海绵城市背景下雨水LID模型研究及规划应用——以武汉市武昌滨江商务核心区为例

雷洪犇

(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海市 200092)

海绵城市背景下雨水LID模型研究及规划应用
——以武汉市武昌滨江商务核心区为例

雷洪犇

(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海市 200092)

当今城市雨水排放问题成为社会关注的焦点。以武汉滨江商务核心区为例，以建立三种不同雨水模型为基础，寻求雨水LID模型的理论基础和计算方法，落实“海绵城市”的建设标准。

海绵城市;低影响开发;雨水LID模型

0 引言

2014年10月，住建部颁布《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》。该指南旨在指导各地新型城镇化建设过程中，推广和应用低影响开发建设模式，加大城市径流雨水源头减排的刚性约束，优先利用自然排水系统，建设生态排水设施，充分发挥城市绿地、道路、水系等对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，使城市开发建设后的水文特征接近开发前，有效缓解城市内涝，削减城市径流污染负荷，节约水资源，保护和改善城市生态环境[1]，为建设具有自然积存、自然渗透、自然净化功能的海绵城市提供重要保障。

近年来，雨水问题成为社会关注的焦点，也成为关系到人民生命财产安全的头等要务。随着城市化的进程发展，开发建设造成地面硬化(如建筑房屋、路面、广场、停车场等)，改变了原地面的水文特性，干预了自然的水文循环，忽视了两侧用地开发带来的雨水量，传统的雨水管网暴雨重现期取值较低，管网管径较小，无法满足现今雨水排放的需求[2]，造成雨水在城市里面大量积压，无法排放。

在国家鼓励建设“海绵城市”的新时代背景下，如何在城市规划阶段落实城市雨水的LID开发，体现规划引领、生态优先的规划理念，也是近年来研究的热点和方向。

1 雨水LID模型简介

雨水LID模型是基于城市低影响开发(Low Impact Development)理念，通过对城市雨水低影响开发利用技术的选择和组合，指标化定量落地布局各类雨水开发利用技术，通过分散的、小规模的源头控制机制和设计来达到对暴雨所产生的径流和污染的控制，实现开发后水文特征接近于开发前的目标[3]，构建复合的城市雨水“海绵系统”。图1为低影响开发水文原理示意图。

图1 低影响开发水文原理示意图

2 项目概况

该规划项目位于武汉市武昌区滨江核心地段，毗邻长江二桥，规划面积约4 km2。该区域是以现代服务业为特色，集商务办公、商业服务、文化娱乐、高档居住为一体的标识性、多元化滨江综合发展区。规划区定位高、起点高、开发强度高，为武汉市城市发展重要节点，是武汉市在“十三五”期间重点打造的城市核心区域，具有一定的规划示范性和前瞻引领性。

该规划项目为武汉滨江商务核心区雨水工程专项规划。图2为武汉滨江商务核心区效果图。

3 规划思路

该项目在城市各层级、各相关专业规划以及后续的建设程序中，落实海绵城市建设、低影响开发雨水系统构建的内容，先规划后建设，体现规划的科学性和权威性，发挥规划的控制和引领作用。

该项目以“开发后水文特征接近于开发前”为目标，从分析规划区现状水文特性模型入手，研究调查现状年综合雨水量径流系数、现状雨水峰值流量等，评估现状雨水模型[4]。定量制定规划区雨水LID控制目标，并与传统开发模式下的雨水模型作为参照，确定雨水LID开发初步方案模型，以控制目标为基础比对，进行初步方案模型评估，并对LID设施进行布局优化，确定规划区的LID开发方案模型。图3为规划总体思路。

图2 武汉滨江商务核心区效果图

图3 规划总体思路

4 规划目标

该项目确定规划目标为规划区开发建设后的年径流总量不大于现状值，并以年综合雨量径流系数表征。同时，针对全年中最强的一场降雨进行控制，但其不确定因素众多，故要求规划区高强度开发建设后的峰值流量不大于现状值很难实现，且意义不大，所以针对峰值流量的控制目标为开发建设后的峰值流量目标尽量接近于现状值。

5 规划原则

(1)安全为重。以保护人民生命财产安全和社会经济安全为出发点，综合采用工程和非工程措施提高低影响开发设施的建设质量和管理水平，消除安全隐患，增强防灾减灾能力，保障城市水安全。

(2)因地制宜。根据武汉武昌当地自然地理条件、水文地质特点、水资源禀赋状况、降雨规律、水环境保护与内涝防治要求等，合理确定低影响开发控制目标与指标，科学规划布局和选用低影响开发设施及其组合系统。

(3)规划引领。规划区各层级、各相关专业规划以及后续的建设程序中，应落实海绵城市建设、低影响开发雨水系统构建的内容，先规划后建设[5]，体现规划的科学性和权威性，发挥规划的控制和引领作用。

