海绵城市建设中市区地表径流主要特点与分析估算□李郑淼 摘 要：根据海绵城市建设的基本内涵，深入剖析城市市区地表径流主要特点，借鉴以往研究成果，结合实际提出城市市区地表径流估算方法，为建设海绵城市提供技术支撑。 关键词：海绵城市;市区径流;特点剖析;估算方法 随着我国城镇化进程的加快，城市市区人口高度集中，工商业和交通、服务业日益发达，加之人类活动造成的“热岛效应”和不透水面积扩大，致使城市市区年降水量和地表径流比周围地区变化明显，甚至引发了城市洪涝积水、河湖生态恶化等一系列问题。加强城市市区地表径流分析研究，对有效缓解城市逢雨必涝，充分利用雨水资源，建设海绵城市具有十分重要的意义。 1.海绵城市建设的基本内涵海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。海绵城市建设的基本内涵：一是最大限度地保护原有河湖泊水系、生态体系，维持城市开发前的自然水文特征；二是对传统粗放建设破坏的生态给予恢复，并维持一定比例的生态空间，促进城市恢复多样性提升；三是合理控制开发强度，控制城市不透水面积比例，最大程度的减少对城市原有水生态环境的破坏。同时，保留足够生态用地，增加水域面积，促进雨水的积存、渗透和净化。 2.城市市区地表径流主要特点大量资料分析表明，与周围地区相比，城市市区地表径流具有以下特点：一是次降雨径流系数变大。由于市区道路、房屋等地面建筑物形成的不透水面积占市区面积比例很大，一般可达80%以上。而在不透水面积上，几乎很少发生下渗，因此次降雨的损失量小，径流量相应增大，即次降雨径流系数变大。二是降雨易于产生径流。因不透水面积比例大，一次较小的降雨，就容易产生径流。据北京市试验小区观测资料，次降雨量达15mm左右即可产生径流。三是径流汇流时间缩短。由于市区排水系统较健全，加上暗沟、明渠的工程质量较高，使得其径流的汇流速度加快，汇流时间大大缩短。四是径流污染相对较重。主要因市区车辆、人口、建筑物等较密集，加之管理不善，容易形成水质污染的点源、面源集中分布区，进而造成地表径流污染。五是降雨—径流观测系列资料缺乏。由于种种原因，目前我国大多数城市市区尚未开展雨洪观测试验，致使降雨—径流观测系列资料缺乏，给合理利用雨水资源带来了一定困难。 3.城市市区地表径流分析估算开展城市市区地表径流分析估算是实施雨水资源利用、建设海绵城市的基础。在进行城市市区地表径流分析估算时，对有条件的城市，应根据其不透水面积比例，将城市市区适当划分为商业区、住宅区、城市发展区及郊区等不同类型区，开展雨洪观测试验。通过点绘各类型区次降雨—径流关系，建立其关系方程并率定出相关参数。经反复验证，最终得到次降雨量、不透水面积比例、径流量三者相关关系经验公式，进行不同情况地表径流量分析计算。 考虑目前大多数城市市区尚没有开展雨洪观测试验的条件，建议在充分利用本市年内次降雨资料的基础上，采用水文比拟法，借用类似市区的相应经验公式，先计算出历次降雨产生的径流深，再累加成年径流深，并由此形成现状条件下本市的年径流系列，进而推求本市的多年平均年径流量。如北京市经观测试验，得到城区（郊区）综合经验公式为：R=0.527×P×I0.886-4.5I4.4-1.07 式中： R为次径流深； P为面雨量； I为不透水面积比例%（该公式适用范围I为15%～86%）； P为15～100mm。 具体分析步骤如下： 一是采用本市市区最新的万分之一地形图，结合城市中地物分布现状及近期发展规划，将市区适当划分为商业区、住宅区、城市发展区及郊区等不同类型区；二是量算各类型区的不透水面积，一般可采用近几年平均的不透水面积比例；三是整理各类型区某系列年降水量的逐年年内次降雨量资料，一般1个类型区可找1个雨量站资料代替其面雨量。年内各次降雨量，可据逐日降雨量表，粗略地用日雨量代替次降雨量，但遇有连续降雨日，应进行场次分割；四是根据计算类型区I值，借用类似市区相应经验公式，计算次降雨的R值，累加求出年径流量。由此可得到各类型区及市区的年径流量系列，再进行频率统计，计算其相应的多年平均年径流量。 根据上述计算成果，结合当地实际，按建筑区雨水利用、城市道路雨水利用、绿地雨水利用等，提出相应的工程和管理措施，为建设海绵城市提供有力技术支撑。□ 收稿日期：2017-03-15 作者简介：李郑淼，女，汉族，华北水利水电大学，在读硕士研究生。 |
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