沈陽市低影響開發(fā)標準及參數(shù)研究
馮爽，殷殷
(沈陽市規(guī)劃設計研究院，遼寧沈陽110004)
摘要：海綿城市建設持續(xù)升溫，從規(guī)劃設計方面說，首先需要明確設計中應用的標準及參數(shù)，且海綿城市建設主要應對降雨徑流問題。因各地降雨量不同，故參數(shù)需因地制宜地制定地方標準。以沈陽市為例，通過研究該地區(qū)的年徑流總量控制標準、徑流系數(shù)及建模過程中需要的參數(shù)，希望對沈陽地區(qū)海綿城市即低影響開發(fā)規(guī)劃設計提供一些參考。
關鍵詞：海綿城市；低影響開發(fā)；徑流總量控制標準；徑流系數(shù)；排水模型參數(shù)
中圖分類號：TU992文章編號：1004-4655( 2016) 03-0114-03
1背景與現(xiàn)狀問題
海綿城市建設是近兩年來國家力推的建設項目，也是目前城市建設行業(yè)的熱門課題。2015年10月國務院下發(fā)的國辦發(fā)[ 2015]75號《國務院推進海綿城市建設的指導意見》，要求“最大限度地減少城市開發(fā)建設對生態(tài)環(huán)境的影響，將70%的降雨就地消納和利用”，“到2020年，城市建成區(qū)200/0以上的面積達到目標要求”。這一文件的下達令海綿城市建設再次升溫，從試點模式推廣至全面開展模式。
然而海綿城市畢竟是新興課題，從概念的提出到現(xiàn)在不過2a，從規(guī)劃設計到施工運行管理尚存值得研究的問題。從規(guī)劃設計，首先需要明確設計中需參照的一些標準及參數(shù)，且海綿城市建設主要應對降雨徑流問題，因各地降雨量不同，參數(shù)需制定地方標準。
2年徑流總量控制標準
年徑流總量控制率是海綿城市規(guī)劃設計的首要指標，是根據(jù)多年日降雨量統(tǒng)計計算所得，是雨水通過自然和人工強化的人滲、滯蓄、調(diào)蓄和收集回用，場地內(nèi)累計1 a得到控制（不外排）的雨水量占全年總降雨量的比例。
根據(jù)《海綿城市建設技術指南一一低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建》（以下簡稱《指南》），我國大陸地區(qū)年徑流總量控制率分區(qū)圖，沈陽市處于分區(qū)中的II區(qū)，要求年徑流總量控制率達到80%~85%。同時，《指南》中根據(jù)沈陽近30 a的降雨量樣本，給出沈陽不同年徑流總量控制率對應的設計降雨量的參考值。
通過對沈陽市氣象局提供的1951年~ 2012年共61 a的降雨資料（不包括降雪），采用統(tǒng)計法分析計算得出沈陽市年徑流總量控制率與設計降雨量之間的關系，即不同設計降雨量對應的年徑流總量控制率和不同年徑流總量控制率對應的設計降雨量，對《指南》中給出的數(shù)值進行修正。結(jié)果表明，達到《指南》中要求80%~85%的控制率所對應的設計降雨量為25.7~31.6 mm，比《指南》中給出的25.0~30.3 mm略高（見表1）。
結(jié)合沈陽市地形地貌、土壤性質(zhì)、開發(fā)強度、水資源分布狀況等特點，確定沈陽市中心的年
徑流總量控制率≥80%，設計降雨量≥25.7 mm，新建地塊徑流總量控制率不低于85%，對應設計降雨量≥31.6 mm。
3徑流系數(shù)
按照低影響開發(fā)理念對小區(qū)進行雨水系統(tǒng)設計時，雨水調(diào)蓄容積的計算極為關鍵。雨水調(diào)蓄容積的計算公式如下：
