按照住建部的海绵城市专项规划编制暂行规定^[1], 海绵城市专项规划包括总体层面的生态格局以及四大体系, 为了落实通常借助于管控分区来落实, 同时还规定了近期建设详细规划部分。但对于杭州如此尺度之大的一个城市, 要想将专项规划直接应用于指导后续的工程建设, 尤其是指导各个地块的方案与初步设计, 或者道路、河道、公园的可行性研究报告, 则经常显得力不从心。因此杭州市建委下设的海绵办考虑到这个现实情况, 组织各个区以及相关做地主体编制海绵城市重点建设区域实施方案, 并制定统一的编制规定, 明确编制的要求。

　　 由于按照国办发75号文^[2], 海绵城市包括了几乎所有的涉水类项目, 因此其关键在于整合, 但从另一个层面而言, 又不完全是既有的水系、污水、雨水、给水的简单叠加, 因为还涉及到源头控制的问题———而这是对于已建区减缓CSO (合流制溢流污染) 和新建区削减初期雨水污染的关键所在, 因此目前国内对于海绵城市也比较关注源头削减的重要指标———年径流总量控制率。年径流总量控制率的计算目前有住建部指南^[3]等提出的容积法等, 但对于有条件的地区, 仍然推荐采用数学模型方法采用连续降雨进行模拟。当前使用较普遍的建模方法中包含了EPA (美国环境保护署) 的SWMM (暴雨洪水管理模型) , 因此在杭州经济技术开发区的海绵城市重点建设区域实施方案中, 笔者就采用该工具进行相应的模拟, 建模示意如表1、图1所示。

　　 将待开发地块概化成SWMM的汇水子流域, 是建立年径流控制率模型的重要一步, 由于要加载LID (低影响开发) 模块, 在SWMM中就有以下两种概化方式可以选用: (1) 把每种LID设施占据的部分作为独立的汇水子流域, 该子流域上只有某一种LID措施 (例如雨水花园) , 然后通过出口连接将不同的汇水子流域连接, 因此就形成设施内部的LID措施与场地的串联相接, 因此形成分散概化; (2) 对于地块整体作为一个汇水子流域, 将每种LID措施直接加载, 输入面积以及特征宽度、处理不渗透面积百分比、是否流入渗透地面等特征参数, 进行整体概化。

　　 一般而言, 对于具体设施概化越仔细, 计算越精确, 但相应的建模工作量也会因概化详细程度加大而增加, 因此需要取得一个平衡。以杭州经济技术开发区的秀水街停车场为例, 其原始地块为11 743m²的草地, 设计建设成地下停车、地面游憩的公园绿地, 其中设计的LID措施包括:透水铺装、下沉草坪、雨水花园、植草沟、渗沟、蓄水池, 如图2所示;将该项目进行详细概化和整体概化的结果如图3、图4及表2所示。

　　 经过模拟计算详细概化模型计算的年径流控制率为97.7%, 整体概化后计算结果则为95.1%。可见整体概化后的结果偏于保守, 这一般是由于在整体概化时, 对于LID设施收集硬化面积的百分比经常偏于保守———杭州经济技术开发区建模过程中新建项目多采用了50%~70%、改造项目多采用30%~50%, 因此相比详细建模的控制结果可能会有所降低。

　　 一般而言, 详细建模涉及到详细汇水子流域的划分, 同时需要有较为明确的LID平面布置———其前提是主体项目的平面布置图已经明朗, 因此更适合单个地块项目建模评估;而在做大面积的实施方案或者详细规划的过程中, 因为动辄涉及成百项目数, 并且细部的平面布置无法完全具备, 因此相对更适合进行整体概化。同时建议实施方案编制时的模型整体概化过程中, 参数取值适当保守, 其计算的设施规模可能相对偏大, 但这便于后续项目因不可预见困难降低设施规模后, 而后续设计评估建模详细概化时参数取值更加精确后 (尤其是硬化面积收集率的提高等) , 仍然有可能达到实施方案所规划的年径流控制率指标。

　　 作为年径流控制率的输入条件, 降雨可看做LID建模的“引擎”, 因此其重要性不言而喻。按照指南要求, 通常需要获取连续30年的降雨资料;实践中, 经常能够获取到30年的降雨多为日间隔的降雨资料, 而小时间隔的降雨资料一般能获取到10年左右, 分钟间隔的降雨资料则更为稀缺, 因为气象或者水文部门经常进行整编, 形成小时间隔降雨资料后, 分钟降雨资料未能有效保存。

