李國(guó)婉，隋己元，王耀建，楊海軍，黎華壽，夏 兵

(1.深圳市北林苑景觀(guān)及建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 深圳 518055；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，廣東 廣州 510642；3.廣東省城市生態(tài)空間可持續(xù)發(fā)展工程技術(shù)研究中心，廣東 深圳 518055；4.深圳市羅湖區(qū)水務(wù)局 水污染治理中心，廣東 深圳 518012)

海綿城市是我國(guó)針對(duì)高速城鎮(zhèn)化及全球氣候變化造成的城市內(nèi)澇、水資源短缺等問(wèn)題實(shí)施的城市建設(shè)理念，具有多重目標(biāo)導(dǎo)向性[1]。新建城區(qū)目標(biāo)導(dǎo)向性強(qiáng)，具備落實(shí)海綿城市建設(shè)理念的基礎(chǔ)條件，而老舊城區(qū)問(wèn)題導(dǎo)向性強(qiáng)，海綿化改造難度大，尤其高密度老舊城區(qū)改造難度更大[2]。高密度老舊城區(qū)具有多問(wèn)題導(dǎo)向性，包括城市開(kāi)發(fā)強(qiáng)度高、硬化面積大、建筑小區(qū)老舊、公園綠地少、市政管網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、內(nèi)澇頻發(fā)、水體黑臭等，是最迫切需要海綿城市建設(shè)的區(qū)域，也是海綿化改造空間最有限的區(qū)域[3]。

深圳市作為第二批海綿城市試點(diǎn)城市，在高密度老舊城區(qū)海綿化改造方面走在全國(guó)前列。羅湖區(qū)作為深圳市最先開(kāi)發(fā)建設(shè)的轄區(qū)，人均建設(shè)用地面積遠(yuǎn)低于我國(guó)城市城區(qū)人均水平，海綿化改造難度大[4]?；诤＞d城市建設(shè)的跨尺度屬性，項(xiàng)目作為承上啟下的關(guān)鍵載體，是海綿城市建設(shè)上位規(guī)劃到落地的基本管控單元，一般包括建筑小區(qū)、道路廣場(chǎng)、公園綠地和水務(wù)工程四類(lèi)，其中前三類(lèi)是源頭減排項(xiàng)目[5-6]。近年來(lái)，羅湖區(qū)在源頭減排項(xiàng)目建設(shè)方面形成了具有推廣價(jià)值的典型做法和模式，其中口袋公園(總體面積小于1 hm2)因其小巧可斑塊狀散落于社區(qū)、廣場(chǎng)和地鐵站周邊等公共服務(wù)場(chǎng)地而得到廣泛應(yīng)用[7-8]。雖然源頭減排項(xiàng)目建設(shè)對(duì)降雨徑流控制率有明顯提升，但即使海綿設(shè)施飽和狀態(tài)下也無(wú)法恢復(fù)到自然狀態(tài)下的徑流管控效果[9]。因此，如何定量評(píng)價(jià)源頭減排項(xiàng)目實(shí)施的有效性成為海綿城市建立長(zhǎng)效機(jī)制的關(guān)鍵。

源頭減排項(xiàng)目實(shí)施有效性評(píng)價(jià)本質(zhì)上是對(duì)能反映其海綿效應(yīng)的多指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。源頭減排項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)是通過(guò)降雨徑流控制實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目自然生態(tài)格局管控，因此在運(yùn)用層次分析法進(jìn)行分析時(shí)準(zhǔn)則層中生態(tài)效益排在首位[10]?！逗＞d城市建設(shè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51345—2018)是當(dāng)前海綿城市建設(shè)效果評(píng)價(jià)的主要依據(jù)，按照其對(duì)源頭減排項(xiàng)目的評(píng)價(jià)要求，建筑小區(qū)、道路廣場(chǎng)、公園綠地項(xiàng)目生態(tài)效益層核心指標(biāo)為年徑流總量控制率及徑流體積控制、徑流峰值控制[11]。為探尋高密度老舊城區(qū)源頭減排項(xiàng)目定量評(píng)價(jià)的方法，本研究以深圳市羅湖區(qū)6個(gè)典型源頭減排項(xiàng)目作為研究對(duì)象，開(kāi)展1個(gè)雨季(2020年6—9月)排泄流量連續(xù)在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，統(tǒng)計(jì)典型項(xiàng)目雨季徑流總量控制率及徑流體積控制，評(píng)價(jià)典型項(xiàng)目削峰效果，期望能為高密度老舊城區(qū)源頭減排項(xiàng)目建設(shè)和實(shí)施有效性評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法

1.1 典型項(xiàng)目

深圳市屬于亞熱帶向熱帶過(guò)渡型海洋性氣候區(qū)，雨量充沛。在市內(nèi)羅湖區(qū)選擇2個(gè)建筑小區(qū)、2個(gè)口袋公園和2條道路作為典型項(xiàng)目。典型項(xiàng)目土壤質(zhì)地以赤紅壤為主，總體雨水徑流入滲能力較好。典型項(xiàng)目采用的海綿設(shè)施如表1所示。

