摘要：为探索量化、可视化的海绵城市规划方案方法，以厦门翔安试点区首批海绵城市建设项目洋塘综合性居住区为例，构建了该片区的“源头一过程一末端”的完整系统海绵方案，利用了低影响开发模拟软件XPdrainage对方案实施效果进行了评价，对水量和水质的控制效果进行了模拟，分析了该片区海绵改造前后分别在24小时设计降雨及年实测降雨条件下的径流总量控制、污染物削减、削峰及缓排效果，验证了数字模型方法在海绵城市规划设计方案制定过程中的合理性和可操作性。
关键：XPdrainage，海绵城市，模拟
1、基本概况
1．1项目概况
洋塘社区位于厦门市翔安新城核心区，总面积为62．87hm2，住宅约11000套，拟建成以公共租赁房、保障性住房为主，限价商品房、人才住房、拆迁安置房为辅，配置文化教育、片区公园等设施的综合性社区，现已有部分项目竣工。2015年洋塘社区成为翔安试点区首批海绵城市建设项目，结合海绵城市理念对其进行升级改造，打造绿色“海绵社区”。
项目场地整体坡向自西北向东南逐渐降低，场地内最高点高程33m，最低点高程22m，在地块东南部现状有两处水塘。
1．2排水概况
项目所在区域排水体制采用雨污分流体制，排水设施已建设完成。片区周边汇水均进入市政管网后排走，无客水汇入。片区内雨水除下厝路、支一路、后仓港道部分雨水排入公园水体外，其他均由地块排人区内道路雨水系统后进人下游雨主干管。
1．3海绵设计思路
根据现状分析、限制条件及海绵城市建设设计目标，按照海绵城市建设理念对洋塘社区空间布局进行优化，通过从地块，市政道路（源头）一市政管网/湿地（中途）一鼓锣公园水系（末端）这一系统的构建，对雨水实现全流程的控制，主要通过建筑小区、市政道路、雨水管网、现有绿地、公同景观等多种建设形式得以实现。
2、海绵城市目标及技术路线
2．1项目目标
根据《厦门市翔安南部新城试点区海绵城市专项规划》（成果稿）相关内容，洋塘社区处在径流控制单元8，建设目标为：年径流总量控制率不低于75％，对应设计降雨量不低于32mm；径流污染物（以悬浮物TSS计）削减率目标为45％。此外，《厦门市海绵城市建设技术规范》（试行）中第3．4．1条规定：经过径流污染控制设施处理后的雨水，污染物的平均浓度应低于以下目标值：CODCr：40mg/1，SS：40mg/1。
2．2技术路线
利用XPdrainage低影响开发模拟软件对该社区的海绵改造方案进行仿真模拟，分别采用24h设计降雨及实测年日降雨情形，评估区域改造前后的雨水径流总量控制率、径流峰值削减率和污染削减效果。
3、模型构建
3．1降雨数据分析
模拟采用的降雨数据分为短时间系列和长时间系列。短时间系列即厦门24h设计降雨，长时间系列采用厦门平水年1993年实测逐日降雨。1993年为厦门降雨平水年份，降雨总量为1179．3mm，分别整理得大于2mm（有效降雨）、大于32mm（年径流总量控制率75％对应降雨）、大于124mm（1年一遇24h设计降雨）的降雨天数和降雨量。1993年总降雨天数为134d，有效降雨（大于2mm）天数为63d，其中大于32mm降雨的天数为7d，最大日降雨达131.7mm，超过1年一遇24h设计降雨量。
3．2LID设施概化
根据设计方案，在已经划分集水区的基础上，进行LID设施概化。各个子汇水流域的LID设施概化严格遵从设计施工图纸。
3．3径流路径概化
径流路径包括集水区与LID设施间、LID设施与LID设施间、LID设施与排水管网间。其中LID设施与排水管网间又可以分为LID设施正常出流至排水管网和LID设施溢流至路面再至排水管网两种形式。
（1）集水区至排水管网
对于某些无LID设施的集水区而言，该集水区降雨形成径流，直接汇入排水管网。
（2）集水区至LID设施
LID设施接收降雨雨水的主要来源路径。
（3）LID设施至LID设施
该径流模式是用于LID设施间的嵌套设计，LID设施（视为上游LID）处理后或溢流后的雨水将汇入另一个LID设施（视为下游LID）继续进行处理。
（4）LID设施至排水管网
一般强度的降雨下，LID设施正常出流；当降雨强度过大时（超过LID设施滞蓄量），LID设施溢流直接进入排水管网。
4、成果分析
4．1设计降雨条件下年径流总量控制率分析
分析洋塘区域LID模型在各24h设计降雨下模拟结果包括产流、出流和径流总量控制率等，整理如下表所示。由上表结果可知，在24h32.Omm降雨下区域径流总量控制率达到98.4％，几乎无出流；随着设计降雨量增大，控制效果逐渐降低，在5年一遇24h设计降雨下径流总量控制率为40.8％。
4．2设计降雨条件下削峰、缓排效果分析
海绵设施在降雨前期雨峰未至湿的的滞蓄消纳效果明显，随着雨峰的到来，其削峰、缓排效果逐渐减弱。24h设计雨型中雨峰较为集中，径流外排峰值出现时间并无明显延迟。在2年一遇24h设计降雨下，径流外排峰值削减百分比56．12％，而在5年一遇24h设计降雨下，径流外排峰值削减百分比为38.79％。
4．3实测降雨条件下污染物削减分析
在1993年连续降雨模拟下，洋塘区域内污染物SS和COD总量消减率分别为72.4％和61.5％。
4．4水安全（内涝）分析
综合利用了现状雨水管网、改建雨水管网，地块内的海绵设施、道路和地块标高，构建水文和水动力一体化的一二维耦合模型，进行内涝评估。分别模拟分析10年、20年和50年一遇设计暴雨下，在区域排水系统、湖体河道蓄排系统、源头分散海绵设施的共同作用时洋塘社区范围的积涝情形。分析研究范围的内涝风险评估及提出优化方案。
5、建议
采用数字模型等技术手段进行海绵城市方案模拟评估或优化设计是大势所趋，这也是海绵城市规划设计单位、相关管理部门等应当掌握的。模型评估可以量化、可视化的分析径流总量控制、污染削减、削峰及缓排效果，为海绵源头低影响开发设施、中途末端大型排水防涝设施的新建或改造提供了有效的方法。
立即询价
