控制率為94.87%,滿足控制目標中80%年徑流總量控制率要求。同時，在設置LID 前后設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 設置LID 設施前后排口出流過程曲線

4 結論

在新建地塊小區充分運用低影響開發的海綿城市設計理念，因地制宜的設置LID 設施，能有效的分攤城市徑流量，實現地塊年徑流總量的控制，達到規劃控制要求。同時，應用SWMM 模型可有效評估區域海綿改造徑流控制效果。經SWMM 模型模擬驗證，本項目徑流總量和峰值流量均有一定的削減效果，對于18mm 左右的降雨，徑流場次控制率可達到90%以上，徑流控制效果顯著。