李月恒，崔自治，李亞東，丁妍妍

（寧夏大學 土木與水利工程學院，寧夏 銀川 750021）

銀川市的停車場大多為傳統(tǒng)露天停車場，雨水主要通過排水管網(wǎng)排泄，經(jīng)歷短時強降雨時徑流總量大，易導致場地積水，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，吳盈盈等[1]使用暴雨洪水管理模型（SWMM）模擬研究了區(qū)域降水徑流過程，發(fā)現(xiàn)低影響開發(fā)（LID）設施對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)時間。盧明明等[2]構建SWMM，探討了不同降雨強度下的生態(tài)滯留設施、植草溝、透水路面以及組合模式下的城市道路LID設施雨水調(diào)控效果。甘丹妮等[3]通過構建SWMM，發(fā)現(xiàn)不同的LID設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設施對地表徑流的調(diào)控效果良好，可以有效解決場地積水問題。本文針對銀川市某大型傳統(tǒng)停車場在經(jīng)歷短時強降雨時場地積水問題，通過面層透水鋪裝、植草溝和兩者組合等LID設施改造，應用暴雨洪水管理模型（SWMM）探索停車場徑流總量、徑流系數(shù)和徑流峰值等隨暴雨重現(xiàn)期變化的規(guī)律，對銀川市傳統(tǒng)露天停車場改造具有現(xiàn)實意義。

1 研究方案

1.1 停車場概況

停車場為銀川市興慶區(qū)某大型露天停車場，地勢平坦，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，場地內(nèi)排水管網(wǎng)沿內(nèi)部兩條行車道布置。

1.2 改造方案

常見的LID設施有透水鋪裝、雨水花園、雨水桶、植草溝、生物滯留池等。基于研究對象為停車場，保留原有排水管網(wǎng)，僅改造停車位和綠化部分。設置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，南北走向沿停車場邊緣和中部共布置3道植草溝。

1.3 區(qū)域概化

停車場區(qū)域范圍不大，管網(wǎng)布置簡單，根據(jù)場地地形特征和排水系統(tǒng)相關元素，將區(qū)域劃分為16個子匯水區(qū)域、9個節(jié)點、9個管段、1個排放口，區(qū)域內(nèi)無市政管道貫穿，僅排放口處外接市政管道，概化結果如圖1所示。

圖1 研究區(qū)域概化圖

1.4 雨型設計

芝加哥雨型能很好地描述暴雨過程中的平均雨強、最大雨強和瞬時雨強，被大量學者采用。本文采用芝加哥雨型，結合銀川市暴雨強度公式，進行時長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。

銀川市暴雨強度公式如下[4]：

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

根據(jù)銀川市暴雨強度公式，結合芝加哥雨型，得出4種不同暴雨重現(xiàn)期時的降雨過程，如圖2所示。

圖2 降雨過程線

2 結果與分析

2.1 場地改造前

根據(jù)《水文情報預報規(guī)范》（SL 250—2000）[5]、SWMM用戶使用手冊確定模型水量參數(shù)，如表1所示。模擬得出不同重現(xiàn)期下場地地表徑流結果如表2所示，場地管道排水及節(jié)點溢流情況如表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，說明在短時間內(nèi)經(jīng)歷極端強降雨會使研究區(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)點逐漸提前，全部滿流的時間也逐漸提前，滿流維持的時間越來越長，停車場地表滯水。

表2 改造前不同重現(xiàn)期下場地地表徑流

表3 改造前場地管道排水及節(jié)點溢流情況

2.2 場地改造后效果分析

2.2.1 相關參數(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，植被容積分數(shù)為0.6，初始飽和度為20%。

2.2.2 模擬結果與分析 場地不同暴雨重現(xiàn)期下各改造方案的雨量模擬結果如表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)期的增長呈現(xiàn)出增大的趨勢，方案二的各項數(shù)值均大于方案一和方案三，說明方案二對徑流總量、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果

由圖3可知：在暴雨重現(xiàn)期分別為1，5，10，20 a時，研究區(qū)域采用方案一時，研究區(qū)徑流總量較未進行LID設施布置前削減了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%；當研究區(qū)域采用方案二時，研究區(qū)徑流總量較未進行LID設施布置前削減了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%；當研究區(qū)域采用方案三時，研究區(qū)徑流總量較未進行LID設施布置前削減了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%。通過對比以上結果可知，對研究區(qū)進行LID設施布置后，隨著暴雨重現(xiàn)期時間增長，各項雨量指數(shù)都出現(xiàn)增大的現(xiàn)象，較未進行LID設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。

圖3 雨洪調(diào)控削減效率

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

3 結論

（1）場地在設置LID設施前后，地表徑流總量、徑流峰值、徑流系數(shù)都隨著暴雨重現(xiàn)期的增長而增大，且3種方案對雨洪的削減率隨著重現(xiàn)期的增長逐漸降低。

（2）透水鋪裝和植草溝兩種LID設施對場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地的積水問題，方案一可解決暴雨重現(xiàn)期10 a以內(nèi)的停車場地的積水問題，方案三可解決暴雨重現(xiàn)期20 a以內(nèi)的停車場地的積水問題。