李月恒，崔自治，李亞?wèn)|，丁妍妍

（寧夏大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

銀川市的停車場(chǎng)大多為傳統(tǒng)露天停車場(chǎng)，雨水主要通過(guò)排水管網(wǎng)排泄，經(jīng)歷短時(shí)強(qiáng)降雨時(shí)徑流總量大，易導(dǎo)致場(chǎng)地積水，且雨水中的面源污染物多。為提高雨水利用率，解決城市內(nèi)澇，降低城市溫室效應(yīng)，吳盈盈等[1]使用暴雨洪水管理模型（SWMM）模擬研究了區(qū)域降水徑流過(guò)程，發(fā)現(xiàn)低影響開(kāi)發(fā)（LID）設(shè)施對(duì)徑流峰值和總量都有削減作用，并在一定程度上延緩洪峰出現(xiàn)時(shí)間。盧明明等[2]構(gòu)建SWMM，探討了不同降雨強(qiáng)度下的生態(tài)滯留設(shè)施、植草溝、透水路面以及組合模式下的城市道路LID設(shè)施雨水調(diào)控效果。甘丹妮等[3]通過(guò)構(gòu)建SWMM，發(fā)現(xiàn)不同的LID設(shè)施組合都能有效地調(diào)控雨洪，但是隨著暴雨重現(xiàn)期的增加，雨洪調(diào)控效果有所減弱。LID設(shè)施對(duì)地表徑流的調(diào)控效果良好，可以有效解決場(chǎng)地積水問(wèn)題。本文針對(duì)銀川市某大型傳統(tǒng)停車場(chǎng)在經(jīng)歷短時(shí)強(qiáng)降雨時(shí)場(chǎng)地積水問(wèn)題，通過(guò)面層透水鋪裝、植草溝和兩者組合等LID設(shè)施改造，應(yīng)用暴雨洪水管理模型（SWMM）探索停車場(chǎng)徑流總量、徑流系數(shù)和徑流峰值等隨暴雨重現(xiàn)期變化的規(guī)律，對(duì)銀川市傳統(tǒng)露天停車場(chǎng)改造具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究方案

1.1 停車場(chǎng)概況

停車場(chǎng)為銀川市興慶區(qū)某大型露天停車場(chǎng)，地勢(shì)平坦，總面積約為5.8 hm2，面層為不透水層，僅布置少量普通的綠化帶。停車場(chǎng)周圍為環(huán)形行車道，內(nèi)部布置三條大致東西走向的行車道，行車道間布置兩排停車位，場(chǎng)地內(nèi)排水管網(wǎng)沿內(nèi)部?jī)蓷l行車道布置。

1.2 改造方案

常見(jiàn)的LID設(shè)施有透水鋪裝、雨水花園、雨水桶、植草溝、生物滯留池等?；谘芯繉?duì)象為停車場(chǎng)，保留原有排水管網(wǎng)，僅改造停車位和綠化部分。設(shè)置3種改造方案：方案一，僅將停車位改造成透水鋪裝；方案二，僅設(shè)置植草溝；方案三，透水鋪裝與植草溝組合。透水鋪裝由面層、蓄水層和土壤基層組成。結(jié)合景觀與雨水調(diào)節(jié)，植草溝東西走向沿兩排停車位間共布置4道，南北走向沿停車場(chǎng)邊緣和中部共布置3道植草溝。

1.3 區(qū)域概化

停車場(chǎng)區(qū)域范圍不大，管網(wǎng)布置簡(jiǎn)單，根據(jù)場(chǎng)地地形特征和排水系統(tǒng)相關(guān)元素，將區(qū)域劃分為16個(gè)子匯水區(qū)域、9個(gè)節(jié)點(diǎn)、9個(gè)管段、1個(gè)排放口，區(qū)域內(nèi)無(wú)市政管道貫穿，僅排放口處外接市政管道，概化結(jié)果如圖1所示。

圖1 研究區(qū)域概化圖

1.4 雨型設(shè)計(jì)

芝加哥雨型能很好地描述暴雨過(guò)程中的平均雨強(qiáng)、最大雨強(qiáng)和瞬時(shí)雨強(qiáng)，被大量學(xué)者采用。本文采用芝加哥雨型，結(jié)合銀川市暴雨強(qiáng)度公式，進(jìn)行時(shí)長(zhǎng)120 min，雨峰系數(shù)r為0.453，重現(xiàn)期分別為1，5，10，20 a的降雨模擬。

銀川市暴雨強(qiáng)度公式如下[4]：

式中：q為暴雨強(qiáng)度，mm/min；p為重現(xiàn)期，a；t為降雨歷時(shí)，min。

根據(jù)銀川市暴雨強(qiáng)度公式，結(jié)合芝加哥雨型，得出4種不同暴雨重現(xiàn)期時(shí)的降雨過(guò)程，如圖2所示。

圖2 降雨過(guò)程線

2 結(jié)果與分析

2.1 場(chǎng)地改造前

根據(jù)《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》（SL 250—2000）[5]、SWMM用戶使用手冊(cè)確定模型水量參數(shù)，如表1所示。模擬得出不同重現(xiàn)期下場(chǎng)地地表徑流結(jié)果如表2所示，場(chǎng)地管道排水及節(jié)點(diǎn)溢流情況如表3所示。