表1 典型項(xiàng)目采用的海綿設(shè)施

1.2 監(jiān)測(cè)方法

采用雷達(dá)流量計(jì)(HZ-SVR-24QP)分別在6個(gè)典型項(xiàng)目接入市政管網(wǎng)排水口開(kāi)展流量連續(xù)在線(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻次為1次/15 min，監(jiān)測(cè)時(shí)段為2020年雨季(6—9月)，獲得項(xiàng)目瞬時(shí)排泄流量和累計(jì)排泄流量數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

項(xiàng)目的徑流總量和徑流總量控制率計(jì)算公式為

Q=1 000×p×S

(1)

R=100×(Q-Q1)/Q

(2)

式中：Q為項(xiàng)目地表徑流總量，m3；p為降雨量，mm；S為項(xiàng)目匯水面積，km2；R為徑流總量控制率，%；Q1為累計(jì)排泄流量，m3。

采用Excel和Origin軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

2 結(jié)果與討論

2.1 降雨量

2020年典型項(xiàng)目所在區(qū)域雨量站監(jiān)測(cè)全年降雨量為1 328.1 mm，其中雨季降雨量為852.6 mm，占全年降雨量的64.20%。項(xiàng)目位于《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》劃分的我國(guó)大陸地區(qū)年徑流總量控制率分區(qū)圖Ⅴ區(qū)(60 % ≤α≤ 85%)[12]，根據(jù)《深圳市海綿城市建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃及實(shí)施方案(優(yōu)化)》規(guī)劃片區(qū)的年徑流總量控制率目標(biāo)值和設(shè)計(jì)降雨量，典型項(xiàng)目所在片區(qū)規(guī)劃年徑流總量控制率為60%，規(guī)劃單位面積設(shè)計(jì)降雨量為23.2 mm[13]。2020年6—9月該區(qū)域發(fā)生降雨量高于23.2 mm的降雨共14場(chǎng)次，低于23.2 mm的降雨共108場(chǎng)次。本研究分別篩選整個(gè)雨季高于、接近(<10%)和低于23.2 mm的3場(chǎng)降雨數(shù)據(jù)(見(jiàn)表2)用于源頭減排項(xiàng)目徑流控制效果評(píng)估。

表2 采用的降雨數(shù)據(jù)

2.2 雨季典型項(xiàng)目徑流總量控制率

根據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開(kāi)發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建(試行)》，綠色屋頂、透水鋪裝、蓄水池、生物滯留設(shè)施和下沉式綠地在徑流總量管控方面性能最好[12]。雨季典型項(xiàng)目徑流總量控制率和控制徑流體積見(jiàn)表3。

表3 雨季典型項(xiàng)目徑流總量控制率和控制徑流體積

1#和2#項(xiàng)目均采用了雨水回用設(shè)施(兼蓄水)，分別與綠色屋頂和透水鋪裝結(jié)合使用，通過(guò)雨季徑流流量監(jiān)測(cè)，前者比后者徑流總量控制率高出19.0%，說(shuō)明綠色屋頂在徑流總量管控方面的性能明顯優(yōu)于透水鋪裝。結(jié)合某建筑小區(qū)通過(guò)落實(shí)雨水花園、透水鋪裝、透水路面、雨水桶、綠色屋頂、雨水回用系統(tǒng)(兼蓄水)等海綿設(shè)施實(shí)現(xiàn)雨季監(jiān)測(cè)徑流總量控制率96.4%[14]，說(shuō)明通過(guò)綠色屋頂削減屋面徑流不容忽視，在建筑小區(qū)落實(shí)綠色屋頂、透水鋪裝和雨水回用系統(tǒng)(兼蓄水)等海綿設(shè)施可高效提升其徑流總量控制能力。

3#和4#項(xiàng)目可有效削減96.5%和96.8%的雨季徑流總量，有研究顯示生物滯留設(shè)施在170.6 mm降雨量下亦可控制100 %徑流量[15]，因此在高密度老舊城區(qū)推廣“生物滯留設(shè)施+透水鋪裝”型口袋公園具有重要價(jià)值。

道路項(xiàng)目普遍采用的海綿措施包括在中央分隔帶、側(cè)分帶和退線(xiàn)綠化中采用生物滯留設(shè)施，在機(jī)動(dòng)車(chē)道、慢行道采用透水鋪裝，以及在側(cè)分帶補(bǔ)充生態(tài)樹(shù)池等[16]。5#和6#項(xiàng)目在此基礎(chǔ)上增加含濾料環(huán)保型雨水口，均可削減99.9%的雨季徑流總量，海綿效應(yīng)顯著。

2.3 典型項(xiàng)目峰值流量控制效果

2.3.1 建筑小區(qū)

