董 晶 楊慶賀 肖華斌 夏甜甜

DONG Jing1,2 YANG Qinghe3 XIAO Huabin1,4 XIA Tiantian1*

（1.山東建筑大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院，山東濟(jì)南 250101；2.笛東規(guī)劃設(shè)計(jì)（北京）股份有限公司，北京 100029；3.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)后勤管理處，山東泰安 271018；4.山東建筑大學(xué)生態(tài)規(guī)劃與景觀設(shè)計(jì)研究所，山東濟(jì)南 250101）

( 1. School of Architecture and Urban Planning, Shandong Jianzhu University, Jinan, Shandong, China, 250101; 2. DDON Planning& Design Inc., Beijing, China, 100029; 3.Logistics Management Office, Shandong Agricultural University, Taian, Shandong, China,271018; 4.Institute of Ecological Planning and Landscape Design, Shandong Jianzhu University, Jinan, Shandong, China, 250101 )

城市綠地是海綿城市建設(shè)的主要載體之一，相較于城市綠地中的城市廣場(chǎng)用地、城市附屬綠地、城市防護(hù)綠地，城市公園綠地具有較高的雨洪管控潛力，但因現(xiàn)行的城市公園綠地海綿改造建設(shè)過程中缺少對(duì)選址和時(shí)序的考量，造成其雨洪管控能力未能有效發(fā)揮。為充分發(fā)揮城市公園綠地的雨洪管控能力，研究基于德爾菲法和層次分析法構(gòu)建了城市公園綠地海綿適宜性評(píng)價(jià)體系，得出城市公園綠地海綿適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果，提出區(qū)域?qū)用娉鞘泄珗@綠地優(yōu)化策略。通過SWMM（Storm Water Management Model）模型進(jìn)行情境模擬，對(duì)比不同情境數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：相較于城市公園綠地現(xiàn)狀系統(tǒng)模擬結(jié)果，適宜海綿建設(shè)區(qū)域優(yōu)化后總徑流量削減約5.12%，高峰徑流量削減約19.605%；較適宜海綿建設(shè)區(qū)域優(yōu)化后總徑流量削減約19.02%，高峰徑流量削減約23.645%。模擬數(shù)據(jù)表明區(qū)域?qū)用娴暮＞d優(yōu)化策略可以有效提高城市公園綠地雨洪管控能力?；趨^(qū)域?qū)用娴暮＞d優(yōu)化策略，提出場(chǎng)地層面的城市公園綠地海綿優(yōu)化引導(dǎo)建設(shè)策略。城市公園綠地海綿適宜性評(píng)價(jià)與優(yōu)化流程有望指導(dǎo)未來(lái)不同類型城市綠地海綿的優(yōu)化建設(shè)。

城市公園綠地；海綿適宜性評(píng)價(jià)；德爾菲法；層次分析法；雨水管理模型；優(yōu)化策略

城鎮(zhèn)化是人口向城鎮(zhèn)集中、推動(dòng)城鎮(zhèn)發(fā)展的過程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)常住人口城鎮(zhèn)化率由1978年的17.92%提升到2018年的59.58%，城市建設(shè)用地從2004年的28 308 km2增至2018年的55 155.5 km2[1-2]。隨著城市建設(shè)用地的不斷擴(kuò)張，城市不透水面積逐漸增加，削減了雨水的下滲量，阻斷雨水自然循環(huán)過程，導(dǎo)致城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)提高。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2010年對(duì)32個(gè)省的351個(gè)城市的內(nèi)澇情況調(diào)研顯示，自2008年，有213個(gè)城市發(fā)生過不同程度的積水內(nèi)澇，占調(diào)查城市的62%。為有效緩解城市內(nèi)澇、水質(zhì)惡化等水環(huán)境和水生態(tài)問題，在《2012低碳城市與區(qū)域發(fā)展科技論壇》中“海綿城市”的概念被首次提出，指城市像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，通過自然滲透、自然積存、自然凈化，可降低雨水的產(chǎn)匯流，恢復(fù)城市原始的水文生態(tài)特征，使地表徑流盡可能達(dá)到土地開發(fā)前的自然狀態(tài)[3-4]。

