□李鄭淼

海綿城市建設(shè)中市區(qū)地表徑流主要特點與分析估算

□李鄭淼

根據(jù)海綿城市建設(shè)的基本內(nèi)涵，深入剖析城市市區(qū)地表徑流主要特點，借鑒以往研究成果，結(jié)合實際提出城市市區(qū)地表徑流估算方法，為建設(shè)海綿城市提供技術(shù)支撐。

海綿城市;市區(qū)徑流;特點剖析;估算方法

隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加快，城市市區(qū)人口高度集中，工商業(yè)和交通、服務(wù)業(yè)日益發(fā)達(dá)，加之人類活動造成的“熱島效應(yīng)”和不透水面積擴大，致使城市市區(qū)年降水量和地表徑流比周圍地區(qū)變化明顯，甚至引發(fā)了城市洪澇積水、河湖生態(tài)惡化等一系列問題。加強城市市區(qū)地表徑流分析研究，對有效緩解城市逢雨必澇，充分利用雨水資源，建設(shè)海綿城市具有十分重要的意義。

1.海綿城市建設(shè)的基本內(nèi)涵

海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用。海綿城市建設(shè)的基本內(nèi)涵：一是最大限度地保護原有河湖泊水系、生態(tài)體系，維持城市開發(fā)前的自然水文特征；二是對傳統(tǒng)粗放建設(shè)破壞的生態(tài)給予恢復(fù)，并維持一定比例的生態(tài)空間，促進城市恢復(fù)多樣性提升；三是合理控制開發(fā)強度，控制城市不透水面積比例，最大程度的減少對城市原有水生態(tài)環(huán)境的破壞。同時，保留足夠生態(tài)用地，增加水域面積，促進雨水的積存、滲透和凈化。

2.城市市區(qū)地表徑流主要特點

大量資料分析表明，與周圍地區(qū)相比，城市市區(qū)地表徑流具有以下特點：一是次降雨徑流系數(shù)變大。由于市區(qū)道路、房屋等地面建筑物形成的不透水面積占市區(qū)面積比例很大，一般可達(dá)80%以上。而在不透水面積上，幾乎很少發(fā)生下滲，因此次降雨的損失量小，徑流量相應(yīng)增大，即次降雨徑流系數(shù)變大。二是降雨易于產(chǎn)生徑流。因不透水面積比例大，一次較小的降雨，就容易產(chǎn)生徑流。據(jù)北京市試驗小區(qū)觀測資料，次降雨量達(dá)15mm左右即可產(chǎn)生徑流。三是徑流匯流時間縮短。由于市區(qū)排水系統(tǒng)較健全，加上暗溝、明渠的工程質(zhì)量較高，使得其徑流的匯流速度加快，匯流時間大大縮短。四是徑流污染相對較重。主要因市區(qū)車輛、人口、建筑物等較密集，加之管理不善，容易形成水質(zhì)污染的點源、面源集中分布區(qū)，進而造成地表徑流污染。五是降雨—徑流觀測系列資料缺乏。由于種種原因，目前我國大多數(shù)城市市區(qū)尚未開展雨洪觀測試驗，致使降雨—徑流觀測系列資料缺乏，給合理利用雨水資源帶來了一定困難。

3.城市市區(qū)地表徑流分析估算

開展城市市區(qū)地表徑流分析估算是實施雨水資源利用、建設(shè)海綿城市的基礎(chǔ)。在進行城市市區(qū)地表徑流分析估算時，對有條件的城市，應(yīng)根據(jù)其不透水面積比例，將城市市區(qū)適當(dāng)劃分為商業(yè)區(qū)、住宅區(qū)、城市發(fā)展區(qū)及郊區(qū)等不同類型區(qū)，開展雨洪觀測試驗。通過點繪各類型區(qū)次降雨—徑流關(guān)系，建立其關(guān)系方程并率定出相關(guān)參數(shù)。經(jīng)反復(fù)驗證，最終得到次降雨量、不透水面積比例、徑流量三者相關(guān)關(guān)系經(jīng)驗公式，進行不同情況地表徑流量分析計算。

考慮目前大多數(shù)城市市區(qū)尚沒有開展雨洪觀測試驗的條件，建議在充分利用本市年內(nèi)次降雨資料的基礎(chǔ)上，采用水文比擬法，借用類似市區(qū)的相應(yīng)經(jīng)驗公式，先計算出歷次降雨產(chǎn)生的徑流深，再累加成年徑流深，并由此形成現(xiàn)狀條件下本市的年徑流系列，進而推求本市的多年平均年徑流量。如北京市經(jīng)觀測試驗，得到城區(qū)（郊區(qū)）綜合經(jīng)驗公式為：R=0.527×P×I0.886-4.5I4.4-1.07

式中：

R為次徑流深；

P為面雨量；

I為不透水面積比例%（該公式適用范圍I為15%～86%）；

P為15～100mm。

具體分析步驟如下：

一是采用本市市區(qū)最新的萬分之一地形圖，結(jié)合城市中地物分布現(xiàn)狀及近期發(fā)展規(guī)劃，將市區(qū)適當(dāng)劃分為商業(yè)區(qū)、住宅區(qū)、城市發(fā)展區(qū)及郊區(qū)等不同類型區(qū)；二是量算各類型區(qū)的不透水面積，一般可采用近幾年平均的不透水面積比例；三是整理各類型區(qū)某系列年降水量的逐年年內(nèi)次降雨量資料，一般1個類型區(qū)可找1個雨量站資料代替其面雨量。年內(nèi)各次降雨量，可據(jù)逐日降雨量表，粗略地用日雨量代替次降雨量，但遇有連續(xù)降雨日，應(yīng)進行場次分割；四是根據(jù)計算類型區(qū)I值，借用類似市區(qū)相應(yīng)經(jīng)驗公式，計算次降雨的R值，累加求出年徑流量。由此可得到各類型區(qū)及市區(qū)的年徑流量系列，再進行頻率統(tǒng)計，計算其相應(yīng)的多年平均年徑流量。

根據(jù)上述計算成果，結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H，按建筑區(qū)雨水利用、城市道路雨水利用、綠地雨水利用等，提出相應(yīng)的工程和管理措施，為建設(shè)海綿城市提供有力技術(shù)支撐。□

2017-03-15

李鄭淼，女，漢族，華北水利水電大學(xué)，在讀碩士研究生。