鄭驍奇，邵知宇，龔華鳳

（1.林同棪國(guó)際工程咨詢（中國(guó)）有限公司，重慶市401121；2.重慶市山地城市可持續(xù)交通工程技術(shù)研究中心，重慶市401121；3.重慶大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院，重慶市400045；4.重慶大學(xué)三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶市400045）

0 引言

海綿城市作為生態(tài)文明建設(shè)的重要組成部分，正逐步從規(guī)劃階段走向?qū)嵤╇A段。在這一過(guò)程中，政府對(duì)海綿城市建設(shè)的投入和支持力度逐年加大。2013年，習(xí)近平總書記提出“建立自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市”，首次提出了“海綿城市”的概念；2016年中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市建設(shè)管理工作的若干意見》明確提出應(yīng)重點(diǎn)推進(jìn)海綿城市建設(shè)，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)了《海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃編制暫行規(guī)定》，標(biāo)志著海綿城市邁出了從概念到規(guī)劃到實(shí)施的第一步；2016年至今，隨著多個(gè)海綿城市項(xiàng)目在全國(guó)相繼建成實(shí)施，海綿城市的重點(diǎn)也逐步從規(guī)劃階段進(jìn)入實(shí)施階段。

在實(shí)施階段，路側(cè)生物滯留帶、雨水花園、透水鋪裝以及生態(tài)樹池是市政工程中應(yīng)用最廣泛的海綿城市措施。掌握海綿城市措施的使用效果，明確影響使用效果的因素是成功建立自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市的先決條件。

路側(cè)生物滯留帶作為兼具路側(cè)景觀綠化、雨水凈化以及下滲緩排功能的低影響開發(fā)措施，被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外市政道路海綿城市建設(shè)中。國(guó)內(nèi)對(duì)市政道路路側(cè)生物滯留帶的研究，側(cè)重于水文特性影響因素的研究，主要集中在雨型條件、土壤特性、結(jié)構(gòu)層厚度以及組合形式[1-15]；對(duì)路側(cè)生物滯留帶坡度這一因素的研究較少，因而知之甚少。

同時(shí)，在日常的路側(cè)生物滯留帶設(shè)計(jì)過(guò)程中，“容積法”是目前計(jì)算路側(cè)生物滯留帶調(diào)蓄容積常用的一種方法，存在明顯的局限性。由于我國(guó)海綿城市起步較晚，水文模型的普及率較低，為順利推進(jìn)海綿城市相關(guān)設(shè)計(jì)工作，在國(guó)家及地方相關(guān)設(shè)計(jì)導(dǎo)則中，提出了“容積法”這一簡(jiǎn)化方法，用于確定所需的海綿城市設(shè)施規(guī)模（面積、容積等）?！叭莘e法”雖然簡(jiǎn)便、直觀，但由于未考慮雨型、集流時(shí)間、地形坡度，生物滯留帶坡度等因素，僅僅能計(jì)算總徑流量，無(wú)法模擬峰值流量、外排流量等對(duì)海綿城市實(shí)施效果影響較大的指標(biāo)。

因此，為研究路側(cè)生物滯留帶坡度對(duì)其使用效果的影響，探究滯留帶縱向坡度的敏感性，同時(shí)比較簡(jiǎn)化后的日常路側(cè)生物滯留帶設(shè)計(jì)方法“容積法”與模型計(jì)算的差異，本研究將利用SWMM模型，對(duì)不同道路坡度下的路側(cè)生物滯留帶水文性能進(jìn)行分析。研究主要分為以下四個(gè)部分：

（1）搭建正交分析模型：搭建不同比例不透水下墊面下的多個(gè)坡度道路的水文模型，模擬針對(duì)某一固定雨型和降雨量的生物滯留帶蓄水調(diào)蓄效果，并通過(guò)試算法確定最小的所需海綿城市設(shè)施面積；

