海綿城市背景下雨水LID模型研究及規劃應用
——以武漢市武昌濱江商務核心區為例

雷洪犇

(上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司，上海市 200092)

海綿城市背景下雨水LID模型研究及規劃應用
——以武漢市武昌濱江商務核心區為例

雷洪犇

(上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司，上海市 200092)

當今城市雨水排放問題成為社會關注的焦點。以武漢濱江商務核心區為例，以建立三種不同雨水模型為基礎，尋求雨水LID模型的理論基礎和計算方法，落實“海綿城市”的建設標準。

海綿城市;低影響開發;雨水LID模型

0 引言

2014年10月，住建部頒布《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建》。該指南旨在指導各地新型城鎮化建設過程中，推廣和應用低影響開發建設模式，加大城市徑流雨水源頭減排的剛性約束，優先利用自然排水系統，建設生態排水設施，充分發揮城市綠地、道路、水系等對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，使城市開發建設后的水文特征接近開發前，有效緩解城市內澇，削減城市徑流污染負荷，節約水資源，保護和改善城市生態環境[1]，為建設具有自然積存、自然滲透、自然凈化功能的海綿城市提供重要保障。

近年來，雨水問題成為社會關注的焦點，也成為關系到人民生命財產安全的頭等要務。隨著城市化的進程發展，開發建設造成地面硬化(如建筑房屋、路面、廣場、停車場等)，改變了原地面的水文特性，干預了自然的水文循環，忽視了兩側用地開發帶來的雨水量，傳統的雨水管網暴雨重現期取值較低，管網管徑較小，無法滿足現今雨水排放的需求[2]，造成雨水在城市里面大量積壓，無法排放。

在國家鼓勵建設“海綿城市”的新時代背景下，如何在城市規劃階段落實城市雨水的LID開發，體現規劃引領、生態優先的規劃理念，也是近年來研究的熱點和方向。

1 雨水LID模型簡介

雨水LID模型是基于城市低影響開發(Low Impact Development)理念，通過對城市雨水低影響開發利用技術的選擇和組合，指標化定量落地布局各類雨水開發利用技術，通過分散的、小規模的源頭控制機制和設計來達到對暴雨所產生的徑流和污染的控制，實現開發后水文特征接近于開發前的目標[3]，構建復合的城市雨水“海綿系統”。圖1為低影響開發水文原理示意圖。

圖1 低影響開發水文原理示意圖

2 項目概況

該規劃項目位于武漢市武昌區濱江核心地段，毗鄰長江二橋，規劃面積約4 km2。該區域是以現代服務業為特色，集商務辦公、商業服務、文化娛樂、高檔居住為一體的標識性、多元化濱江綜合發展區。規劃區定位高、起點高、開發強度高，為武漢市城市發展重要節點，是武漢市在“十三五”期間重點打造的城市核心區域，具有一定的規劃示范性和前瞻引領性。

該規劃項目為武漢濱江商務核心區雨水工程專項規劃。圖2為武漢濱江商務核心區效果圖。

3 規劃思路

該項目在城市各層級、各相關專業規劃以及后續的建設程序中，落實海綿城市建設、低影響開發雨水系統構建的內容，先規劃后建設，體現規劃的科學性和權威性，發揮規劃的控制和引領作用。

該項目以“開發后水文特征接近于開發前”為目標，從分析規劃區現狀水文特性模型入手，研究調查現狀年綜合雨水量徑流系數、現狀雨水峰值流量等，評估現狀雨水模型[4]。定量制定規劃區雨水LID控制目標，并與傳統開發模式下的雨水模型作為參照，確定雨水LID開發初步方案模型，以控制目標為基礎比對，進行初步方案模型評估，并對LID設施進行布局優化，確定規劃區的LID開發方案模型。圖3為規劃總體思路。

圖2 武漢濱江商務核心區效果圖

圖3 規劃總體思路

4 規劃目標

該項目確定規劃目標為規劃區開發建設后的年徑流總量不大于現狀值，并以年綜合雨量徑流系數表征。同時，針對全年中最強的一場降雨進行控制，但其不確定因素眾多，故要求規劃區高強度開發建設后的峰值流量不大于現狀值很難實現，且意義不大，所以針對峰值流量的控制目標為開發建設后的峰值流量目標盡量接近于現狀值。

5 規劃原則

(1)安全為重。以保護人民生命財產安全和社會經濟安全為出發點，綜合采用工程和非工程措施提高低影響開發設施的建設質量和管理水平，消除安全隱患，增強防災減災能力，保障城市水安全。

(2)因地制宜。根據武漢武昌當地自然地理條件、水文地質特點、水資源稟賦狀況、降雨規律、水環境保護與內澇防治要求等，合理確定低影響開發控制目標與指標，科學規劃布局和選用低影響開發設施及其組合系統。

(3)規劃引領。規劃區各層級、各相關專業規劃以及后續的建設程序中，應落實海綿城市建設、低影響開發雨水系統構建的內容，先規劃后建設[5]，體現規劃的科學性和權威性，發揮規劃的控制和引領作用。

(4)統籌建設。當地政府應結合城市規劃和建設，在各類建設項目中嚴格落實本規劃中確定的低影響開發控制目標、指標和技術要求，統籌建設。低影響開發設施應與建設項目的主體工程同時規劃設計、同時施工、同時投入使用。

