小尺度新建片区海绵城市指标分解案例研究

1 项目概况某项目片区地处滨海丘陵地带，南侧面山，北侧邻水，3条水系贯穿内部，具备优越的生态基础和良好的发展条件。片区现状地形由南至北呈梯度下降，高程集中在30~60之间，较为平坦，坡度大多在8°以下，适宜开发建设，坡向分布较为平均。该片区气候属温带季风气候，具有显著的海洋性气候特点，年平均温度约11.5 ℃，年平均降雨量为611 mm左右，具有春季少雨、夏季多雨的特点，一年内7~8月降雨量较多。该片区为新建片区，由多层住宅、小高层住宅、地下车库、配套设施、公寓、商业组成。总用地面积546 800 ㎡，项目总建筑面积744 949 ㎡，地上建筑面积444 140 ㎡，其中住宅面积340 753 ㎡，配套公共服务设施面积7 285 ㎡，幼儿园建筑面积7 563 ㎡，商业核心区建筑面积67 021 ㎡，养老地块建筑面积21 518 ㎡；地下建筑面积249 451 ㎡。居住总户数为2 603户，总人口为8 330人。住宅分为二类：高层及多层建筑，配套公建为多层建筑。商业核心区内公寓为二类：高层建筑、多层建筑。2 建设目标2.1 总体目标海绵城市建设目标分为水生态、水环境、水资源、水安全4类，包括年径流总量控制率、径流污染削减率等。一般需结合当地的水文条件、水系水质现状等情况，选择其中一项作为总体控制目标。由于径流污染削减率等多项目标的实现大多可通过控制年径流总量控制率而达到，因此选择年径流总量控制率为总体控制目标。基于片区具体情况，根据国家、省及市有关要求，综合考虑开发前水文本底特征、径流污染控制、土壤渗透性、片区建设情况等,参考《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》提出的计算方法，综合确定片区海绵城市年径流总量控制率目标为85 %，对应的设计降雨量为44.8 mm。（1）开发前水文本底分析。根据片区基本情况，构建SWMM模型，分析片区开发前水文本底。假定片区开发前不透水面积比例为8 %，降雨数据采用典型年逐日降雨数据。根据片区土壤情况输入渗透系数，采用horton下渗模型，模型模拟结果显示，片区开发前年径流总量控制率约为84.7 %。因此，年径流总量控制率应在85 %左右，以确保片区开发前后自然水文状态不变。（2）年径流总量控制率分区。根据《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》中我国内地年径流总量控制率分区图，片区属于年径流总量控制率Ⅳ区，对应的年径流总量控制率为70 %≤α≤85 %。（3）径流污染削减。以雨水径流污染外排量不大于开发前水平为原则，浓度控制以外排水COD浓度达到地表水III类水体水质标准为目标，通过计算，年径流总量控制率需不小于83 %才能达到径流污染削减要求。（4）土壤渗透性。片区土壤类型以棕壤为主，质地多为壤土至壤粘土，基础渗透性良好，初步确定片区年径流总量控制率宜大于80 %。（5）季风区雨源型河流。片区内河流均为季风区雨源型河流，春、冬两季流水较少，夏秋季汛期水流较大。以维持片区水系良性循环为原则，年径流总量控制率的目标不宜过高。（6）片区建设情况。片区均为新建用地，海绵建设基础良好，且片区总体规划目标为打造高端生态示范、技术创新先导区，整体绿色生态目标较高。另外，考虑到片区目标实现绿色建筑三星级100 %应用。结合片区可操作性和绿色生态高目标要求，年径流总量控制率目标宜大于80 %。综合以上因素，最终确定该新建片区海绵城市建设年径流总量控制率为85 %，对应设计降雨量为44.8 mm。2.2 指标体系片区尺度较小，且均为新建片区，结合片区现状情况，自然地理本底，参考住建部《海绵城市建设绩效评价与考核办法（试行）》，制订片区海绵城市建设指标体系，指标分为4大类，共包括9项具体指标，见表1。表1 片区海绵城市建设指标体系3 汇水区划分3.1 划分原则海绵城市汇水区的划分以自然地形为基础，参考最新地形图及雨污水管网资料，以河涌、暗渠、河流水系为边界，根据区内地形高低、汇水面积大小、规划雨水管网等因素具体细分各分区，同时考虑汇水区的整体性，易于监测考核和管理。从整个片区出发整体考虑，局部优化。3.2 划分结果根据汇水分区划分原则，将片区划分为7个汇水区，如图1所示。片区径流组织如图2所示。图1 片区汇水区划分示意图2 片区径流组织示意4 指标分解4.1 指标分解流程4.1.1 模型概化根据片区实际情况建立地块模型进行模拟。运用SWMM模型，导入降雨数据、管网数据、下垫面数据、排出口数据、边界数据等，概化子汇水分区（包括地块和道路），如图3所示。图3 片区SWMM模型4.1.2 指标分解思路片区年径流总量控制率指标分解通过分区、分类分解，然后进行复核与调校。根据片区建筑规划设计中分类用地绿地率、建筑密度、建筑高度等指标，确定各类用地的典型下垫面组成，并进行细化，搭建典型地块模型进行模拟校核。以分类地块模拟情况为基础，根据各汇水分区分类用地情况，核算控制容积，得到各汇水分区目标。根据各汇水分区目标核算片区年径流总量控制率总目标，如有缺口，考虑片区内具备条件的汇水分区，增加控制容积的要求。4.1.3 典型地块目标的确定片区用地类型主要包括居住小区、公园绿地、道路广场、公建等4种用地类型。由于片区为新建片区，可根据建筑规划设计、道路交通规划设计等，明确分类用地下垫面构成（表2）。将分类用地下垫面信息导入SWMM模型，按照全年分钟间隔降雨数据进行模拟，得到新建片区分类用地年径流总量控制率初步目标值。