表1 模型水量參數(shù)

由表2可知，隨著暴雨重現(xiàn)期的增加，降雨總量、徑流總量、降雨峰值、徑流峰值都在增大，徑流系數(shù)也在不斷增加，說(shuō)明在短時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷極端強(qiáng)降雨會(huì)使研究區(qū)域徑流量不斷加大。由表3可知，暴雨重現(xiàn)期的增加致使初始滿流管道和初始溢流節(jié)點(diǎn)逐漸提前，全部滿流的時(shí)間也逐漸提前，滿流維持的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，停車場(chǎng)地表滯水。

表2 改造前不同重現(xiàn)期下場(chǎng)地地表徑流

表3 改造前場(chǎng)地管道排水及節(jié)點(diǎn)溢流情況

2.2 場(chǎng)地改造后效果分析

2.2.1 相關(guān)參數(shù) 透水鋪裝：面層表面坡度為0.5%，表面粗糙度為0.12；蓄水層厚度為500 mm，孔隙率為30%，滲水速率為12.5 cm/h。植草溝：表面坡度為1.0%，表面粗糙度為0.10，植被容積分?jǐn)?shù)為0.6，初始飽和度為20%。

2.2.2 模擬結(jié)果與分析 場(chǎng)地不同暴雨重現(xiàn)期下各改造方案的雨量模擬結(jié)果如表4所示，削減率如圖3所示。

從表4可知，3種改造方案的徑流量、徑流峰值、徑流總量和徑流系數(shù)均隨著重現(xiàn)期的增長(zhǎng)呈現(xiàn)出增大的趨勢(shì)，方案二的各項(xiàng)數(shù)值均大于方案一和方案三，說(shuō)明方案二對(duì)徑流總量、徑流峰值和徑流系數(shù)的削減效果不如方案一和方案三好。

表4 各改造方案的雨量模擬結(jié)果

由圖3可知：在暴雨重現(xiàn)期分別為1，5，10，20 a時(shí)，研究區(qū)域采用方案一時(shí)，研究區(qū)徑流總量較未進(jìn)行LID設(shè)施布置前削減了70.2%，69.6%，68.5%，66.7%，徑流系數(shù)較之前分別削減了71.2%，70.3%，68.4%，67.2%，徑流峰值較之前分別削減了70.3%，69.5%，68.7%，66.3%；當(dāng)研究區(qū)域采用方案二時(shí)，研究區(qū)徑流總量較未進(jìn)行LID設(shè)施布置前削減了25.2%，24.3%，23.8%，23.3%，徑流系數(shù)較之前分別削減了6.32%，5.49%，5.11%，4.95%，徑流峰值較之前分別削減了34.19%，33.95%，33.5%，33.1%；當(dāng)研究區(qū)域采用方案三時(shí)，研究區(qū)徑流總量較未進(jìn)行LID設(shè)施布置前削減了85.8%，85.3%，85.1%，84.9%，徑流系數(shù)較之前分別削減了74.11%，73.6%，73.4%，73.3%，徑流峰值較之前分別削減了90.98%，90.92%，90.89%，90.76%。通過(guò)對(duì)比以上結(jié)果可知，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行LID設(shè)施布置后，隨著暴雨重現(xiàn)期時(shí)間增長(zhǎng)，各項(xiàng)雨量指數(shù)都出現(xiàn)增大的現(xiàn)象，較未進(jìn)行LID設(shè)施布置前雨量的削減量也在增大，但3種方案下的削減率均呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。

圖3 雨洪調(diào)控削減效率

方案二在4種重現(xiàn)期時(shí)，GQ7，GQ8總是最先滿流，J4，J8，J9節(jié)點(diǎn)最先溢流，分別在第49，45，41，37 min時(shí)刻所有管道滿流；方案一在20 a重現(xiàn)期時(shí)，GQ7，GQ8最先滿流，J4，J8節(jié)點(diǎn)最先溢流，第55 min時(shí)所有管道滿流，其他重現(xiàn)期均無(wú)滿流情況；方案三在4種重現(xiàn)期時(shí)均無(wú)滿流溢流現(xiàn)象。

3 結(jié)論

（1）場(chǎng)地在設(shè)置LID設(shè)施前后，地表徑流總量、徑流峰值、徑流系數(shù)都隨著暴雨重現(xiàn)期的增長(zhǎng)而增大，且3種方案對(duì)雨洪的削減率隨著重現(xiàn)期的增長(zhǎng)逐漸降低。

（2）透水鋪裝和植草溝兩種LID設(shè)施對(duì)場(chǎng)地的雨水徑流都有不同程度調(diào)節(jié)，方案三最好，方案一次之，方案二最弱。方案二不能解決停車場(chǎng)地的積水問(wèn)題，方案一可解決暴雨重現(xiàn)期10 a以內(nèi)的停車場(chǎng)地的積水問(wèn)題，方案三可解決暴雨重現(xiàn)期20 a以內(nèi)的停車場(chǎng)地的積水問(wèn)題。