（2）通過(guò)“容積法”，計(jì)算不同比例不透水下墊面所需的最少海綿城市設(shè)施面積；

（3）對(duì)比模型和“容積法”得出的海綿城市設(shè)施面積；

（4）分析兩種計(jì)算方法設(shè)施面積差異的原因，對(duì)改進(jìn)“容積法”提出合理化建議。

1 模型搭建

1.1 基本參數(shù)

本研究通過(guò)SWMM搭建道路范圍內(nèi)的水文模型，模擬了4種不透水比例以及不同坡度正交組合的80個(gè)子匯水區(qū)的產(chǎn)流匯流的過(guò)程。80個(gè)子匯水區(qū)除坡度及不透水比例不同外，其他參數(shù)均相同。模型主要參數(shù)見表1，設(shè)計(jì)降雨序列見圖1。

表1 模型參數(shù)表

圖1 設(shè)計(jì)降雨序列圖

1.2 正交組合模型

為探求道路坡度以及不透水比例對(duì)產(chǎn)流匯流過(guò)程的影響，本研究以坡度以及不透水比例為研究參數(shù)，模擬80個(gè)正交試驗(yàn)。

在不透水比例參數(shù)中，設(shè)置了4種不透水比例：60%、70%、80%以及90%；每一種不透水比例均設(shè)置了20種不同坡度，分別為：0.5%、1.0%、1.5%……9.5%以及10.0%。

在模擬完上述模型后，添加路側(cè)生物滯留帶海綿措施，針對(duì)每一種不透水比例，合理設(shè)置最小設(shè)施面積，使其在0.5%坡度的條件下不產(chǎn)生外排流量，并將該面積應(yīng)用于剩余坡度的子匯水區(qū)中，計(jì)算模擬在不同坡度下，添加海綿城市措施后的徑流及產(chǎn)流過(guò)程。

2 模型結(jié)果

2.1 不考慮海綿城市設(shè)施的模型結(jié)果

當(dāng)未設(shè)置海綿城市措施時(shí)，在設(shè)計(jì)降雨序列下，每一種不透水面積模型均產(chǎn)生外排徑流量。本研究總結(jié)整理了外排徑流量時(shí)程變化，最大流量以及外排總量與坡度以及不透水比例的關(guān)系曲線。

就外流徑流量時(shí)程變化而言，不同坡度在相同不透水比例條件下，外排徑流量時(shí)程變化不大，因此僅列舉0.5%、5%以及10%坡度條件下的外排徑流時(shí)程變化見圖2～圖6。

圖2 60%不透水比例外排徑流量時(shí)程變化

圖3 70%不透水比例外排徑流量時(shí)程變化

圖4 80%不透水比例外排徑流量時(shí)程變化

圖6 各個(gè)透水比例外排流量時(shí)程圖

2.2 不同坡度、不透水比例的最大流量關(guān)系

針對(duì)最大流量與坡度及不透水比例的關(guān)系曲線而言，列舉了從0.5%以0.5%坡度作為遞增直至10%的20種坡度情況下的關(guān)系曲線，見圖7～圖11。

圖7 60%不透水比例最大流量圖

圖8 70%不透水比例最大流量圖

圖9 80%不透水比例最大流量圖

圖11 不同不透水比例、坡度最大流量圖

2.3 不同坡度、不透水比例的外排總流量關(guān)系

針對(duì)外排總量與坡度及不透水比例的關(guān)系曲線，列舉了從0.5%以0.5%坡度作為遞增直至10%的20種坡度情況下的關(guān)系曲線，見圖12～圖15。

圖12 60%不透水比例最大流量圖

圖13 70%不透水比例最大流量圖

圖14 80%不透水比例最大流量圖

圖15 90%不透水比例最大流量圖

2.2 考慮海綿城市措施的模型結(jié)果

根據(jù)海綿城市設(shè)計(jì)要求，應(yīng)設(shè)置海綿城市措施，使研究區(qū)域在設(shè)計(jì)降雨的條件下，不產(chǎn)生任何外排。針對(duì)不同的不透水比例，本研究通過(guò)試算法確定了在0.5%坡度情況下的最小的不產(chǎn)生外排的海綿城市設(shè)施面積。在確定了0.5%坡度情況下不產(chǎn)生外排的最小的海綿城市設(shè)施面積情況下，即在布置海綿城市設(shè)施后，研究區(qū)域最大徑流量以及徑流總量均為0。將此面積應(yīng)用于1.0%~10.0%坡度的其他模型，以驗(yàn)證坡度是否對(duì)不產(chǎn)生外排的最小的海綿城市設(shè)施面積有影響，見表2。