(4)统筹建设。当地政府应结合城市规划和建设，在各类建设项目中严格落实本规划中确定的低影响开发控制目标、指标和技术要求，统筹建设。低影响开发设施应与建设项目的主体工程同时规划设计、同时施工、同时投入使用。

6 规划方案

6.1 现状分析

规划区现状建设用地主要是以零散居住、工业用地为主，同时存在大量的闲置荒地，整体地势地形较为平坦。该项目通过现场调研踏勘，分析现状雨水模型，主要从以下几个方面分析。

(1)汇水区域划分

依据规划区现状道路、竖向等条件，对规划区雨水现状排放分区进行划分。现状雨水模型划分为8个排水(雨水)分区，并进行每个分区不透水面积比例统计，见图4。

图4 现状雨水排放分区

(2)现状下垫面分析

对规划区现状地表类型进行解析，按照水体、草地、树木、裸土、道路、广场、屋顶和小区内铺装等类型进行分类。分析统计下垫面类型和不透水比例，见表1。

表1 规划区现状下垫面统计

(3)现状模型计算结果

通过对上述现状雨水分区划分以及排水下垫面的研究分析建模，计算得到规划区现状雨水模型，包含现状总径流量、年综合径流系数、峰值流量等规划区排水(雨水)基底，见表2。

表2 规划区现状雨水模型计算结果

6.2 传统开发模型方案

依据规划区上位控规和城市设计方案，按照传统的开发模式和开发强度，分析规划区建设后区域下垫面的变化情况[6]，按照前述现状模型的分析方法，对传统开发模式下的雨水模型进行建模计算分析。规划区经过高强度开发后，下垫面变化统计和雨水模型计算见表3、表4。

表3 传统开发模式下区域下垫面统计

表4 传统开发雨水模型计算结果

通过对比现状和传统开发模型，得到如下结论:(1)规划区高强度开发，致使雨水径流系数增大，规划区开发前后径流总量增加105%，峰值总量增加72%;(2)应通过采用适当的措施削减管网不能承载的降雨量。

6.3 LID开发模型方案

通过前述研究，确定规划区LID模型目标为:年综合雨量径流系数不大于0.26，峰值流量接近于3.14 m3/s。

依据“海绵城市”建设指南要求，选择各类下垫面LID开发设施进行规划组合。该规划确定区域LID设施为雨水花园、下凹绿地、绿色屋顶、透水铺装、LID树池等。LID模式下的径流组织见图5。

图5 LID模式径流组织方案

该规划对规划区LID设施的设计参数按照“海绵城市”要求进行选取，确定具体参数见表5。

表5 LID设施参数表

依据各设施设计参数，确定各类LID设施的规模，结合城市设计和建筑单体方案，对规划区LID设施进行布局。以规划区典型地块为例，制定LID设施布局的原则和方案，明确规划图则。表6为规划区典型地块LID赋值。

表6 规划区典型地块LID赋值

对雨水LID模型进行初始赋值，计算结果可能出现LID设施过多的情况，进行反复的赋值计算，最终得到最优LID开发模型，对LID设施进行组合布局，规划区外排雨水总量和峰值达到开发前的水平。表7为LID雨水模型最优计算结果。

表7 LID雨水模型最优计算结果

6.4 模型比对

通过比对现状模型、传统开发模型、LID开发模型可知，传统开发模式由于硬化地面的大量增加，造成雨水径流量和峰值流量显著增大。在LID开发模式下，通过在不同的下垫面综合应用多种LID设施，可以使规划区开发后的水文状态尽量接近于开发前。图6为三种模型下规划区雨水参数变化图。

图6 三种模型下规划区雨水参数变化图

7 规划结论

通过该规划项目得到如下结论:

(1)对于规划区，并非所有的下垫面均需建设LID设施，对于某一类下垫面而言，只需建设一定比例的LID设施即可。例如，对于屋顶而言，只需将地块内48%的屋顶建设为绿色屋顶即可。

(2)规划区所有LID设施的面积占规划区面积的44.6%。总体而言，各类LID设施的面积均不超过其所在下垫面面积的一半。

(3)规划区通过各类LID设施的有效组合，可适当削减雨水量，满足“海绵城市”的建设指南要求，具有一定的示范作用。

[1] 张辰.我国城镇内涝防治:由理念到标准体系建立[J].城市道桥与防洪，2014(187):2-4.

[2] 乔纳森帕金森.发展中国家城市雨洪管理 [M].北京:中国建筑工业出版社，2007.

[3] 住建部.海绵城市建设技术指南[M].北京:住房城乡建设部，2014.

[4] 谭琼.排水系统模型在城市雨水水量管理中的应用[D].上海:同济大学，2007.

[5] 钟春节，吕永鹏.国内外城市雨水资源对上海的启示[J].给水排水，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，硕士，工程师，从事市政基础设施规划与设计工作。