武汉市政工程设计研究院有限责任公司 湖北省武汉市
摘要：海绵城市是一种新兴的城市发展理念，也是推进城镇生态文明建设的重要载体。随着海绵型项目按效付费机制的不断完善，建设单位对项目实施效果评估要求也越来越高。本文以实际项目为例，采用XPdrainage软件搭建了海绵设施与排水管网的耦合模型，实现了对海绵项目各项指标的综合模拟评估。模拟结果表明，海绵型公园在雨水径流总量控制、园区面源污染削减以及雨水资源回用等方面效果显著。
关键词：海绵城市 XPDrainage软件 模型评估
1 前言
自2013年习近平总书记提出“海绵城市”的建设理念以来，许多地区开始转变城市建设思路，积极开展海绵城市建设，特别是2015年国家发布75号文明确了2020年和2030年海绵城市建设目标以后，各省、市的海绵城市建设工作全面推进。海绵项目在谋划阶段时就已进行了系统论证，能够满足整体片区达标的要求，但这些项目实施后能否达到预期的建设效果，能否对片区径流控制和面源污染削减上起到显著作用，仍需要进行科学、合理的评估[1，2]。
XPdrainage作为一款专业的海绵城市建模软件，不仅能够辅助海绵城市设计，而且对于项目建设后的效果评估也具备突出优势[3]。本文以武汉某新建海绵型公园项目为研究对象，采用XPdrainage软件搭建模型，模拟不同降雨条件下海绵设施各项指标完成情况，综合评估该项目的建设成效。
2 模型搭建及准备
2.1 项目概况
该项目位于武汉市青山临江区域，占地面积2.57公顷。2015年4月，武汉成为国家首批海绵城市试点，该项目也被纳入青山区海绵城市示范项目，要求在原设计方案基础上融入海绵城市的建设理念，就地消纳园区内及周边道路产生的雨水径流。
2.2 模型搭建及运行
2.2.1 降雨资料及分析
已有研究表明源头海绵措施对于雨水削峰和调蓄作用明显，尤其是公园类项目，基本能实现中小雨水就地消纳[4]。因此，本文重点研究大到暴雨情况下公园对雨水的控制情况。降雨工况如表1所示。
表1 降雨事件工况设置
2.2.2集水区概化
XPdrainage中是结合各集水区的下垫面情况来设置相应的产汇流参数，实现集水区产汇流模型的概化。本项目共划分子集水区42个，平均面积0.06ha。
2.2.3径流路径概化
XPdrainage对地表漫流过程进行了概化。在模型搭建中，需要结合园区地面模型、地下管网走向以及海绵设施位置的分析，指定雨水的排放路径。
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图1 地面模型及径流路径概化示意图
2.2.4 海绵设施概化
XPdrainage对常见的海绵设施已经进行模块化的设计，在搭建模型时仅需要结合设计图纸和实际建设情况设置各项参数，实现海绵设施概化模拟。
3 模型计算结果与成效评估
3.1管道过流能力评估
园区排水管道坡度较大，水力条件较好，在3年一遇短时降雨条件下，园区管道过流能力仍有较大剩余。
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图2 园区排水管道纵断面模拟结果
3.1径流控制评估
从表2中可以看出，该园区对降雨量在43.3mm以下的降雨事件（大、中、小雨）能够基本实现雨水完全消纳，不产生外排流量，但随着降雨强度的增大，海绵设施和土壤的蓄水能力逐渐饱和后，径流控制效果也相应降低。
表2 24h场降雨模拟结果
图3 1年、3年一遇24小时设计降雨下低影响开发与传统开发出流量对比结果图通过对比图2中两种情景下的模拟结果发现，低影响开发对雨水总量控制、前期滞蓄消纳以及峰值削减的效果较为明显。从图3可以看出，在典型年降雨条件下，公园雨水产流量和出流量差异明显，表明该项目对雨水径流控制效果显著，计算求得园区年径流总量控制率为85.34%，相比传统开发模式下的75.82%提升了近10%。
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图4 低影响开发后典型年降雨产流、出流情况
3.3污染削减评估
本模型中的污染物降解选择一阶衰减法，以总悬浮物（TSS）和化学需氧量（COD）为主要污染指标进行模拟。根据模拟结果，两种主要污染物指标削减率分别为67%和64%，表明该园区对面源污染的削减效果较好。
3.4资源化利用评估
当园区排水系统末端发生出流时，即认定园区调蓄设施达到饱和。根据模拟结果，结合园区总蓄水规模和绿化、道路浇洒每日用水情况，分析园区可利用雨水量在一年内的变化情况。从图4可以看出，在典型年降雨条件下，该园区全年累计有221天能够充分利用储存的雨水资源，雨水回用率达60.5%。
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图5 可利用雨水量的变化情况
4 结语
XPdrainage软件操作较为简单，模拟结果详实且易于统计分析，能够方便快捷的实现对海绵项目各项指标的综合模拟评估。实际案例模拟结果表明，海绵型公园对于雨水径流总量控制效果显著，面源污染削减能力突出。同时，雨水储存过滤后用于园区绿化和道路浇洒，能够有效降低自来水使用量，节约水资源。
参考文献：
[1]由阳，朱玲，朱淑兰.模型法海绵城市建设效果评估——以贵州省贵安新区中心区为例[J].给水排水，2018，44（01）：37-44.
[2]李晓雷，张高嫄.海绵城市建设中低影响开发应用效果评估思考[J].天津建设科技，2019，029（005）：16-18.
[3]杨一夫，关天胜，吴连丰.基于XPdrainage模型的居住区海绵城市规划方案探讨[J].城市规划学刊，2018，000（0z1）：126-129.
[4]顾江海.城市公园海绵化设计及效果评估[J].黑龙江水利科技，2019，047（006）：126-128，181.
【作者简介】江山（1993~），男，安徽省宿州人，助理工程师，从事城市排水系统、城市水环境治理、海绵城市建设、智慧水务等方面研究