城市规划与城市水环境响应研究
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摘要：为了解城市规划对城市水环境的影响，以自贡釜溪河流域城市规划为例，应用SWMM（暴雨管理模型）分析了城市规划模式与城市水环境的响应关系。结果表明，当规划不透水性下垫面比重由74%调整为30%时，暴雨径流峰值流量可平均降低58%，TSS峰值浓度可平均降低55%；屋顶绿化、广场渗透、屋顶绿化+广场渗透组合三种措施对降雨径流峰值的消减率可在规划后用地布局的基础上再分别降低33%、29%、64%，对TSS峰值浓度的消减率则再分别降低26%、15%、38%。研究结果为城市环境管理提供参考。
关键词：城市规划；水环境；响应；暴雨管理模型（SWMM）
中图分类号：X321 文献标识码：A 文章编号：1672-1683（2014）01-0073-05
城市规划是城市管理的重要组成部分，主要涉及城市建筑物、产业的区域布局，城市工程的安排以及道路、运输设施的设置等，是城市建设和管理的重要依据。然而，现行的城市规划规范中并未兼顾城市发展对城市水环境的可能影响，使得城市水环境的安全保障压力凸显。近年来，“近自然规划”、“半自然规划”等城市规划理念不断涌现[1]，但对城市水环境的影响仍缺少明确的量化评估，因此还无法通过合理利用城市规划模式与城市水环境的响应关系来实现城市水环境安全。另一方面，城市水环境管理和修复基本都是在城市化之后进行的改造建设，不仅滞后于城市发展，而且浪费了大量资源，因此寻求城市规划与城市水环境保障的协同途径成为当务之急[2]。在欧洲，城市规划必须通过水环境影响的预评估后才能实施，而国内的城市规划管理体系中还缺少城市水环境影响的环节。大量研究表明，城市用地规划布局与城市水环境质量存在一定的关联关系[3-6]，这些研究都是在多年实测数据的基础上进行的，还缺少预防环境污染的理论研究。本文以自贡釜溪河城市规划为例，在分析城市规划方式与城市水环境关系的基础上，探讨城市规划与城市水环境安全保障的理论评估模式，从而为城市环境管理决策提供参考。
1 流域概况
自贡市地处四川省南部，平均气温17.5 ℃至18.0 ℃，日照1 150～1 200 h，降水1 000～1 100 mm。全市境内地形多丘陵，属于亚热带湿润季风气候：开春的时间较早，回温很快；夏天温度高，降水量大且集中；秋天较短，常见绵雨天气；冬天雨水较少。釜溪河又名盐井河，是自贡市境沱江段最大支流。自贡釜溪河城区段控制性景观规划红线范围总用地250 hm2，其中釜溪河水面面积65 hm2。
2 SWMM模型简介与参数选取
2.1 SWMM模型简介
[JP2]SWMM是由美国环保署于20世纪70年代开发的，被广泛用于对排水管网、地面径流以及污水处理单元等系统的水量水质的动态模拟。经过不断的完善和改进，目前己经发展到具备良好通用性的SWMM5.0，对SWMM模型的应用研究逐渐增多。例如，王静曾应用SWMM评估了山地城市暴雨径流的生态化改造响应程度[7]；赵冬泉等应用SWMM分析了澳门某实验区流域的径流特性，在研究中引入了GIS（Geographic Information System）和DEM（Digital Elevation Model）技术，实现了汇水子流域的自动生成，并与SWMM无缝对接，简化了模型概化的前期准备工作[8]；董欣等以深圳河湾地区的排水系统规划为例，应用SWMM 模型讨论了规划布局方案近期（2010年）和远期（2020年）可能产生的环境影响，研究结果为其它地区排水系统的评价提供了参考[9]。[JP]
2.2 模型概化
规划范围内排水体制为分流制，根据规划范围用地布局特点和流域地形地貌特点，将规划范围（陆地部分）划分成了15个子流域。河道部分设置为梯形管道，上游来水设置为零，忽略规划范围之外区域的暴雨径流输入。 SWMM模型概化结果见图1，各子流域用地布局信息见表1。
为进一步提高研究区域的暴雨径流调控效率，本文还分析了规划片区内屋顶绿化、广场渗透措施对规划片区暴雨产流排污的影响。屋顶绿化措施的调控效果评估通过更改SWMM模型中各个子流域内不透水下垫面比例，以及将土地利用类型中屋面更改为绿地的方式实现；广场渗透措施通过更改子流域中不透水下垫面比例实现。屋顶绿化、广场渗透和屋顶绿化协同广场渗透三种措施对规划片区暴雨产流的影响分析结果见图4，对暴雨径流TSS浓度的影响分析结果见图5。
由图4可知，规划后用地属性的进一步优化可以显著降低暴雨径流峰值流量，且组合措施的控制效果优于屋顶绿化和广场渗透两种措施单独应用的调控效果。2年一遇、5年一遇、10年一遇三种降雨条件下，屋顶绿化、广场渗透、屋顶绿化+广场渗透组合三种措施对降雨径流峰值的消减率相对于规划后的暴雨径流可分别降低34%、30%、68%；34%、29%、66%；31%、28%、59%，相对于规划前暴雨径流可分别降低73%、71%、87%；72%、70%、86%；73%、72%、84%。总体上看，随降雨强度的增加，优化措施对暴雨径流峰值流量的消减率略有降低。
近年来，城市内涝的发生几率日益增加，即使小强度降雨也可能造成路面积水，根本原因在于城市化引起的不透水下垫面比例的提高。因此，人们提出很多现代暴雨径流管理措施，如低影响开发、最佳管理措施等，但对于如何通过城市规划途径实现城市暴雨径流的管理一直缺少理论探究与实践尝试，本案例的分析结果无疑为城市规划与城市暴雨径流的量化耦合提供了借鉴。
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