　　 建模过程中, 采用的降雨时间步长不同, 建模结果自然有所不同。理论上而言, 降雨步长越小, 越接近于实际, 所以看似分钟降雨更为精确;但另一方面, 笔者在实践过程中发现, 越小步长, 其中包含的错误可能越多, 因此这方面反而有损于其准确性。

　　 而对于日降雨系列, 实际计算过程中常采用小时作为计算步长, 这实际相当于将现实降雨进行了拉平处理;这对于径流控制结果的准确性是有影响的, 通常不少观点从直观角度思考, 认为拉平实际上是削峰, 即将具有雨峰的雨型削减为平缓的雨型, 因此年径流控制率计算结果将会有所上升, 即采用日降雨资料计算的径流控制率要高于采用小时降雨资料计算的径流控制率。但笔者在杭州经济技术开发区的计算结果发现:同样采用10年连续日间隔降雨和小时间隔降雨 (2006.1.1~2015.12.31, 如图5、图6所示) 计算2.1节所述的秀水街停车场的年径流控制率, 日降雨计算结果为92.3%, 小时降雨计算结果为97.7%, 即时间分隔越短, 控制率反倒越高, 与前述的表观的想当然结果大相径庭。

　　 分析其原因, 上述的理论对于一场暴雨的控制率而言是成立的, 因为具有较陡的雨峰其初期雨水会很快地让土壤饱和, 来不及渗透的后期雨水就直接产生径流;但对于长达若干年的连续长期降雨系列, 产生径流的总量则还与土壤的反复浸润 (伴随着高入渗过程) 、饱和 (入渗稳定在低水平) 、蒸发、疏干、再浸润的循环过程有关, 日降雨资料中拉平效应会让本来可能只需要2h降完的雨量均化到24h才降完, 因此会让土壤一直处于饱和的状态, 因此雨季时长时间处于饱产流的过程 (入渗速率很低) , 而忽略了实际过程中会发生的疏干、饱和过程, 因此也忽略了入渗速率变高的过程, 导致年径流控制率下降, 这一影响经过模拟计算超过了上述雨峰拉平让年径流控制率上升的趋势, 因此最后计算的日降雨计算结果反而偏低, 即日降雨量计算结果偏于保守。

　　 综上两方面影响, 为便于计算, 建议在有条件的地方, 若分钟降雨错误较少, 可优先选用, 尤其是具体单项工程设计方案评估, 分钟降雨资料尽可能取到5年以上;而假如分钟资料错误较多, 对其进行校正不太现实的情况下, 如编制实施方案的情况, 汇水子流域较多, LID模块加载后计算元素更多, 若采用分钟降雨资料计算时间过长, 一般也可采用小时降雨资料, 限于条件一般可获取10年左右的降雨 (这与雨量站自动化记录有关) , 此类情况下采用步长稍长但更为准确的小时降雨资料也是可行的;而假如分钟、小时步长资料皆不能获取或错误较多难以纠正, 如编制海绵城市专项规划时, 因其计算一般采用较长时间序列 (至少30年) , 采用日降雨资料即可 (事实上大部分地区根本无法收集如此长序列的连续小时降雨量、更不用说连续分钟降雨量) , 且其计算保守性为后续实施方案及工程设计也可留有一定余量, 见表3。

　　 杭州经济技术开发区位于钱塘江下游, 属于平原河网感潮地区, 且随着城市的发展, 用地逐渐体现出较为紧张的趋势, 因此针对一些特殊场景, 在编制海绵城市实施方案过程中, 需要把握一些要点, 才能因地制宜, 做好雨水径流控制和资源化利用。

　　 由于钱塘江感潮区段通常可以上溯到三堡船闸附近, 因此整个杭州经济技术开发区沿江段均属于感潮区段, 这就导致沿江护塘河段的河水氯离子含量较高 (监测pH在7.75~9.25) , 土壤也略偏盐碱化, 另一方面杭州经济技术开发区的东片属于围垦土质, 以粉砂土居多。因此盐碱地和粉砂土构成了其下垫面的显著特点。在下沙湿地东公园的建设过程中, 采用了雨水调蓄池和透水砖两项措施, 其建设过程中就需要考虑这两大特点带来的问题。

　　 首先, 雨水调蓄池将初期雨水弃流后, 经过调节、储存、净化后再用于植被的浇灌喷洒, 同时预留公厕用水的接口;由于沿江护塘河的盐碱化程度高, 因此不适宜直接浇灌植被, 所以将其沿岸公园的地面雨水收集后, 净化过程中要特别注意到盐度去除;而对于其他类型的房建类项目, 则应优先考虑利用屋顶雨水收集, 其受盐碱化土地冲刷的影响则相对弱一些。

