海绵城市指标:年径流总量控制率

海绵城市是一种与自然和谐相处的城市模式,又叫低影响开发雨水系统(Low Impact Development)。海绵城市兴起于美国,在国外很多发达国家已经实行多年。

海绵城市是一种很形象的叫法:在城市开始降水的时候,整个城市能将雨水吸纳起来,就像海绵一样,降水之后,在一定的时间内雨水缓缓释出,这一吸一放,就能消减洪峰,降低污染,增加了地下水位,降低了城市管网的瞬时排水压力。据网上流传这种叫法首发于台湾省。

海绵城市有一个很重要的指标:年径流总量控制率。年径流总量控制率可以说是海绵城市设计的基础,一般在各个城市海绵建设导则中,这个指标都是强制性指标,所以说搞懂这个指标是很有意义的。

海绵城市_年径流总量控制率概念示意图

年径流总量控制率是海绵城市建设中的一个重要指标,是指通过自然和人工强化的渗透、集蓄、利用、蒸发、蒸腾等方式,场地内累计全年得到控制的雨量占全年总降雨量的比例。对于年径流总量控制率这个指标,不同专业领域的专家,因为专业背景不同,所以有着不同的解释,这种解释的不同意味着海绵城市建设方案的不同。

住房城乡建设部的《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》第63页中对年径流总量控制率指标的定义:“根据多年日降雨量统计数据分析计算,通过自然和人工强化的渗透、储存、蒸发(腾)等方式,场地内累计全年得到控制(不外排)的雨量占全年总降雨量的百分比。”

城市年径流总量控制率对应的设计降雨量值的确定,是通过统计学方法获得的。根据中国气象科学数据共享服务网中国地面国际交换站气候资料数据,选取至少近30年(反映长期的降雨规律和近年气候的变化)日降雨(不包括降雪)资料,扣除小于等于2 mm的降雨事件的降雨量,将降雨量日值按雨量由小到大进行排序,统计小于某一降雨量的降雨总量(小于该降雨量的按真实雨量计算出降雨总量,大于该降雨量的按该降雨量计算出降雨总量,两者累计总和)在总降雨量中的比率,此比率(即年径流总量控制率)对应的降雨量(日值)即为设计降雨量。

水利专业的专家认为,这个指标只能让海绵城市留住一二十毫米的小雨,只能解决小雨不积水,而对于大雨不内涝和黑臭水体治理等反而起了反作用。对此,雨洪利用专家却持不同意见,认为海绵城市恰恰需要利用天然或模拟自然海绵的蓄水、滞水和保水功能,回补地下水。但是有些国外专家给出了另外一种解释,他认为大家对年径流总量控制率的指标出现了误读,不能用多年平均的自然径流计算,因为海绵城市建设是针对城市的小区域小范围内进行的,是小规模的。

《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》并没有对国内年径流总量控制率提出统一的控制要求。而是根据我国各个主要城市1983-2012年日降雨量的统计数据分析,得出各城市年径流总量控制率和对应的设计降雨量值关系。根据这些数据分析,住建部指南将我国大陆地区大致分为五个区,并给出了各个区年径流总量控制率最低和最高限值的指导性指标,即I区(85%≤α≤90%)、II区(80%≤α≤85%)、III区(75%≤α≤85%)、IV区(70%≤α≤85%)、V区(60%≤α≤85%)。各地应可以根据这些参考值,根据用地种类、当地经济和场地环境、新建还是改建等实际情况,因地制宜的制定本地区径流总量控制目标。

在未设置低影响设施(LID)的场地中,用(1-雨量径流系数)可以粗略估算场地的年径流总量控制率。

城市在人为建设开发后,打破了原有的水文循环和地表环境,大量硬化建筑和路面无法渗水透水,暴雨来临,原本应该下渗或被植被迟滞储存的雨水无法下渗只能外排。外排导致城市地下水位得不到补充,地下水位下降,容易想成塌陷地基下沉等地址灾害。雨水外排还依赖城市的排水管网,暴雨时排水管网承受的雨水排放压力激增,但中国很多城市的排水管网在这种压力下很容易崩溃,容易产生内涝。在这种情况下,住建部《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建》强调,国家鼓励各地建设海绵城市,并让该模式统筹低影响开发雨水系统、城市雨水管渠系统及超标雨水径流排放系统。


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