表2 海綿城市設(shè)施面積

3 “容積法”計(jì)算方法

根據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》要求，實(shí)際工程中，常常使用“容積法”確定某一條市政道路所需的海綿城市設(shè)施面積。主要過(guò)程如下：

第一步：確定年徑流總量控制率目標(biāo)，該目標(biāo)應(yīng)根據(jù)地塊類型，結(jié)合所在區(qū)域上位規(guī)劃確定，以重慶為例，工業(yè)用地控制率65%，交通設(shè)施用地70%。

第二步：根據(jù)前述所確定的年徑流總量控制率確定對(duì)應(yīng)的降雨量。同樣，該降雨量應(yīng)根據(jù)地塊所在城市降雨特性所確定，以重慶為例，見圖16。

圖16 年徑流總量控制率與設(shè)計(jì)降雨量關(guān)系圖

第三步：確定所需的調(diào)蓄容積?？筛鶕?jù)以下公式確定：

式中：V為所需調(diào)蓄容積，m3；H為設(shè)計(jì)降雨量，mm，可根據(jù)第二步確定；φ為綜合雨量徑流系數(shù)，該雨量徑流系數(shù)應(yīng)根據(jù)地塊不同下墊面及對(duì)應(yīng)雨量徑流系數(shù)根據(jù)面積加權(quán)確定；F為匯水面積，hm2。

第四步：合理布置海綿城市措施的位置及面積，就市政項(xiàng)目而言，由于用地較為緊張，應(yīng)避免為了海綿城市而單獨(dú)擬定用地，宜結(jié)合道路及綠化范圍確定。充分利用綠化用地，結(jié)合景觀綜合打造。盡量靠近車行道，實(shí)現(xiàn)雨水源頭控制的既定功能。

第五步：合理擬定路側(cè)生物滯留帶的結(jié)構(gòu)形式參數(shù)，應(yīng)盡量減少生物滯留帶下凹深度，避免造成安全隱患。在確定結(jié)構(gòu)形式后，應(yīng)計(jì)算單位面積調(diào)蓄能力。

第六步：根據(jù)第四步確定的海綿設(shè)施面積、第五步海綿城市單位面積調(diào)蓄能力共同確定海綿城市措施能夠提供的調(diào)蓄容積。

第七步：應(yīng)對(duì)比第六步計(jì)算的海綿城市設(shè)施能夠提供的調(diào)蓄容積及第三步所需的調(diào)蓄容積，確保海綿城市設(shè)施能夠提供的調(diào)蓄容積大于所需的調(diào)蓄容積。當(dāng)不滿足時(shí)，應(yīng)增大海綿設(shè)施面積或調(diào)整海綿城市結(jié)構(gòu)參數(shù)提高單位面積調(diào)蓄雨水能力。

3.1 “容積法”計(jì)算參數(shù)選取

3.1.1 設(shè)計(jì)降雨

選取70%年凈流總量控制率作為目標(biāo)，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)雨量為18.9 mm。該設(shè)計(jì)雨量同圖2設(shè)計(jì)降雨序列圖降雨總量數(shù)值相同。

3.1.2 下墊面雨量徑流系數(shù)

道路紅線范圍內(nèi)，一般分為不透水路面、透水鋪裝以及綠化三種類型下墊面，為簡(jiǎn)化計(jì)算并使其下墊面面積分布同前文模型計(jì)算保持一致，在“容積法”計(jì)算中，將綠化面積全部作為海綿城市設(shè)施面積：即不透水路面面積、透水鋪裝面積、綠化面積（海綿城市設(shè)施面積）三者之和等于研究區(qū)域總面積。

