陳順良

摘 要：本文采用暴雨洪水管理模型對海綿城市設(shè)計中透水路面的作用進行了模擬研究，結(jié)果表明，采用透水路面可以減小路面降水的徑流數(shù)據(jù)，徑流量的減小率與降水頻率成正比，增大透水改造路面的面積占比可以使徑流量減小率得到提高，綜合考慮工程成本，最佳面積占比為20%。

關(guān)鍵詞：暴雨洪水管理模型；透水路面；城市設(shè)計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.071

1 引言

隨著城市的發(fā)展，諸多不透水區(qū)域面積增加，影響了城市受到洪澇災(zāi)害的風(fēng)險[1]。海綿城市設(shè)計是一種新型的城市設(shè)計思路，旨在使城市可以更好的應(yīng)對環(huán)境變化和暴雨等自然災(zāi)害。本文采用數(shù)學(xué)模型對海綿城市設(shè)計中透水路面的應(yīng)用進行了模擬，并對結(jié)果進行了分析。

2 暴雨洪水管理模型的建立

本文采用的研究模型為暴雨洪水管理模型（SWMM），用以對選定小區(qū)在特定降雨條件下降雨和徑流過程進行模擬。在模型中的子流域按照透水性劃分為透水區(qū)和不透水區(qū)，不透水區(qū)按照是否蓄水分為蓄水洼地和非蓄水洼地，整個子流域的出流量是將上述三者出流量進行加和[2]。透水區(qū)域、蓄水性不透水區(qū)域和非蓄水不透水區(qū)域的出流量R1、R2和R3的計算公式如式1所示：

（1）

式1中降雨量用P表示，蒸發(fā)量用E表示，蓄水量用D表示，降雨強度用I表示，滲水強度用f表示，時間間隔用Δt表示，其中P、E和D的單位為mm，I和f的單位為mm/h，Δt的單位為h。

在城市設(shè)計中采用透水路面是通過增加路面對于水的透過率，從而使路面的徑流數(shù)據(jù)減小的措施[3]。通過增加透水路面，可以使城市路面的使用性得到提高。對水分透過的形式是劃分透水路面的依據(jù)，因此透水路面有兩種，分別是縫隙型和自透水型。前者是人為在不透水的路面磚下設(shè)置空隙，并填充沙土或植被；后者則是采用具有透水性的材料鋪路，路面雨水可以通過這些材料逐步向路面以下的土壤中滲透。

3 暴雨洪水管理模型的實際應(yīng)用

根據(jù)不同的降水頻率，對不同研究區(qū)域采用SWMM模型進行模擬，將區(qū)域中原有的不透水區(qū)域（面積為3.3hm2，其中人行道等路面占1.0hm2）改造為透水路面，不同降水頻率下路面改造前后徑流數(shù)據(jù)如表1所示：

從表1所示的結(jié)果可以看出，將路面進行透水改造后，各項徑流數(shù)據(jù)都在一定程度上減小，對于降水頻率為70%的區(qū)域，徑流量的減小率為17.25%，徑流系數(shù)的減小率為26.15%，峰值流量減小率為24.12%。圖1為不同降水頻率的各個研究區(qū)域路面徑流量減小率，從圖中可以看出，將路面進行透水改造后，徑流量的減小率與區(qū)域的降水頻率成正比，降水頻率越高的區(qū)域，透水改造后徑流量減小率越大。

路面進行透水改造后的面積占研究區(qū)域總面積的比例大小對徑流量減小率也存在顯著的影響。對于降水頻率為70%的區(qū)域，將不同占比輸入SWMM模型，可以得到不同透水改造區(qū)域面積占比條件下徑流量，如表2所示，從表2中可以看出，隨著透水改造區(qū)域面積占比的提高，徑流量逐漸減小。

圖2所示為不同透水改造區(qū)域占比下徑流量的減小率，從圖中可以看出隨著透水區(qū)域占比的提高，徑流量的減小率逐漸增大，當(dāng)透水區(qū)域面積占比達到20%時，減小率趨于平穩(wěn)，如果繼續(xù)增大占比，徑流量減小率提升效果不明顯，同時還會造成浪費。

4 結(jié)論

綜上所述，采用SWMM模型對海綿城市設(shè)計中的透水路面進行了模擬，結(jié)果表明采用透水路面改造可以使路面的徑流數(shù)據(jù)減小，同時研究區(qū)域的降水頻率與徑流量減小率成正比；透水改造區(qū)域的面積占比越大，徑流量的減小率越高，在占比達到20%時，減小率的提升趨于平緩。

參考文獻：

[1]王萍，鄭悅?cè)A.城市化進程對中國大城市降雨特征影響研究[J]. 中國人口資源與環(huán)境，2002（10）：36-38.

[2]董欣，陳吉寧，趙東泉.SWMM模型在城市排水系統(tǒng)規(guī)劃中的應(yīng)用[J].中國人口資源與環(huán)境，2002（10）：36-38.

[3]許道坤，呂偉婭.低沖擊開發(fā)模式應(yīng)用—透水路面發(fā)展綜述[J]. 新型建筑材料，2012，39（03）：31-34.