表2 片区分类用地下垫面构成%以居住小区为例，详细分析分类用地年径流总量控制率模拟方法。（1）居住小区用地模型的构建。选择片区中典型居住用地进行SWMM模型概化，输入全年分钟间隔降雨数据、当地月均蒸发数据、土壤系数等参数。（2）海绵设施控制指标。根据片区本底特征，结合建筑规划设计中建筑类用地指标，并结合项目绿色建筑相关要求，初步设定海绵设施控制指标，以下沉式绿地、透水铺装、绿色屋顶等常用海绵设施为主，见表3。模拟确定居住小区类的年径流总量控制率。

表3 居住小区海绵设施控制指标%（3）各类型用地控制目标。依照上述步骤，模拟计算其他分类用地控制目标，经过反复校核修改海绵设施比例指标，得出各类用地年径流总量控制率值及对应海绵设施比例（表4）。

表4 片区典型分类用地海绵控制指标%（4）道路目标调整控制。根据道路的红线宽度、断面形式进行模拟，对具体道路指标在典型道路目标基础上可予以适当调整（表5）。表5 道路断面类型及道路参数4.2 片区地块指标根据指标分解流程，通过SWMM模型进行模拟，得到各地块的年径流总量控制率目标，以及低影响开发设施指标，包括下沉式绿地、生物滞留设施、绿色屋顶、透水铺装等，片区部分地块指标情况见表6，总体指标分布如图4所示。表6 片区部分地块指标一览表图4 片区地块指标示意4.3 片区道路指标通过SWMM模型模拟，结合不同道路断面类型年径流总量控制率调整原则，得到片区道路海绵建设控制指标，其中部分道路指标见表7。另外，车行道不建议采用透水性路面，以确保道路安全。表7 片区部分道路指标一览表4.4 年径流总量控制率核算根据片区地块指标和片区道路指标核算后，通过源头布设低影响开发设施，片区目标值可达83.0 %，调蓄量差额为1 251 m³，考虑到片区地块实际情况，结合绿色建筑相关要求，该调蓄量通过设置PP调蓄模块进行消纳，最终总体目标可达到85 %。PP调蓄模块所调蓄水同时可供河道补水需求。5 结论海绵城市作为缓解我国快速城市化过程中出现的城市内涝、