6 規劃方案

6.1 現狀分析

規劃區現狀建設用地主要是以零散居住、工業用地為主，同時存在大量的閑置荒地，整體地勢地形較為平坦。該項目通過現場調研踏勘，分析現狀雨水模型，主要從以下幾個方面分析。

(1)匯水區域劃分

依據規劃區現狀道路、豎向等條件，對規劃區雨水現狀排放分區進行劃分。現狀雨水模型劃分為8個排水(雨水)分區，并進行每個分區不透水面積比例統計，見圖4。

圖4 現狀雨水排放分區

(2)現狀下墊面分析

對規劃區現狀地表類型進行解析，按照水體、草地、樹木、裸土、道路、廣場、屋頂和小區內鋪裝等類型進行分類。分析統計下墊面類型和不透水比例，見表1。

表1 規劃區現狀下墊面統計

(3)現狀模型計算結果

通過對上述現狀雨水分區劃分以及排水下墊面的研究分析建模，計算得到規劃區現狀雨水模型，包含現狀總徑流量、年綜合徑流系數、峰值流量等規劃區排水(雨水)基底，見表2。

表2 規劃區現狀雨水模型計算結果

6.2 傳統開發模型方案

依據規劃區上位控規和城市設計方案，按照傳統的開發模式和開發強度，分析規劃區建設后區域下墊面的變化情況[6]，按照前述現狀模型的分析方法，對傳統開發模式下的雨水模型進行建模計算分析。規劃區經過高強度開發后，下墊面變化統計和雨水模型計算見表3、表4。

表3 傳統開發模式下區域下墊面統計

表4 傳統開發雨水模型計算結果

通過對比現狀和傳統開發模型，得到如下結論:(1)規劃區高強度開發，致使雨水徑流系數增大，規劃區開發前后徑流總量增加105%，峰值總量增加72%;(2)應通過采用適當的措施削減管網不能承載的降雨量。

6.3 LID開發模型方案

通過前述研究，確定規劃區LID模型目標為:年綜合雨量徑流系數不大于0.26，峰值流量接近于3.14 m3/s。

依據“海綿城市”建設指南要求，選擇各類下墊面LID開發設施進行規劃組合。該規劃確定區域LID設施為雨水花園、下凹綠地、綠色屋頂、透水鋪裝、LID樹池等。LID模式下的徑流組織見圖5。

圖5 LID模式徑流組織方案

該規劃對規劃區LID設施的設計參數按照“海綿城市”要求進行選取，確定具體參數見表5。

表5 LID設施參數表

依據各設施設計參數，確定各類LID設施的規模，結合城市設計和建筑單體方案，對規劃區LID設施進行布局。以規劃區典型地塊為例，制定LID設施布局的原則和方案，明確規劃圖則。表6為規劃區典型地塊LID賦值。

表6 規劃區典型地塊LID賦值

對雨水LID模型進行初始賦值，計算結果可能出現LID設施過多的情況，進行反復的賦值計算，最終得到最優LID開發模型，對LID設施進行組合布局，規劃區外排雨水總量和峰值達到開發前的水平。表7為LID雨水模型最優計算結果。

表7 LID雨水模型最優計算結果

6.4 模型比對

通過比對現狀模型、傳統開發模型、LID開發模型可知，傳統開發模式由于硬化地面的大量增加，造成雨水徑流量和峰值流量顯著增大。在LID開發模式下，通過在不同的下墊面綜合應用多種LID設施，可以使規劃區開發后的水文狀態盡量接近于開發前。圖6為三種模型下規劃區雨水參數變化圖。

圖6 三種模型下規劃區雨水參數變化圖

7 規劃結論

通過該規劃項目得到如下結論:

(1)對于規劃區，并非所有的下墊面均需建設LID設施，對于某一類下墊面而言，只需建設一定比例的LID設施即可。例如，對于屋頂而言，只需將地塊內48%的屋頂建設為綠色屋頂即可。

(2)規劃區所有LID設施的面積占規劃區面積的44.6%?？傮w而言，各類LID設施的面積均不超過其所在下墊面面積的一半。

(3)規劃區通過各類LID設施的有效組合，可適當削減雨水量，滿足“海綿城市”的建設指南要求，具有一定的示范作用。

[1] 張辰.我國城鎮內澇防治:由理念到標準體系建立[J].城市道橋與防洪，2014(187):2-4.

[2] 喬納森帕金森.發展中國家城市雨洪管理 [M].北京:中國建筑工業出版社，2007.

[3] 住建部.海綿城市建設技術指南[M].北京:住房城鄉建設部，2014.

[4] 譚瓊.排水系統模型在城市雨水水量管理中的應用[D].上海:同濟大學，2007.

[5] 鐘春節，呂永鵬.國內外城市雨水資源對上海的啟示[J].給水排水，2009，35(S2):154-158.

[6] PUB.Code of Practice on surface water drainage(six edition)[S]. Singapore: Public Utiities Board，2011.

TU992

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1009-7716(2015)11-0093-04

2015-01-12

雷洪犇(1984-)，男，四川成都人，碩士，工程師，從事市政基礎設施規劃與設計工作。