　　 其次, 雨水调蓄池在建设过程中, 其粉砂土的土质加上较高的地下水位, 对其施工造成不利影响;因此需要做好调蓄池基础, 防止砂土液化造成的滑坡危险。同时调蓄池位于具有一定坡度的场地, 两侧的土压力不均衡, 施工过程中要做好侧板支护, 防止侧滑现象发生。

　　 最后, 设置透水砖的区块位于凉亭的进出口步行道, 分别为上坡和下坡;所以为了防止透水砖水渗入后对于粉砂的冲砂造成流砂, 需要在铺装下设置相应的导水盲管, 将其排出后, 通过雨水管最后接入到雨水调蓄池中, 见图7。

　　 目前海绵城市的低影响开发建设过程中, 会遇到城市地下空间开发的情况, 例如地下停车场、地下商场、综合管廊等;另一方面, 国标图集^[4]则建议目前在大力开发地下空间时要与海绵城市相协调。因此, 通过建设海绵城市, 也应该对于相关空间开发提出合理化建议, 不宜过度开发, 避免完全切断雨水与地下水的自然循环路径。同时在布置渗透性低影响开发设施时, 需要注意尽可能避开这些地下空间开发区域, 包括化粪池等;如果实在无法避开时, 则考虑采取设置导水盲管, 地下设施上层铺设防渗装置的方式予以解决, 确保各类设施安全。

　　 仍以前述的秀水街停车场为例, 停车场顶部设置防渗措施, 采用导水穿孔管收集雨水后, 流至雨水调蓄池;调蓄池的位置, 充分利用了汽车入库的坡道下的空间, 做到了最大化利用地下空间, 储存的雨水在晴天可以就近利用, 作为停车场上层绿化浇洒用水, 见图8。

　　 在杭州经济技术开发区的建设中, 近年来有不少学校类建筑。该类建筑的典型特点是一般有操场, 但绿地较少, 因此不少设计偏重于设置雨水调蓄池, 一般考虑借助操场设置。而对于透水铺装, 则考虑到学校中尤其是小学或者幼儿园的人群活动较多, 场地硬质铺装中对于透水铺装持谨慎态度。由于绿地较少, 所以下沉式绿地一般较难实施;为了弥补这一不足, 通常需要考虑其他的措施, 例如绿色屋顶+高位花池的方式予以补充。

　　 另一方面, 作为平原河网地区, 杭州经济技术开发区有不少河道, 因此滨河绿地的建设也是海绵城市建设相当重要的一环。一般结合水环境治理规划, 在部分流动较缓慢的河道的岸坡可以考虑设置旁流湿地处理。同时在非防洪排涝骨干河, 也可以考虑设置生态驳岸;在设置生态驳岸时, 要克服既有的审美误区。以杭州经济技术开发区的二号坝河为例, 其原设计思路中, 在松乔街至围垦街的北段是做成直立式护岸, 因此原设计将其往南顺延, 也做成直立式护岸, 非生态化处理;河道东侧因现状原因, 无空间做成二级平台的生态式样护岸, 因此河道西侧为考虑对称, 仍按照直立式护岸处理。但作为海绵城市设计, 西岸其实也可以考虑生态驳岸, 与东岸的直立式驳岸并存———不对称的驳岸在现实中存在不少成功的案例, 例如杭州西湖区余杭塘河岸边在丰潭路到紫金港路之间的南北两岸也是不对称的, 南岸因为居住区的建设未留足空间只能处理成直立式挡墙护岸, 而北岸则因多为后建留足绿化空间做成了二级平台, 其景观效果也是非常美观的。

　　 杭州的海绵城市建设的过程目前已经进入蓬勃发展阶段, 笔者通过编制杭州经济技术开发区的实施方案, 有如下几点感悟:

　　 (1) 模型的概化程度要结合分析对象的尺度确定, 单项工程尽可能细化, 整体区域性方案可适当概化。

　　 (2) 降雨时长在保证连续降雨量资料准确的前提下尽可能缩短, 若因序列不够长或者短步长资料错误较多时亦可采用较长的步长资料。

　　 (3) 对于盐碱地区建设海绵城市, 应尽量在降雨流程的最前端收集雨水, 避免后期接触土壤, 雨水利用要做好除盐处理;对于粉砂土地区, 建设渗透设施、地下海绵设施时要做好支护、防渗等配套措施, 防止砂土液化危险;海绵城市建设要与地下空间利用充分结合, 相互协调;此外LID措施的建设要因地制宜, 灵活选型, 不拘泥于固定章法, 通过创新方能推进其深入建设。