摘要：建设海绵城市是我国顺应国际潮流、在城镇化过程中同步推进生态文明建设的重要举措。保障水安全和水生态环境是其中的重要内容之一，有必要借鉴国际先进经验和技术。本文介绍了澳大利亚有关机构在水敏感城市设计中研发的关键技术IWM Toolkit，分析了其开发目标、设计思想及技术优势，并列举了相关的应用案例，可作为海绵城市建设的参考。
关键词：海绵城市；IWM Toolkit；雨洪利用
中图分类号：TV211 文献标识码： A
一、国际雨洪利用规划技术背景
海绵城市建设要求在新型城镇化进程中，遵循生态优先等原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。上世纪90年代前后，不少国家都提出了类似的雨水管理理念，如美国的低影响开发（LID）、澳大利亚的水敏感城市设计（WSUD）、英国的可持续排水系统（SuDS）、法国的替代性技术（ATs）等。这些理念的共同点是减轻对下垫面自然水文特征的影响，同时改善雨洪水质。
表1 通用雨洪管理规划软件的基本设计指标
二、IWM Toolkit的独特优势
IWM Toolkit开发之初就将“供水、雨水、排水、污水、涝水作为整体进行平衡与利用”作为其设计主旨，主要特点可归纳如下：
―直观简洁的用户界面。GHD基于MS Visio开发了IWM Toolkit的直观界面，用户可以用简单的拖放操作实现快速建模，从而节省大量时间，把主要精力放在方案制定和水资源计算上。IWM Toolkit概化了计算中所需要的元素，如：厕所、厨房、住宅、储水/水处理/管道设施等，把这些元素拖放到绘图页上，通过管道连接起来，就可以创建模型。
―精细的水循环过程模拟。IWM Toolkit可以细化到对一所房屋的水循环状况进行计算，进而扩展到小区、区域和全市范围。为了帮助用户配置和分析不同的场景，模型可根据计算结果用不同的颜色区别不同来源、流向或质量的水流，实时呈现模拟场景。IWM Toolkit还可以分析水循环特定过程，这对于单独分析雨水循环流动十分有利。
―强大的结果可视化能力。IWM Toolkit可以对水循环每个部分直接进行数据导入，最终结果和过程结果都可以直接输出，如各个单元的水循环过程C厕所、小便器、洗手盆、淋浴/浴缸、洗衣机、洗碗机、厨房水槽、灌溉和室外水龙头等，还包括自来水和非饮用水的供、用过程，及产生的废水、排放的雨水、向环境排放的污水量等。
―方便的方案设定与生成。用户可以定义满足最终用户需求的水循环方案的优先级。这样，该模型可以按照优先级分配水循环过程。可模拟的水循环方案包括饮用水、雨水、处理后的雨水、处理后的废水或污水、中水或地下水等，软件将剩余水分配给到处理厂回用或其它接收系统（如雨水花园或废水管网）。
―灵活的多情景模拟比选。IWM Toolkit可以通过分析历史气候数据（包括降水量和蒸发量数据）做出需求预测，估算气候敏感性需求，包括灌溉和排水系统的流入量与渗出量。通过用连续的历史气候数据完成日常的时间序列模拟，产生长序列的水量平衡数据。也可以用不同典型年来水过程进行模拟，并用该模拟数据对方案进行验证。
三、IWM Toolkit的实际应用
―悉尼市Botany区水敏感城市规划。项目业主为悉尼水务公司。GHD公司帮助其分析了七套水循环方案，涉及雨水、污水和地下水等。以往在没有合适软件时，类似的项目通常需要几个月的时间才能完成。而此次项目只用了几周就完成了，大大地节约了时间与成本。采用IWM Toolkit推荐的方案后，由Botany区入相邻河湖水体的雨污减少了87%，区域对传统供水管网的依赖度减少了55%，社会、经济和环境都受益极大。
―悉尼奥运村水敏感小镇规划。GHD公司利用IWM Toolkit为面积达2000公顷的奥运村成功提供了规划咨询。项目实施前，奥运村雨污循环利用约2.1ML/天。采用规划方案后，结合微滤、RO和氯化等组合雨污水质处理工艺，将雨污分流到运动场和家庭单元供厕所冲洗、花园、景观之用，将雨污循环利用量提高到多达7ML/天。
―悉尼Parramatta市政中心水敏感社区规划。西悉尼地区的Parramatta市政中心（占地32000m2）需重建成一个含住宅、商铺、写字楼和其它商业用途建筑的综合社区，因此供水系统、雨污水处理回用系统也随之重建。IWM Toolkit综合考虑了提高水循环回用水平、降低雨污对周围水体污染、社区生态可持续发展等需求，按照WSUD理念设计了水敏感社区。其中，自来水只用来饮用、洗浴，其它所有用水（冷却塔用水、洗涤冲厕用水等）全部来源于雨水利用、中水回用，甚至多余水还供给邻近地区的公园和室内游乐广场，不仅成功降低了90%的传统供水需求，还实现了全部下水的达标排放。下图即为利用IWM Toolkit进行的方案设计。
―墨尔本皇家植物园水敏感公园规划。墨尔本皇家植物园里面的古湖泊群是非常有价值的水生态系统，兼具公共休闲功能。采用IWM Toolkit设计方案后，将内外部集水区的雨水径流收集到花园中，利用天然湿地进行净化，通过内循环将流量回补给弗恩溪谷，供花园灌溉等用途，从而形成高效的雨水收集、下渗、净化体系。项目实施后，明显提高了墨尔本皇家植物园的雨水集蓄利用能力，保护其天然古湖泊群，同时提升了沿湖区景观。
―澳大利亚维多利亚州某地水敏感滨河步道设计。维多利亚州政府的土地开发部门希望为该地某滨河步道设计一整套雨水收集、净化再利用系统，从而减少雨污、改善居住环境、保护生物多样性。本项目采用IWM Toolkit为分析了一系列方案，最终打造成水敏感设计的示范项目。
四、总结
在水敏感城市设计理念（WSUD）的发源地，IWM Toolkit已经证明了其在水敏感城市规划、设计环节的技术支撑作用，为此连续两年（2008、2009）获得澳洲工程师学会（IEAust）杰出工程奖、澳大利亚工程咨询协会（ACEA）银奖。由于中国刚刚起步海绵城市建设，可借鉴的技术、经验有限，因此采用这一类国际先进技术，对于原汁原味的践行海绵城市理念、迅速提升规划设计水平及保障试点工程建设成效，具有十分重要的意义。