式中：H表示設計降雨量，mm；F表示匯水面積，m2；均為同定參數(shù)。φ為綜合雨量徑流系數(shù)，需經(jīng)各類用地的雨量徑流系數(shù)加權平均計算求得。
雨量徑流系數(shù)由地表的粗糙性及滲透性決定，不同地表的雨量徑流系數(shù)差別很大。對同一塊匯水面，不同強度的降雨產(chǎn)生的雨量徑流系數(shù)也有不同。以小區(qū)開發(fā)常見的5種地表類型為例，應用簡化的SWMM排水模型，對雨量徑流系數(shù)在不同雨強下的變化規(guī)律進行研究。可以看到在重現(xiàn)期0.5 a至50 a的2h降雨中，雨量徑流系數(shù)隨著降雨強度的增加而增加，其中綠色屋頂、透水鋪裝、綠地等滲透性較強的下墊面徑流系數(shù)隨降雨強度的變化較大。
因此，雨量徑流系數(shù)的取值應考慮對應的降雨強度，按照式(1)計算雨水調(diào)蓄容積時，應針對設計降雨量選取適當?shù)膹搅飨禂?shù)。沈陽低影響開發(fā)的徑流總量控制目標85%時，設計24 h降雨量為31.6 mm。而沈陽市降雨多為短歷時降雨，重現(xiàn)期為0.5 a的2h降雨，降雨量為30 mm，接近設計降雨量。故在計算雨水調(diào)蓄容積時，應選擇重現(xiàn)期為0.5 a的2h降雨所對應的徑流系數(shù)。沈陽市2 h降雨不同地表對應的徑流系數(shù)見表2。
不同地表徑流系數(shù)隨重現(xiàn)期變化的分析圖見圖1。
地表徑流隨重現(xiàn)期變化情況見圖2。
4建模參數(shù)
為確保低影響開發(fā)設計的合理性，通常需要建立計算機模型對設計方案進行綜合評估。除傳統(tǒng)設計中需要考慮的參數(shù)以外，建模過程中還應用到一些參數(shù)，如地表的曼寧粗糙系數(shù)及土壤的下滲參數(shù)等。
4.1曼寧粗糙系數(shù)
曼寧粗糙系數(shù)體現(xiàn)的是匯水面的粗糙程度，對地表徑流有一定影響。表3及圖3是在降雨及地表下滲條件不變的情況下，僅曼寧粗糙系數(shù)n的變化對地表徑流產(chǎn)生的影響。可以看出，曼寧粗糙系數(shù)越大，地表越粗糙，徑流峰值越小，且出現(xiàn)時間越滯后；徑流系數(shù)隨著曼寧粗糙系數(shù)的增大而減小。
根據(jù)SWMM用戶教程推薦及參考GB 50014-2016《室外排水設計規(guī)范》，推薦采用的曼寧粗糙系數(shù)如表4所示。
4.2下滲參數(shù)
下滲參數(shù)體現(xiàn)匯水面土壤的下滲性能，該參數(shù)對徑流系數(shù)影響很大。表5、圖4是在降雨及地表情況相同，土壤下滲條件對徑流及徑流系數(shù)的影響�？梢钥吹剑聺B性越強的土壤，徑流峰值越低且徑流系數(shù)越小。北京市地方標準DB11-685-2013《雨水控制與利用工程設計規(guī)范》中要求，采用土壤人滲為主的LID措施時，土壤下滲參數(shù)>1×10-6m／S(3.6 mm/h)。
由于不同土壤的下滲參數(shù)差異很大，同類土壤因具體條件不同，下滲參數(shù)也存在一定差異。因此，在具體的工程應用中，應該進行地質(zhì)勘測以確定準確的土壤下滲參數(shù)。本文參考沈陽某地勘報告給出不同土質(zhì)的下滲參數(shù)，當不具備測量條件時，可參考表6選取下滲參數(shù)。
5結(jié)語
標準及參數(shù)的選取是低影響開發(fā)設計的關鍵，參數(shù)的選取在依照規(guī)范的同時更要參考地方特色，同時結(jié)合具體項目的實際情況，不應省略必要的實測工作。
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