隨著海綿城市理念的廣泛應(yīng)用，海綿城市已成為各領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)今海綿城市的相關(guān)研究不僅限于不同水文模型模擬驗(yàn)證海綿設(shè)施的雨水調(diào)節(jié)能效方面，更加關(guān)注海綿城市在規(guī)劃和建設(shè)實(shí)踐層面的作用[5-6]。其中，國(guó)外學(xué)者更多關(guān)注于海綿城市建設(shè)的流程，例如C J Martin[7]等學(xué)者在研究中發(fā)現(xiàn)，影響低影響開發(fā)效果的因素包括選址、設(shè)施選擇、設(shè)計(jì)、建造、后期維護(hù)等，并進(jìn)一步證明了低影響開發(fā)的選址是決定其建設(shè)效果的最重要因素。而國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究主要關(guān)注于海綿城市建設(shè)適宜性與其在城市綠地研究方面，例如宋晨怡等[8]在相關(guān)研究中構(gòu)建了海綿城市建設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，基于ArcGIS得出用地的建設(shè)適宜性格局，從而提出基于海綿城市建設(shè)格局的城市建設(shè)發(fā)展規(guī)劃；考慮到海綿適宜性在不同城市功能區(qū)中的差異，許青等[9]認(rèn)為海綿城市建設(shè)中還應(yīng)充分考慮城市功能區(qū)的差異，不同功能區(qū)的海綿設(shè)施建設(shè)效果、難易程度以及后期維護(hù)要求的差異顯著，因此應(yīng)根據(jù)不同功能區(qū)海綿城市推進(jìn)過程、建設(shè)難易順序等安排建設(shè)時(shí)序；而在城市功能區(qū)中，城市綠地空間可有效利用雨洪資源，同時(shí)具有較高的雨洪管控潛力，張?jiān)坡返萚10]通過研究提出城市綠地雨洪管控規(guī)劃方法，最終劃定城市海綿綠地空間布局。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者的探索足以說明在海綿城市建設(shè)過程中，其適宜性布局起到?jīng)Q定性作用，科學(xué)選址可以更有效地發(fā)揮海綿的雨洪管控效果。此外，結(jié)合不同功能海綿設(shè)施建設(shè)的效果與難易程度，篩選適合不同功能區(qū)的海綿設(shè)施，時(shí)序性引導(dǎo)建設(shè)海綿設(shè)施，可以達(dá)到加強(qiáng)海綿城市建設(shè)效果。

城市綠地作為海綿城市建設(shè)中的重要載體，目前的研究多從微觀層面進(jìn)行場(chǎng)地的海綿綠地建設(shè)，缺少對(duì)區(qū)域整體綠地的海綿建設(shè)適宜性選址與建設(shè)時(shí)序研究。因此，文章選取城市公園綠地進(jìn)行研究，基于德爾菲法和層次分析法構(gòu)建城市公園綠地海綿適宜性評(píng)價(jià)體系，得出城市公園綠地的海綿適宜性布局，提出區(qū)域?qū)用嫔铣鞘泄珗@綠地海綿優(yōu)化策略，并模擬驗(yàn)證優(yōu)化策略的雨洪管控效果，從而提出場(chǎng)地層面的城市公園綠地海綿優(yōu)化引導(dǎo)策略。

1 公園綠地海綿適宜性評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

1.1 指標(biāo)篩選與優(yōu)化

城市公園綠地具有較強(qiáng)的雨洪管控潛力，其中雨水下滲與存蓄潛力較高。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）》（簡(jiǎn)稱技術(shù)指南）和《濟(jì)南市海綿城市綠地設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（簡(jiǎn)稱設(shè)計(jì)導(dǎo)則）中對(duì)于公園綠地海綿建設(shè)要求，選取公園綠地對(duì)雨水的下滲、存蓄和利用三個(gè)方面的指標(biāo)進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià)[11-12]?；诘聽柗品ê蛯哟畏治龇▽⒊醪胶Y選的公園綠地海綿適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)成公園綠地海綿適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)重要性調(diào)查問卷，問卷采用Likert五級(jí)量表評(píng)分法進(jìn)行評(píng)價(jià)，即用1～5分代表指標(biāo)的重要程度。向高校教師、規(guī)劃設(shè)計(jì)單位工程師、科研院所研究人員等不同領(lǐng)域?qū)＜野l(fā)放了50份調(diào)查問卷①專家涵蓋風(fēng)景園林、園林、環(huán)境工程以及給排水專業(yè)，其中高校教師20人，主要來(lái)自重慶大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西安建筑科技大學(xué)、山東建筑大學(xué)等，其中具有博士學(xué)位或副教授及以上職稱15人；科研院所和規(guī)劃設(shè)計(jì)單位30人，主要來(lái)自山東省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、濟(jì)南市市政工程設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司、濟(jì)南市園林規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院等，其中具有副高級(jí)職稱及以上20人。，整理與統(tǒng)計(jì)有效問卷45份，計(jì)算出各指標(biāo)得分的均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)（變異系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)差與均值的比值）。從指標(biāo)重要性的角度，一般認(rèn)為均值大于3的指標(biāo)才能保留；從認(rèn)知差異的角度，用德爾菲法中的變異系數(shù)來(lái)衡量專家對(duì)指標(biāo)評(píng)價(jià)的一致性，一般認(rèn)為當(dāng)變異系數(shù)大于0.25時(shí)，表示專家對(duì)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果具有明顯差異，指標(biāo)因子的選取有待商榷。對(duì)公園綠地空間海綿適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行再次篩選、剔除、調(diào)整、優(yōu)化補(bǔ)充等工作，最終確定綠化面積、坡度、植物生長(zhǎng)狀況、公園水系等11項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，得出城市公園綠地海綿適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