不同降雨強(qiáng)度下建筑小區(qū)峰值流量變化如圖1所示。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，高于、接近和低于設(shè)計(jì)降雨量下，1#項(xiàng)目徑流量削減率均為100%；2#項(xiàng)目徑流量削減率依次為98.6%、99.7%和92.8%，峰值流量分別為0.168 2、0.043 3、0.065 m3/s，徑流量分別為25.6、1.8和27.8 m3。根據(jù)《海綿城市建設(shè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)方法，在設(shè)計(jì)降雨量下監(jiān)測(cè)項(xiàng)目無(wú)排泄徑流量或經(jīng)凈化處理后排泄即算達(dá)到設(shè)計(jì)要求[11]。1#項(xiàng)目設(shè)計(jì)降雨量下無(wú)排泄徑流量，2#項(xiàng)目地表徑流經(jīng)雨水回用設(shè)施凈化處理，兩者均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。有研究顯示，建筑小區(qū)在落實(shí)下凹式綠地、透水鋪裝、綠色屋頂及分流式調(diào)蓄池組合海綿設(shè)施后，徑流峰值削減效果突出[17]。因此，建筑小區(qū)項(xiàng)目落實(shí)綠色屋頂、透水鋪裝和雨水回用系統(tǒng)(兼蓄水)在提升其徑流總量控制率和徑流峰值削減效果方面均具有重要作用。

圖1 不同降雨量下建筑小區(qū)項(xiàng)目峰值流量變化

2.3.2 口袋公園

不同降雨強(qiáng)度下口袋公園項(xiàng)目峰值流量變化如圖2所示。高于、接近和低于設(shè)計(jì)降雨量下，3#項(xiàng)目分別削減徑流量的97.3%、97.7%和100%，4#項(xiàng)目分別削減徑流量的99.3%、100%和100%，呈現(xiàn)逐漸增加趨勢(shì)。在接近設(shè)計(jì)降雨量下，3#項(xiàng)目主要通過(guò)生物滯留設(shè)施凈化雨水[12]，4#項(xiàng)目無(wú)排泄徑流量，兩者均達(dá)到《海綿城市建設(shè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)要求[11]。目前關(guān)于口袋公園在海綿城市建設(shè)中的應(yīng)用研究較少，在前人規(guī)劃應(yīng)用的基礎(chǔ)上[18]，本研究通過(guò)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)證實(shí)口袋公園在徑流削減方面優(yōu)勢(shì)突出，在高密度老舊城區(qū)推廣口袋公園應(yīng)引起足夠重視。

圖2 不同降雨量下口袋公園項(xiàng)目峰值流量變化

2.3.3 道 路

不同降雨強(qiáng)度下道路項(xiàng)目峰值流量變化如圖3所示。高于、接近和低于設(shè)計(jì)降雨量下，5#項(xiàng)目分別削減徑流量的99.6%、100%和100%，6#項(xiàng)目分別削減徑流量的99.8%、100%和100%。在接近設(shè)計(jì)降雨量下，5#項(xiàng)目峰值流量為0.006 9 m3/s，共排泄徑流量0.1 m3，6#項(xiàng)目無(wú)排泄徑流量，均達(dá)到《海綿城市建設(shè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)要求[11]。上海海綿城市建設(shè)的試點(diǎn)區(qū)臨港新城內(nèi)某城市道路采取相近道路海綿措施，在臺(tái)風(fēng)“利奇馬”期間峰值流量削減率達(dá)96.30%[19]。因此，在道路中央分隔帶、側(cè)分帶和退線(xiàn)綠化中采用生物滯留設(shè)施，以及在機(jī)動(dòng)車(chē)道、慢行道采用透水鋪裝的方法，在徑流總量和徑流峰值控制方面效果突出。

圖3 不同降雨量下道路項(xiàng)目峰值流量變化

3 結(jié) 論

(1)“綠色屋頂+雨水回用系統(tǒng)(兼蓄水)”型建筑小區(qū)可削減100%的徑流總量和100%的徑流峰值；“透水鋪裝+雨水回用系統(tǒng)(兼蓄水)”型建筑小區(qū)可削減81.0%的徑流總量，接近設(shè)計(jì)降雨量下削減99.7%的徑流峰值，兩者均達(dá)到海綿城市建設(shè)評(píng)價(jià)要求。

(2)“生物滯留設(shè)施+透水鋪裝”型口袋公園可削減徑流總量96%以上，接近設(shè)計(jì)降雨量下可削減徑流峰值97%以上，并且隨場(chǎng)次降雨量降低呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，符合海綿城市建設(shè)評(píng)價(jià)要求。

(3)在道路實(shí)施“生物滯留設(shè)施+透水鋪裝+環(huán)保型雨水口”組合海綿設(shè)施，可削減徑流總量99%以上，接近設(shè)計(jì)降雨量下可削減徑流峰值99%以上，具有較高穩(wěn)定性。