此外，在不同類下墊面雨量徑流系數(shù)選取方面，由于“容積法”計(jì)算中，考慮到了透水鋪裝下墊面僅承擔(dān)降落到自身上的雨水，儲(chǔ)存在透水鋪裝空隙中，并不產(chǎn)生外排，對(duì)整個(gè)研究區(qū)域徑流無(wú)影響，因此徑流系數(shù)取0，相反由于海綿城市設(shè)施不僅承擔(dān)降落在自身上的雨水，還會(huì)承擔(dān)由于不透水路面產(chǎn)生的雨水，因此徑流系數(shù)取1。對(duì)于不透水路面而言，模型中未考慮其蓄水能力，因此全部產(chǎn)生徑流，因此徑流系數(shù)取1。

3.1.3 生物滯留帶結(jié)構(gòu)參數(shù)

為保證“容積法”和模型計(jì)算結(jié)果具有可比性，生物滯留帶結(jié)構(gòu)采取和模型中相同結(jié)構(gòu)，設(shè)置見表3。

表3 生物滯留帶結(jié)構(gòu)參數(shù)

3.2 “容積法”計(jì)算結(jié)果

通過(guò)單變量求解，確定最小的海綿城市設(shè)施面積見表4、圖17。

表4 海綿城市設(shè)施面積（“容積法”）

圖17 不同不透水比例海綿城市設(shè)計(jì)面積比例圖

4 結(jié)果分析與對(duì)比

4.1 模型結(jié)果分析

對(duì)同一不透水比例區(qū)域而言，其徑流產(chǎn)流時(shí)程曲線隨降雨強(qiáng)度變化而變化，趨勢(shì)上保持高度一致，但整體時(shí)間上略有滯后，即降雨一段時(shí)間后產(chǎn)生徑流，降雨結(jié)束后一段時(shí)間依然產(chǎn)生徑流。在相同不透水比例下，不同坡度對(duì)其徑流產(chǎn)流時(shí)程曲線的影響不明顯，見圖2～圖5。相反，當(dāng)坡度一定時(shí)，徑流產(chǎn)流時(shí)程曲線同不透水比例呈正相關(guān)關(guān)系：即不透水比例越大，徑流產(chǎn)流量越大，見圖6。

圖5 90%不透水比例外排徑流量時(shí)程變化

對(duì)同一不透水比例區(qū)域而言，其最大徑流量隨著坡度呈正相關(guān)關(guān)系，但整體而言增加趨勢(shì)并不明顯。當(dāng)研究區(qū)域坡度小于5%時(shí)，最大徑流量隨坡度的增加而增加；當(dāng)研究區(qū)域坡度大于等于5%時(shí)，最大徑流量幾乎不隨坡度變化，見圖7～圖10。因此，可以判斷坡度對(duì)于最大徑流量影響較小。相反當(dāng)坡度一定時(shí)，最大徑流量同不透水比例關(guān)系較大：不透水比例越大，徑流產(chǎn)流量越大，見圖11。

圖10 90%不透水比例最大流量圖

對(duì)同一不透水比例區(qū)域而言，其外排總徑流量隨著坡度的增加而先增加后減少，但整體而言增加趨勢(shì)并不明顯。當(dāng)研究區(qū)域坡度小于5%時(shí)，外排總徑流量隨坡度的增加而增加；當(dāng)研究區(qū)域坡度大于等于5%時(shí)，外排總徑流量隨坡度的增加而減少，見圖12～圖15。當(dāng)坡度一定時(shí)，外排總徑流量同不透水比例關(guān)系較大：不透水比例越大，外排總徑流量越大。

對(duì)同一不透水比例區(qū)域而言，海綿城市措施面積大小同坡度無(wú)關(guān)系，按照0.5%坡度設(shè)計(jì)的海綿城市措施面積能夠滿足1.0%～10%的所有模型的海綿城市目標(biāo)要求。相反當(dāng)坡度一定時(shí)，不同不透水比例對(duì)海綿城市措施面積大小有明顯影響，不透水比例越大，海綿城市措施面積越大，見表2。

