LA新刊抢先看 | 海绵型住区设计如何兼顾水文和成本综合效益？ | 刘家琳 刘兆莉 张蕊

《风景园林》2024年2期即将出刊，欢迎关注！

/ 文章信息 /

重庆示范性海绵型住区海绵系统长期水文-成本综合绩效优化

Optimization of Long-Term Comprehensive Hydrological-Cost Performance of the Demonstrative Spongy Residential Area in Chongqing

刘家琳  刘兆莉  张蕊

全文刊登于《风景园林》2024年2期78-86页

/ 文章亮点 /

1、在住建部推进海绵城市水文绩效监测评估、经济成本控制的政策背景下，聚焦国内亚热带季风湿润地区已建成的海绵型住区项目，针对该类项目长期水文效能表现、成本消耗不明的问题，研究评估其长期水文绩效、水文-成本综合效益，通过方案比选，探讨特定气候条件下可持续的住区海绵系统韧性设计方式。

2、本研究采用住区排水口和附近雨量计的长期监测数据，并通过多次降雨事件的雨量和流量数据对水文模型分别进行参数率定与结果验证，校验后模拟结果与监测结果匹配度高，模型可靠。

/ 作者简介 /

刘家琳

女 / 博士 / 西南大学园艺园林学院教授、硕士生导师 / 本刊特约编辑 / 研究方向为绿地可持续设计、雨洪管理景观绩效评估与优化、绿色屋顶监测与技术优化

刘兆莉

女 / 西南大学硕士 / 研究方向为雨洪管理景观绩效评估与优化

张蕊

女 / 西南大学园艺园林学院在读硕士研究生 / 研究方向为雨洪管理景观绩效评估与优化

作者写作心得

/ 文章精华阅读 /

重庆示范性海绵型住区海绵系统长期水文-成本综合绩效优化

Optimization of Long-Term Comprehensive Hydrology-Cost Performance of the Demonstrative Spongy Residential Area in Chongqing

摘要：【目的】国内海绵城市建设已逐步进入高绩效营建与科学评估阶段。针对已建成海绵型住区，对于海绵系统的长期水文-成本综合绩效的研究较为欠缺。通过对海绵系统长期水文、成本的量化评估，探讨亚热带季风性湿润气候条件下，住区的海绵系统韧性设计方式。【方法】以重庆示范性海绵型住区为研究对象，构建现状水文模型，通过监测数据进行精准校验。以低成本为目标，采用雨水桶及少量生物滞留设施和渗透塘，设定比选方案S1；以高水文绩效为目标，采用生物滞留设施、雨水桶、渗渠、渗透塘、轻薄绿色屋顶等类型丰富的设施，设定比选方案S2。在校验模型基础上构建出比选方案的水文模型，量化评估各方案长期的水文绩效、成本投入及水文-成本综合绩效。【结果】现状方案的年径流总量控制率为75.3%，略低于规划控制目标，且海绵系统建造维护成本相对最高。S1的平均年径流总量控制率为87.2%，其海绵系统的总投入成本最低。S2的平均年径流总量控制率和峰值削减率最优，其长期水文-成本综合绩效相对现状方案提升3.6倍。其中，透水铺装和蓄水池的水文-成本综合绩效最低，雨水桶与渗渠组合的综合绩效最高。【结论】提出在不同应用条件下，住区适宜采用的海绵系统设计方式。当住区绿地率条件良好，对水文-成本综合绩效要求较高时，宜采用具有丰富设施类型的S2方案模式。本研究对重庆以及有相似气候条件的地区中海绵型住区的建设优化有积极参考价值。

关键词：海绵城市；海绵型住区；水文绩效；成本效益；重庆

国内海绵城市建设已逐步进入高绩效营建与科学评估阶段。针对已建成海绵型住区，对于海绵系统的长期水文-成本综合绩效的研究较为欠缺。在住建部推进海绵城市水文绩效监测评估、经济成本控制的政策背景下，聚焦国内亚热带季风性湿润气候地区已建成的海绵型住区项目，有必要研究评估其长期水文绩效、水文-成本综合效益，探讨特定气候条件下可持续的海绵系统设计方式。

本研究选择国内首批海绵城市试点示范住区——国博香榭为对象，其位于重庆悦来国际会展城，住区面积4.34 hm²，绿化率35%，由典型宅旁绿地、组团绿地构成。其中海绵系统总面积占居住用地总面积的10.1%。住区西北排水口设有雨水流量监测装置（图1）。

为探究海绵型住区长期水文-成本综合绩效，研究采用2016—2020年重庆主城区日降雨数据作为降雨情景；再从中选取4场不同雨型的典型降雨事件数据，以探究住区在不同降雨情景下的峰值削减效能，辅助判定其水文绩效表现。

研究采用EPA Storm Water Management Model 5.1构建水文模型。建模参数包含子汇水区下垫面水文参数、排水管网参数以及海绵设施结构参数。依据住区现状竣工图纸数据、高清航拍图、土壤勘测实际情况等，综合明确建模参数取值。

