吉林建筑大学雨洪控制与低影响开发模拟研究

唐照鹏 刘从放 谭熙泓 吴荣栎 郑添一 李科

摘 要：随着我国城市化的不断扩展，城市面积大量硬化、不透水表面面积逐渐增大，地面截水能力大大下降，我国城市的内涝问题也开始变得严重。低影响开发（LID）就是针对这一问题而近些年被提出，并且在我国的北京、上海、深圳等城市进行了实施。本文利用美国环保局开发的暴雨洪水管理模型（SWMM）对吉林建筑大学在采取LID的前后的地表径流进行了对比，结果显示LID可以有效减轻排水管道的负荷，减少地表径流。

关键词：SWMM模型;雨洪控制;低影响开发

1.引论

近年来，美国、德国、日本等40多个国家展开了低影响开发（LID）的相关研究和实践[1-5]。美国是最早进行LID实践的国家，马里兰通过加入不同的LID模块改变城市不透水地面，取得了很好的结果。日本于1963年就开始兴建储蓄雨水的蓄洪池。我国关于LID的研究虽较其他发达国家晚，但在北京、上海、深圳等城市也有一些技术及应用方面的探索研究[6，7]。城市面积大量硬化、不透水表面面积逐渐增大，地面截水能力大大下降。城市的排水系统在这样的环境下承受一定的排水压力，城市排水管网常常会处于持续满负荷状态，给城市居民生命财产安全带来巨大的威胁[8-9]。

本文采用暴雨雨水管理模型（Storm Water Managemnet Model，SWMM）加入低影响开发（LID）设施（铺设透水砖、下凹式绿地、绿色屋顶）对吉林建筑大学二校园的流域水文过程进行模拟分析。

2.研究区域概况

吉林建筑大学坐落于吉林省长春市净月国家高新技术产业开发区，校园占地面积94.8万平方米，建筑面积45.4万平方米。本研究拟在校园中落实可持续海绵城市建设理念，在场地现有绿地的基础上，通过合理的海绵设施布局，完全达到可以消纳自身地块产生的雨水径流建设会“呼吸”的校园。海绵校园建设的最终目标就是“透水、蓄水、不积水”，进而提高校园的生态效益。在校园中落实可持续海绵城市建设理念，在场地现有绿地的基础上，通过合理的海绵设施布局，完全达到可以消纳自身地块产生的雨水径流建设会“呼吸”的校园。海绵校园建设的最终目标就是“透水、蓄水、不积水”，进而提高校园的生态效益。

3构建吉林建筑大学SWMM模型

将研究区域划分为12个子汇水区（如图1所示），保证地表径流可以分配到相应的模型中的汇接点。模型参数直接通过CAD原始底图基础获取，曼宁系数、洼蓄量等根据SWMM模型手册列出的参数而定。

4.结果与分析

4.1未设置低影响开发设施情况

模型模拟结果显示在未设置低影响开发设施的情况下，产生的地表径流深度为187.386mm。校园传统开发模式的系统径流量曲线表现出未设置LID设施时，系统显示径流量是先增大后减小，径流在降雨5min以后产生，在降雨历时70min后，区域的径流量达到最大值之后呈下降趋势。模拟结果显示研究区内各节点发生超载现象，地面上易形成多处积水点，而此时一部分管网出现满负荷现象。

4.2设置低影响开发设施情况

在设置LID的情况下，产生的地表径流深度为157.109mm。校园传统开发模式的系统径流量曲线表现出设置LID后，系统显示径流量是先增大后减小，径流在降雨5min以后产生，在降雨历时90min后，区域的径流量达到最大值之后呈下降趋势。模拟结果显示，研究区内各节点发生超载现象得到缓解，且一部分管网的满負荷现象减弱。

5.结论

在未布置低影响开发（LID）措施的情景下，校园内排水管网的各节点发生严重超载现象，地面上易形成多处积水点，很大一部分管网出现满负荷现象。通过设置LID设施，这些问题得到了极大地缓解。吉林建筑大学的LID规划依着力实现校园环境改造，积极打造海绵校园景观。将海绵城市建设理论与校园规划相结合，以“点”带“面”推进吉林省海绵城市的建设。

参考文献

[1] 车伍，吕放放，李俊奇.发达国家典型雨洪管理体系及启示[J].中国给水排水，2009，25（20）：12-17

[2] 张大伟，赵冬泉，陈吉宁等.城市暴雨径流控制技术综述与应用探讨[J].给水排水，2009（SI）：25-29

[3] 周玉文. 海绵城市建设中的设计暴雨探讨[J]. 给水排水，2019（3）：59-63.

[4] 俞孔坚.海绵城市理论与实践[M].北京：中国建筑工业出版社，2016.

[5] 黄国如，李碧琦. 深圳民治河流域低影响开发措施水文效应评估[J]. 水资源与水工程学报，2018，29（3）.

[6] 胡蓓蓓，张质明，李俊奇. 建设气候适应性低影响开发设施的方法[J]. 环境工程，2019（7）：8-12.

[7] 成玉宁，侯庆贺，谢明坤. 低影响开发下的城市绿地规划方法——基于数字景观技术的规划机制研究[J]. 中国园林，2019（10）.

[8] 王东，张翔，栾清华. 低影响开发技术在半山区丘陵地带的应用效果评估[J]. 水利水电技术，2018，50（5）.

[9] 王明洁，吴中平，孙阳. 以低影响开发理念为导向的“海绵校园”概念规划设计研究与实践[J]. 建筑与文化，2019（8）：204-206.

基金项目：吉林省教育厅“十三五”科学技术研究项目（JJKH20190878KJ）;吉林省大学生创新创业训练计划（201910191001）