宋源

摘 要：以鷹潭市中心城區(qū)為研究區(qū)域，采用 SWMM 模型對現(xiàn)狀用地下墊面和2030年規(guī)劃用地下墊面在典型年降水下分別進(jìn)行模擬。結(jié)果表明，在傳統(tǒng)開發(fā)模式下，隨著大量硬化地面的增加，下墊面徑流產(chǎn)量顯著增加，城市徑流總量控制率降低，進(jìn)一步驗證了開展海綿城市的重要意義，為其他城市評估徑流總量控制效果提供了參考。

關(guān)鍵詞：海綿城市；SWMM；徑流總量控制率；下墊面

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.156

1 引言

隨著城市快速發(fā)展，硬化面積持續(xù)加大，雨水徑流隨之增加，排水管網(wǎng)的壓力因此越來越大，城市內(nèi)澇問題給社會帶來較大影響。從國外的引入的低影響開發(fā)理念后，各種LID技術(shù)在城市建設(shè)中應(yīng)用，也取得了相應(yīng)的效果。為了應(yīng)對城市內(nèi)澇災(zāi)害，政府提出了“海綿城市”的理念 [1]，本文運用SWMM軟件模型對江西省鷹潭市城區(qū)下墊面進(jìn)行模擬，驗證運用LID技術(shù)后的開發(fā)建設(shè)滿足“海綿城市”的要求。

2 “海綿城市”內(nèi)涵

所謂海綿城市，字面上可以理解為海綿一樣的城市。海綿具有良好的“吸水、持水、釋水”的特性，在城市中則具體表現(xiàn)為下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。通過自然途徑和人工措施的結(jié)合，在保證城市排水防澇安全的情況下，最大限度地達(dá)到雨水的積存、滲透和凈化，實現(xiàn)雨水資源的利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù) [2][3] 。

海綿城市核心的技術(shù)內(nèi)容是低影響開發(fā)，建設(shè)模式以雨水綜合管控為出發(fā)點的，是統(tǒng)籌水資源、水環(huán)境、水安全等問題的重要手段措施。相較于國外提出的可持續(xù)排水系統(tǒng)（SUDS）、最佳管理措施（BMP）、水敏感城市（water sensitive urbandesign， WSUD）等雨水管理方式，海綿城市不僅關(guān)注雨水管控，而且注重對原有城市生態(tài)系統(tǒng)的維持和修復(fù)，使其在應(yīng)對自然災(zāi)害與適應(yīng)環(huán)境變化等方面具有良好的“彈性”[4] 。

3 SWMM模型介紹

EPASWMM是一個動態(tài)的降水-徑流模擬模型，可用于模擬城市某一單一降水事件或長期的水質(zhì)和水量和徑流峰值模擬。其徑流模塊部分可用于處理城市各子流域所發(fā)生的降水，徑流和污染負(fù)荷。匯流模塊部分則通過管渠、泵站、蓄水池、處理設(shè)施、閘壩等進(jìn)行水量傳輸。此模型可以跟蹤模擬不同時間步長所有時刻每個子流域所產(chǎn)生徑流的水質(zhì)和水量，以及每個河道及管道中水的流量、水深及水質(zhì)等情況。

SWMM自1971年問世以來，已經(jīng)經(jīng)歷過多次升級。在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用于城市地區(qū)的雨洪管理、污水及合流制管網(wǎng)設(shè)計、河道計算模擬以及其它排水系統(tǒng)的規(guī)劃、分析和設(shè)計，在其它非城市區(qū)域也有廣泛的應(yīng)用。本次規(guī)劃采用SWMM5.1模型，相較于以前版本增加了LID模塊，更適合在海綿城市相關(guān)規(guī)劃中進(jìn)行模擬。

常用的LID技術(shù)主要包括綠色屋頂、雨水花園、生物滯留帶、透水路面、植草溝和雨水收集。結(jié)合鷹潭市中心城區(qū)總體規(guī)劃，針對鷹潭市不滲透面積比例較高的工業(yè)用地、居民區(qū)、道路和停車場等幾類用地設(shè)置LID設(shè)施，以期降低該類用地上的徑流量。

4 徑流控制模型構(gòu)建

利用ArcGis空間地理數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對中心城區(qū)所在匯水域形和下墊面進(jìn)行分析，根據(jù)下墊面及排水分區(qū)情況，將鷹潭市中心城區(qū)分別基于現(xiàn)狀用地（2015年）、規(guī)劃用地（2030年）劃分海綿控制單元，其中現(xiàn)狀用地共劃分198個單元，規(guī)劃用地共劃分235個單元。對不同管控分區(qū)內(nèi)的地塊綜合計算并確定相關(guān)產(chǎn)匯流參數(shù)，包括匯水區(qū)面積、坡度、寬度、不透水比例、洼蓄量、曼寧系數(shù)等。

