沈阳市低影响开发标准及参数研究

 冯爽，殷殷

 (沈阳市规划设计研究院，辽宁沈阳110004)

摘要：海绵城市建设持续升温，从规划设计方面说，首先需要明确设计中应用的标准及参数，且海绵城市建设主要应对降雨径流问题。因各地降雨量不同，故参数需因地制宜地制定地方标准。以沈阳市为例，通过研究该地区的年径流总量控制标准、径流系数及建模过程中需要的参数，希望对沈阳地区海绵城市即低影响开发规划设计提供一些参考。

关键词：海绵城市；低影响开发；径流总量控制标准；径流系数；排水模型参数

中图分类号：TU992文章编号：1004-4655( 2016) 03-0114-03

1背景与现状问题

 海绵城市建设是近两年来国家力推的建设项目，也是目前城市建设行业的热门课题。2015年10月国务院下发的国办发[ 2015]75号《国务院推进海绵城市建设的指导意见》，要求“最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响，将70%的降雨就地消纳和利用”，“到2020年，城市建成区200/0以上的面积达到目标要求”。这一文件的下达令海绵城市建设再次升温，从试点模式推广至全面开展模式。

 然而海绵城市毕竟是新兴课题，从概念的提出到现在不过2a，从规划设计到施工运行管理尚存值得研究的问题。从规划设计，首先需要明确设计中需参照的一些标准及参数，且海绵城市建设主要应对降雨径流问题，因各地降雨量不同，参数需制定地方标准。

2年径流总量控制标准

 年径流总量控制率是海绵城市规划设计的首要指标，是根据多年日降雨量统计计算所得，是雨水通过自然和人工强化的人渗、滞蓄、调蓄和收集回用，场地内累计1 a得到控制（不外排）的雨水量占全年总降雨量的比例。

 根据《海绵城市建设技术指南一一低影响开发雨水系统构建》（以下简称《指南》），我国大陆地区年径流总量控制率分区图，沈阳市处于分区中的II区，要求年径流总量控制率达到80%~85%。同时，《指南》中根据沈阳近30 a的降雨量样本，给出沈阳不同年径流总量控制率对应的设计降雨量的参考值。

 通过对沈阳市气象局提供的1951年~ 2012年共61 a的降雨资料（不包括降雪），采用统计法分析计算得出沈阳市年径流总量控制率与设计降雨量之间的关系，即不同设计降雨量对应的年径流总量控制率和不同年径流总量控制率对应的设计降雨量，对《指南》中给出的数值进行修正。结果表明，达到《指南》中要求80%~85%的控制率所对应的设计降雨量为25.7~31.6 mm，比《指南》中给出的25.0~30.3 mm略高（见表1）。

结合沈阳市地形地貌、土壤性质、开发强度、水资源分布状况等特点，确定沈阳市中心的年

径流总量控制率≥80%，设计降雨量≥25.7 mm，新建地块径流总量控制率不低于85%，对应设计降雨量≥31.6 mm。

3径流系数

 按照低影响开发理念对小区进行雨水系统设计时，雨水调蓄容积的计算极为关键。雨水调蓄容积的计算公式如下：

式中：H表示设计降雨量，mm；F表示汇水面积，m2；均为同定参数。φ为综合雨量径流系数，需经各类用地的雨量径流系数加权平均计算求得。

 雨量径流系数由地表的粗糙性及渗透性决定，不同地表的雨量径流系数差别很大。对同一块汇水面，不同强度的降雨产生的雨量径流系数也有不同。以小区开发常见的5种地表类型为例，应用简化的SWMM排水模型，对雨量径流系数在不同雨强下的变化规律进行研究。可以看到在重现期0.5 a至50 a的2h降雨中，雨量径流系数随着降雨强度的增加而增加，其中绿色屋顶、透水铺装、绿地等渗透性较强的下垫面径流系数随降雨强度的变化较大。

 因此，雨量径流系数的取值应考虑对应的降雨强度，按照式(1)计算雨水调蓄容积时，应针对设计降雨量选取适当的径流系数。沈阳低影响开发的径流总量控制目标85%时，设计24 h降雨量为31.6 mm。而沈阳市降雨多为短历时降雨，重现期为0.5 a的2h降雨，降雨量为30 mm，接近设计降雨量。故在计算雨水调蓄容积时，应选择重现期为0.5 a的2h降雨所对应的径流系数。沈阳市2 h降雨不同地表对应的径流系数见表2。

 不同地表径流系数随重现期变化的分析图见图1。

地表径流随重现期变化情况见图2。

4建模参数

 为确保低影响开发设计的合理性，通常需要建立计算机模型对设计方案进行综合评估。除传统设计中需要考虑的参数以外，建模过程中还应用到一些参数，如地表的曼宁粗糙系数及土壤的下渗参数等。

4.1曼宁粗糙系数

 曼宁粗糙系数体现的是汇水面的粗糙程度，对地表径流有一定影响。表3及图3是在降雨及地表下渗条件不变的情况下，仅曼宁粗糙系数n的变化对地表径流产生的影响。可以看出，曼宁粗糙系数越大，地表越粗糙，径流峰值越小，且出现时间越滞后；径流系数随着曼宁粗糙系数的增大而减小。

 根据SWMM用户教程推荐及参考GB 50014-2016《室外排水设计规范》，推荐采用的曼宁粗糙系数如表4所示。

4.2下渗参数

 下渗参数体现汇水面土壤的下渗性能，该参数对径流系数影响很大。表5、图4是在降雨及地表情况相同，土壤下渗条件对径流及径流系数的影响。可以看到，下渗性越强的土壤，径流峰值越低且径流系数越小。北京市地方标准DB11-685-2013《雨水控制与利用工程设计规范》中要求，采用土壤人渗为主的LID措施时，土壤下渗参数>1×10-6m／S(3.6 mm/h)。

 由于不同土壤的下渗参数差异很大，同类土壤因具体条件不同，下渗参数也存在一定差异。因此，在具体的工程应用中，应该进行地质勘测以确定准确的土壤下渗参数。本文参考沈阳某地勘报告给出不同土质的下渗参数，当不具备测量条件时，可参考表6选取下渗参数。

5结语

 标准及参数的选取是低影响开发设计的关键，参数的选取在依照规范的同时更要参考地方特色，同时结合具体项目的实际情况，不应省略必要的实测工作。