西咸新建小区海绵城市方案设计分析

常元莉

（北京雨人润科生态技术有限责任公司，北京100044）

1 项目概况

本项目位于陕西省西咸新区，该地区多年平均降水量约460mm，年均蒸发量约1065mm。降雨多集中于夏季，多以暴雨形式出现，易造成洪、涝和水土流失等自然灾害，其它季节又较干旱，故应用海绵城市理念，对地块雨水进行原地消纳、收集和控制十分必要。本项目在进行海绵专项设计时，已完成了总建筑、室外景观、室外给排水等专业施工图设计，因此本次海绵专项低影响开发设计有充分结合各专业情况。

2 方案设计

2.1 设计目标

根据《西咸新区泾河新城海绵城市重点区详细规划》要求，本地块设计目标如下：（1）径流总量控制率的控制目标为80%，对应设计降雨量为16.9mm；（2）SS 削减率50%；（3）3 年一遇管网排水标准；（4）30 年一遇内涝标准。

2.2 场地分析

2.2.1 场地条件。本项目设计范围约4ha，用地类型包括建筑屋面、绿地、道路、以及铺装、停车位、活动广场等，绿地面积较大。绿地率为49.39%，场地综合径流系数为0.52。场地整体较为平坦，略呈北高南低之势，场地两个低点分别位于小区入口和活动广场南侧。

2.2.2 管网条件。崇文庄园项目C 地块采用雨污分流。根据地块室外雨水管网设计资料可知，地块雨水管网最终由东侧排入正阳大道市政雨水管网。

2.2.3 径流情况。屋面雨水通过雨落管直接外排至散水，漫流到绿地及道路上，经管网收集后排到东侧市政管网。地块道路整体坡向从北向南，在区内南侧活动广场南侧为最低点，暴雨时，易成为内涝积水风险点；东侧局部区域出现低洼点，暴雨时，有短时间积水风险。

图1 技术路线图

2.3 设计思路

本次设计结合区域用地情况，地库边界及雨水组织情况，进行低影响开发设计，主要采用不同蓄水深度雨水花园、下沉绿地以及雨水桶等低影响开发设施。技术路线如图1 所示。

2.4分区计算

2.4.1 汇水分区。结合设计地形条件和管网条件，将地块划分成如图2 所示4 个汇水分区。

图2 地块汇水分区图

2.4.2 控制雨量计算。根据《海绵城市建设技术指南》推荐中推荐的容积法计算得到地块总设计目标调蓄容积，各分区设计目标控制容积如表1 所示。

表1 各汇水区需控制容积表

2.4.3 设施布置。结合建筑、道路、普通铺装及消防登高区等硬化场地空间分布，兼顾车库轮廓边界范围及车库顶结构做法,因地制宜的布设LID 设施，本项目采用的LID 设施包括下沉绿地、雨水花园、雨水桶等。保证硬化地面汇水优先进入LID 设施内滞蓄，平面布置如图3 所示。

图3 海绵设施平面布置图

2.4.4 设计目标达标计算。

2.4.4.1 年径流总量控制率达标计算。根据汇水分区用地特征，结合需控制设计降雨量，进行LID 雨水设施布置，计算得到汇水区实际容积如表2 所示。

表2 汇水区实际控制容积表

由以上计算结果可知，地块需要控制雨量总容积为350.1m3,设置LID 设施后实际可调控容积为496.35m3,对应控制的降雨量为22.66mm, 对应年径流总量控制率综合达到88.8%，满足设计目标要求（径流总量控制率的控制目标为80%，对应设计降雨量为16.9mm）。

2.4.4.2 SS 去除率达标计算。根据单项设施对SS 平均去除率及各子汇水区实际年径流总量控制率，计算得到各子汇水区对SS 总量去除率可达到79.17%，满足设计目标50%的要求。

3 SWWM 模型模拟

3.1 模型构建

SWMM 模型构建主要包括模型概化、数据录入、数据检查和模型设定等，并应根据模型尺度及应用目的，确定模型概化范围、内容和程度。本次搭建该项目模型的建模数据主要是地形数据、管网数据、气象数据等，对数据质量进行评估，保证数据具有较高的精度。然后根据模型构建目标，即区域管网排水能力、径流控制效果的评估，构建设置LID 设施前后，场地降雨、产汇流及管网出流模型。

3.2 模型参数设置

3.2.1 LID 参数设置。本项目设置LID 设施有雨水花园（有效效蓄深度1 型15cm、2 型25cm）、下沉式绿地（有效蓄水深度1 型10cm、2 型15cm）、雨水桶（单个有效蓄水容积0.5m3）。

3.2.2 降雨参数设置。在时间序列中输入西咸当地2017 年的全年实测分钟级降雨数据，筛选出大于目标设计降雨量（16.9mm）的降雨数据进行模拟，筛选的降雨场次为8 月20 日降雨量为18mm，最大降雨强度72mm/h,降雨持续时间1h42min。

3.2.3 入渗参数设置。本项目入渗模型选择Hotton 模型,根据参考文献资料[1]设置入渗模型参数，渗透模型的最大入渗率取3.2mm/h,最小入渗率0.5mm/h，入渗衰减系数为4/h，干燥周期为7 天。

3.2.4 其它参数设置。根据实际设计方案、现状资料、文献资料[2]和模拟需求，设置各子分区参数（设置LID 设施前后）、蒸发参数、汇流模型参数[3]、时间步长等相关模型参数。

3.3 模拟结果

采用当地实时18mm 降雨，对地块有无设置LID 设施分别进行模拟[4]，得到模拟结果：设置LID 前后设施情况下雨水管网外排量分别为328m3和37m3，该场降雨产生的雨水总量为720.81m3,该场降雨径流总量控制率为94.87%,满足控制目标中80%年径流总量控制率要求。同时，在设置LID 前后设施情况下模拟得到排口径流峰值流量分别为122.55L/s,和12.59L/s,可见径流峰值削减明显。（图4）

图4 设置LID 设施前后排口出流过程曲线

4 结论

在新建地块小区充分运用低影响开发的海绵城市设计理念，因地制宜的设置LID 设施，能有效的分摊城市径流量，实现地块年径流总量的控制，达到规划控制要求。同时，应用SWMM 模型可有效评估区域海绵改造径流控制效果。经SWMM 模型模拟验证，本项目径流总量和峰值流量均有一定的削减效果，对于18mm 左右的降雨，径流场次控制率可达到90%以上，径流控制效果显著。