模型參數(shù)包含了水文參數(shù)、水動力參數(shù)及水質(zhì)參數(shù)三類。水文、水動力參數(shù)有19個，利用軟件批量賦參功能將子匯水區(qū)和用地布局規(guī)劃圖疊加分析，其中匯流區(qū)洼蓄深度、曼寧系數(shù)、下滲參數(shù)根據(jù)文獻(xiàn)資料確定出取值范圍，并根據(jù)鷹潭市實際情況選擇本研究區(qū)域的參考特征值，其余參數(shù)可以通過資料直接獲得；水質(zhì)參數(shù)中的污染物累積函數(shù)中的最大累積量、累積速率常數(shù)和沖刷模型中的沖刷系數(shù)、沖刷指數(shù)參考相關(guān)城市降雨徑流監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇確定，其余參數(shù)根據(jù)文獻(xiàn)參數(shù)或經(jīng)驗取值。

模型建立完畢后需要輸入降雨事件，選取接近多年平均降雨量的1959年日降雨數(shù)據(jù)作為典型代表，代入模型進(jìn)行計算。

5 計算結(jié)果

根據(jù)典型年降雨情境下的模擬結(jié)果，鷹潭市中心城區(qū)現(xiàn)狀徑流總量控制率僅為56.9%，未達(dá)到70%控制率的考核要求。

由于鷹潭市中心城區(qū)至2030年建設(shè)用地增長幅度較大，本規(guī)劃對中心城區(qū)按傳統(tǒng)模式開發(fā)下至2030年徑流控制效果進(jìn)行了評估。模擬結(jié)果顯示，至2030年中心城區(qū)徑流總量控制率為52.0%，相比現(xiàn)狀控制率進(jìn)一步下降。

模擬結(jié)果說明在傳統(tǒng)開發(fā)模式下，隨著大量硬化地面的增加，徑流產(chǎn)生量已經(jīng)相對開發(fā)前的自然系統(tǒng)明顯增加，隨之將帶來內(nèi)澇風(fēng)險的提升和徑流污染的加劇，因此需要在未建設(shè)區(qū)域確定管控目標(biāo)，改進(jìn)規(guī)劃思路，減少城市開發(fā)對城市水系統(tǒng)的影響，同時需要對已建區(qū)提出指標(biāo)要求，將海綿城市建設(shè)與城市更新改造過程同步進(jìn)行，進(jìn)一步增加城市的徑流控制效果。

6 總結(jié)

本文通過對鷹潭市中心城區(qū)現(xiàn)狀用地和規(guī)劃用地分別進(jìn)行模擬分析，對比城市開發(fā)建設(shè)前后對降雨徑流的控制效果，為其他城市計算及評估城市徑流總量控制率提供參考。結(jié)果表明，在伴隨著大量硬化地面增加的傳統(tǒng)開發(fā)模式下，城市徑流量明顯增加，徑流控制效果明顯下降。除此之外，在地勘資料完備的條件下，可以充分考慮不同地塊的下墊面差異，進(jìn)一步提高分析結(jié)果的精確度； 還可以在以后的研究中加入水質(zhì)的模擬，為低影響開發(fā)模式提供全面的參考 [5]。

參考文獻(xiàn)：

[1]寇殿良，盧陽陽，王紅梅，劉啟嵐.基于SWMM模型下的海綿城市開發(fā)應(yīng)用[J].廣西城鎮(zhèn)建設(shè)，2015（12）：130-132.

[2]熊赟，李子富，胡愛兵，任心欣.某低影響開發(fā)公共建筑雨洪效應(yīng)的SWMM模擬與評估[J].給水排水，2015（S1）：282-285.

[3]任心欣，湯偉真.海綿城市年徑流總量控制率等指標(biāo)應(yīng)用初探[J]. 中國給水排水，2015（13）：105-109.

[4]張亮.西北地區(qū)海綿城市建設(shè)路徑探索——以西咸新區(qū)為例[J]. 城市規(guī)劃，2016（03）：108-112.

[5]黎曉路，趙磊，趙藝淞.基于SWMM的低影響開發(fā)水文效應(yīng)模擬評估——以昆明市某小區(qū)為例[J].科技展望，2017（05）：254-255.