根據(jù)正交模型結(jié)果分析可以看出，無(wú)論是從徑流時(shí)程、最大徑流量還是海綿城市設(shè)施面積、外排徑流總量來(lái)講，坡度對(duì)以上四者影響因素均較??；相反，不透水比例影響較大：不透水比例越大，最大徑流量、外排徑流總量、徑流時(shí)程流量以及海綿城市設(shè)施面積均越大。根據(jù)上述分析可知，生物滯留帶坡度對(duì)其水文影響較小，在進(jìn)行生物滯留帶設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)施面積、結(jié)構(gòu)層性質(zhì)以及設(shè)置位置等因素，坡度可作為次要因素進(jìn)行考慮。相反，在進(jìn)行生物滯留帶設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮不透水比例，根據(jù)不透水比例，確定所需調(diào)蓄容積，進(jìn)而確定設(shè)施面積。

場(chǎng)地水文過(guò)程受不透水面積比例影響較大，受坡度影響較小。針對(duì)該模型結(jié)果，本文進(jìn)行了如下分析并間接論證了模型的正確性。首先，SWMM模型采用考慮水量平衡及曼寧公式的非線性水庫(kù)法。根據(jù)SWMM軟件幫助手冊(cè)可知，模型在進(jìn)行地表水徑流模擬的時(shí)候，采用的是非線性水庫(kù)法，即通過(guò)水量平衡法以及曼寧公式試算確定地表徑流：V進(jìn)=V出+V儲(chǔ)。

根據(jù)圖18所示：進(jìn)入場(chǎng)地的水（V進(jìn)）有：降雨；上游場(chǎng)地來(lái)水。針對(duì)所有場(chǎng)地，降雨都相同，且所有場(chǎng)地均無(wú)上游場(chǎng)地來(lái)水，因此針對(duì)所有場(chǎng)地，進(jìn)入場(chǎng)地的水量均相同。離開場(chǎng)地的水；離開場(chǎng)地的水（V出）有：下滲；地表徑流。針對(duì)所有場(chǎng)地，下滲采用Horton模型且所有參數(shù)均相同，因此下滲水量相同。儲(chǔ)存于場(chǎng)地的雨水（V儲(chǔ)存）根據(jù)模型設(shè)計(jì)，不透水下墊面有一定的下凹深度ds，用于模擬不透水下墊面蓄水能力，因此，不透水比例一定的情況下，其下凹蓄水量相同。因此，根據(jù)水量平衡原理，在不透水比例一定的情況下，海綿城市設(shè)施面積、外排徑流總量均基本相同。

圖18 S WMM計(jì)算模型原理示意圖

其次，在確定最大流量時(shí)，可通過(guò)國(guó)家規(guī)范進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算，該簡(jiǎn)化計(jì)算僅考慮曼寧公式，并未考慮水量平衡。該方法能夠驗(yàn)證坡度對(duì)設(shè)計(jì)峰值流量（即最大流量）影響較小。具體計(jì)算過(guò)程如下：根據(jù)《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T D33—2012）9.1.4坡面匯流歷時(shí)計(jì)算公式可知：坡面匯流在地表粗度系數(shù)、坡面流長(zhǎng)度一定的情況下，僅和坡面坡度有關(guān)。計(jì)算公式如下：

式中：t為匯流時(shí)間，min；M為地表種類參數(shù)，瀝青路面取0.13；L為匯流長(zhǎng)度，m；i為道路坡度。

在計(jì)算匯流時(shí)間后，應(yīng)根據(jù)重現(xiàn)期及匯流時(shí)間，計(jì)算各地區(qū)暴雨強(qiáng)度（重現(xiàn)期5 a）。公式如下：

式中：q為暴雨強(qiáng)度,單位為L(zhǎng)/s；P為暴雨重現(xiàn)期，取5；T為匯流時(shí)間,單位為min。

根據(jù)上述公式，計(jì)算了該場(chǎng)地的暴雨強(qiáng)度與場(chǎng)地坡度之間的關(guān)系（以60%不透水率為例），見圖19。