1 示范住区“国博香榭”海绵设施布设系统

研究以悦来地区2018年4—10月雨量计监测数据，以及同时段该住区排水口的流量监测数据（该时段数据连续稳定）用于模型校验。选取其中降雨历时大于6h的多次降雨事件分别进行模型参数率定和结果验证，采用Nash-Sutcliffe效率系数(E_NS)来检验案例流量监测值和模拟值的匹配程度；用相关系数(R²)表征流量监测值曲线和模拟值曲线的拟合度。校验后E_NS与R²值均达到0.75以上（图2），以此保障现状水文模型的可靠性。

2 不同降雨事件下排水口监测流量与模拟流量过程曲线

为探讨典型住区绿地海绵系统设计的优化模式，比选方案设定以提升系统的水文-成本综合绩效为视角。以低成本为目标设定比选方案S1，采用雨水桶及少量生物滞留设施和渗透塘，海绵设施占地为住区总面积的2.7%（图3-左）；以高水文绩效为目标设定比选方案S2，采用轻薄绿色屋顶、雨水桶、渗渠、生物滞留设施、渗透塘等类型丰富的设施，海绵设施占地为住区总面积的5.9%（图3-右）。S1和S2为满足设定原则、具有可实施性的典型代表方案，并非唯一布设方式。

3 比选方案S1（左）和S2（右）海绵设施布设图

本研究长期水文绩效指标采用年径流总量控制率，并将年均雨水资源利用率、径流峰值削减率作为辅助评估水文绩效的指标。海绵系统布设方案的成本测算包括设施建造成本和5年维护成本（依据设施造价标准与维护消耗经验值估算）。住区的长期水文-成本综合绩效指标为2016—2020年的平均年径流总量控制率与5年内的建设及维护估算总成本的比值。

现状方案S0的年径流总量控制率为75.3%，略低于规划控制目标（80.4%），且海绵系统建造维护成本相对最高。S1的平均年径流总量控制率为87.2%，其海绵系统的总投入成本最低。S2的平均年径流总量控制率和峰值削减率最优，其长期水文-成本综合绩效相对现状方案提升3.6倍。三个方案的雨水资源利用率均超过规划控制目标（4.15%）（图4-图7）。设施组合中，透水铺装和蓄水池的水文-成本综合绩效最低，雨水桶与渗渠组合的综合绩效最高。

4 各海绵布设方案年径流总量控制率

5 各海绵布设方案峰值削减率

6 各海绵布设方案雨水资源利用率

7 各项海绵设施的单位面积总成本值

总体而言，现状方案S0更合适在具有较高绿地率条件的住区，对年径流控制率要求不高、对雨水资源利用率要求高，且投资成本充裕的项目中应用。

比选方案S1，主要采用雨水桶及少量渗透性设施，适宜在用地较局促，绿地率欠佳的住区，且对年径流控制率要求较高、成本投入紧张的工程项目中应用。

比选方案S2，即在汇水区源头采用轻薄绿色屋顶、雨水桶，中游及下游采用渗渠、生物滞留设施、渗透塘等类型丰富的设施，宜在绿地率条件良好，且对水文-成本综合绩效要求较高的住区项目中应用。该系统的设计节约、高效，较好地平衡了水文管控与景观多样性的要求（图8）。

8 S2海绵系统设计策略模式图

致谢（Acknowledgements）：

感谢重庆悦来投资集团有限公司规划设计部部长魏映彦、注册城市规划师申亚、海绵监测部门工程师瞿万骏，在研究过程中提供的大力支持与帮助。

为完善微信阅读体验，文章进行了删减，欢迎阅读全文

/ 引用链接 /

引用本文：刘家琳，刘兆莉，张蕊.重庆示范性海绵型住区海绵系统长期水文-成本综合绩效优化[J].风景园林，2024，31（2）：78-86. doi: 10.3724/j.fjyl.202303170133

Citation: LIU J L, LIU Z L, ZHANG R. Optimization of Long-Term Comprehensive Hydrology-Cost Performance of the Demonstrative Spongy Residential Area in Chongqing[J]. Landscape Architecture, 2024, 31(2): 78-86. doi: 10.3724/j.fjyl.202303170133

文章链接：http://www.lalavision.com/cn/article/doi/10.3724/j.fjyl.202303170133

长按扫描二维码，即可查看原文

 预订新刊 限时特惠 

2024年2期杂志即将付印

新刊单本包邮特惠

仅限今明两日（2月4-5日）

49元/本  包邮

欢迎各位读者预订本期杂志

新刊将于2月10日出版后邮寄

文章编辑 刘昱霏

微信编辑 刘芝若

微信校对 项曦

审核 曹娟

声明

本文版权归本文作者所有

未经允许禁止转载

如需转载请与后台联系

欢迎转发