圖19 暴雨強(qiáng)度與坡度關(guān)系圖

根據(jù)圖19可知，坡度對(duì)最大暴雨強(qiáng)度影響較小，因此對(duì)最大徑流量影響也較小。其內(nèi)在原因在于坡度僅影響地表徑流匯流時(shí)間，且該時(shí)間對(duì)暴雨強(qiáng)度影響較小。

綜上所述，可以得出以下結(jié)論：（1）通過(guò)國(guó)家規(guī)范進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算的結(jié)果同模型法計(jì)算趨勢(shì)是一致的，能夠進(jìn)一步證明坡度對(duì)水文過(guò)程影響較小；（2）基于SWMM的模型法同基于國(guó)家規(guī)范的簡(jiǎn)化計(jì)算相比，在考慮曼寧公式的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮了水量平衡，結(jié)果更準(zhǔn)確。

4.2 “容積法”結(jié)果分析

根據(jù)“容積法”計(jì)算過(guò)程可知，在計(jì)算研究區(qū)域所需調(diào)蓄容積時(shí)，無(wú)法計(jì)算徑流時(shí)程變化、無(wú)法計(jì)算最大外排流量。在計(jì)算生物滯留帶調(diào)蓄容積時(shí)，未考慮生物滯留帶表層植物對(duì)蓄水體積的占用，在計(jì)算土壤層蓄水時(shí)，將整個(gè)土壤空隙均納入蓄水計(jì)算范圍，與實(shí)際下滲過(guò)程存在誤差。因此綜上所述，“容積法”計(jì)算結(jié)果和實(shí)際情況具有一定的系統(tǒng)誤差。根據(jù)“容積法”計(jì)算結(jié)果可知，海綿城市設(shè)施規(guī)模隨著不透水比例增加線性增加：即不透水比例增加10%，設(shè)施規(guī)模增加0.62%，見圖16。

4.3 模型結(jié)果與“容積法”計(jì)算結(jié)果對(duì)比

根據(jù)模型結(jié)果與容積法結(jié)果，針對(duì)不同不透水比例，見表5。

表5 模型法、容積法面積對(duì)比

根據(jù)以上結(jié)果可知，“容積法”和模型計(jì)算結(jié)果有較大出入，針對(duì)同一不透水比例，模型法計(jì)算結(jié)果均為“容積法”計(jì)算結(jié)果的1.4倍左右，不隨不透水比例變化而變化，具有較強(qiáng)的一致性。由此可見，“容積法”在確定海綿城市設(shè)施規(guī)模時(shí)，計(jì)算結(jié)果偏小，偏“不安全”。如按照該容積進(jìn)行設(shè)計(jì)和建造，在設(shè)計(jì)雨量的情況下，會(huì)導(dǎo)致研究區(qū)域產(chǎn)生外排，不滿足海綿城市設(shè)計(jì)要求。

4.4 改進(jìn)的“容積法”

根據(jù)4.3模型結(jié)果與“容積法”計(jì)算結(jié)果對(duì)比可知，“容積法”計(jì)算結(jié)果同模型結(jié)果相比偏小，調(diào)蓄容積不足，導(dǎo)致研究區(qū)域產(chǎn)生外排，不滿足海綿城市設(shè)計(jì)要求。因此有必要對(duì)“容積法”進(jìn)行改進(jìn)。

通過(guò)“容積法”確定海綿城市設(shè)施規(guī)模的過(guò)程中，其誤差主要來(lái)自于單位面積海綿設(shè)施調(diào)蓄能力計(jì)算。在通過(guò)“容積法”計(jì)算單位面積海綿城市調(diào)蓄能力過(guò)程中，進(jìn)行了若干假設(shè)：生物滯留帶蓄水層深度為設(shè)計(jì)下凹深度，未考慮種植灌木、喬木等植物對(duì)生物滯留帶蓄水層深度的影響。實(shí)際工程中，由于植物影響，會(huì)導(dǎo)致生物滯留帶有效蓄水深度小于設(shè)計(jì)下凹深度；滲透系數(shù)為常量，不隨土壤含水率變化，根據(jù)《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）》，計(jì)算調(diào)蓄容積可考慮兩小時(shí)土壤下滲水量，滲透系數(shù)為常量。實(shí)際工程中，滲透系數(shù)隨初期土壤含水率、飽和含水率以及下滲時(shí)間影響，是一個(gè)變量，相反，SWMM模型在計(jì)算該部分下滲量時(shí)，采用的是改進(jìn)的霍頓模型，比“容積法”中直接采用常量更加準(zhǔn)確；土壤有效孔隙率，在“容積法”中，土壤孔隙率用于計(jì)算土壤空隙蓄水量，由于土壤厚度較大，孔隙率的合理選擇對(duì)土壤空隙需水量有較大影響，并且該參數(shù)在實(shí)際工程中，具有很大的不確定性。因此，建議在進(jìn)行“容積法”計(jì)算中，不考慮土壤蓄水，偏于保守的計(jì)算海綿城市設(shè)施單位面積蓄水能力。改進(jìn)后的“容積法”在計(jì)算海綿城市設(shè)施單位面積蓄水過(guò)程中，采用了如下假設(shè)：設(shè)計(jì)下凹深度考慮20%折減作為有效下凹深度；透系數(shù)根據(jù)SWMM模型計(jì)算結(jié)果計(jì)算兩小時(shí)平均滲透系數(shù)；不考慮土壤空隙蓄水?；诖耍?jì)算了海綿城市設(shè)施面積。改進(jìn)后的“容積法”結(jié)果與模型結(jié)果，匯總見表6。

表6 模型法、改進(jìn)容積法面積對(duì)比

從兩者結(jié)果的對(duì)比上來(lái)看，改進(jìn)后的容積法，能夠較好的計(jì)算出所需的海綿城市設(shè)施面積。能夠解決一般容積法計(jì)算結(jié)果偏小這一不足，具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值和意義。

5 結(jié)論及建議

本研究通過(guò)搭建考慮海綿城市措施的道路水文水動(dòng)力模型，模擬了四種不透水比例下的二十種不同縱坡的道路徑流產(chǎn)流過(guò)程，分析了坡度和不透水比例對(duì)徑流過(guò)程、最大徑流量、外排總徑流量的影響；在此基礎(chǔ)上，通過(guò)試算法確定了針對(duì)每種不透水比例下的海綿城市設(shè)施面積。此外，根據(jù)模型的相關(guān)參數(shù)，通過(guò)“容積法”確定了每種不透水比例下的海綿城市設(shè)施面積。最后，比較和分析了考慮海綿城市設(shè)施的模型法和容積法計(jì)算結(jié)果的差異及原因，對(duì)“容積法”進(jìn)行了改進(jìn)。通過(guò)本研究，得出了以下結(jié)論：（1）針對(duì)同一降雨序列，坡度越大，最大徑流量、徑流過(guò)程流量以及總的外排流量越大，但影響不顯著；（2）針對(duì)同一降雨序列，不透水面積比例越大，最大徑流量、徑流過(guò)程流量以及總的外排流量越大，且影響顯著；（3）海綿城市設(shè)施面積不受坡度影響，但受不透水面積比例影響，且線性相關(guān)；（4）針對(duì)四種不透水比例下的海綿城市設(shè)施面積計(jì)算，“容積法”均偏小，應(yīng)進(jìn)行修正，修正后的“容積法”能夠更加準(zhǔn)確的計(jì)算海綿城市設(shè)施規(guī)模。

在海綿城市設(shè)計(jì)中，除年徑流總量控制率這一指標(biāo)外，還有污染物去除率指標(biāo)。因此，未來(lái)的研究可以通過(guò)模型探求坡度、生物滯留帶結(jié)構(gòu)形式以及類型對(duì)不同污染物去除率的影響。并且可以將模型結(jié)果同“容積法”計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較和分析，對(duì)“容積法”計(jì)算污染物去除率的結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化