1.2 確定指標(biāo)權(quán)重

對(duì)調(diào)查問卷中專家打分的結(jié)果進(jìn)行AHP層次分析和主成分分析確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重[13-14]，最終得出11個(gè)指標(biāo)因子相對(duì)客觀的權(quán)重值（表1）。

1.3 建立評(píng)價(jià)模型

基于加權(quán)求和法構(gòu)建公園綠地海綿適宜性評(píng)價(jià)綜合模型見公式（1）：

研究區(qū)域的公園綠地海綿適宜性評(píng)價(jià)模型見公式（2）-（5）。

式中，為第i個(gè)評(píng)價(jià)單元的城市綠地空間海綿適宜性綜合指數(shù)值，是該指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理的值，為該評(píng)價(jià)單元第k個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。

2 濟(jì)南市英雄山—七里山片區(qū)公園綠地海綿適宜性評(píng)價(jià)

2.1 研究區(qū)域基本概況

根據(jù)濟(jì)南市海綿城市建設(shè)的實(shí)踐以及相應(yīng)編制的《濟(jì)南市海綿城市試點(diǎn)區(qū)域控制性詳細(xì)規(guī)劃》，選取海綿城市建設(shè)項(xiàng)目較為集中，但城市內(nèi)澇問題較為嚴(yán)重的英雄山片區(qū)和七里山片區(qū)作為研究區(qū)域。濟(jì)南市英雄山—七里山片區(qū)位于濟(jì)南市中南部，是濟(jì)南政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心地帶，研究區(qū)域北至經(jīng)十路，南至二環(huán)南路，東至舜耕路，西至陽(yáng)光新路郎茂山路，總面積約1 625.09 hm2。英雄山—七里山片區(qū)春季少雨，夏季多雨，年平均降雨量592.5 mm，南部多為低山丘陵，包括馬鞍山、英雄山、七里山、郎茂山等，西部、北部地勢(shì)平坦，區(qū)域整體呈南高北低趨勢(shì)（圖1）。除郎茂山大部分、英雄山局部、七里山小部分山體坡度在13°以上外，區(qū)域整體坡度較為平緩，坡度多低于8°（圖2）。

圖1 濟(jì)南市英雄山—七里山片區(qū)高程分析Fig. 1 Elevation analysis of Yingxiong -Qili Mountain Area of Jinan City

圖2 濟(jì)南市英雄山—七里山片區(qū)坡度分析Fig. 2 Slope analysis of Yingxiong -Qili Mountain Area of Jinan City

2.2 雨水下滲潛力評(píng)價(jià)

雨水下滲潛力各評(píng)價(jià)指標(biāo)是在具體分析實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)，總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)，咨詢專家，調(diào)研訪談等相結(jié)合的基礎(chǔ)上，進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分，具體劃分如表2。

表2 城市公園綠地雨水下滲潛力評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分Tab. 2 Classification of evaluation indexes of rainwater infiltration potential of urban parks and green areas

（1）坡度。坡度直接影響雨水的自然滲透過程，坡度越小雨水的下滲潛力越大，越適宜海綿建設(shè)。基于ArcGIS對(duì)研究區(qū)域DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行坡度分析，得到最大坡度為29.7°。對(duì)坡度進(jìn)行分級(jí)，得出坡度指標(biāo)海綿適宜性評(píng)價(jià)空間分布結(jié)果。

（2）綠化面積?；贚andsat遙感影像解譯結(jié)合實(shí)地調(diào)研，確定城市公園綠地范圍及公園綠化面積，綠化面積所占比例較大的城市公園綠地，其雨水下滲潛力也相對(duì)較高。對(duì)綠化面積比例進(jìn)行分級(jí)，得出綠化面積指標(biāo)海綿適宜性評(píng)價(jià)空間分布結(jié)果。

（3）植物種植結(jié)構(gòu)。通過實(shí)地調(diào)研，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)域內(nèi)城市公園綠地植物種植結(jié)構(gòu)分為兩種：雙層植物種植結(jié)構(gòu)和三層植物種植結(jié)構(gòu)，其中喬木層以松樹（Pinus）、側(cè)柏（Platycladus orientalis）、國(guó)槐（Styphnolobium japonicum）、五角楓（Acer mono）等為主，植物生長(zhǎng)狀況良好，枝葉繁茂；灌木層以冬青（Llex chinensis）、大葉黃楊（Buxus megistophylla）、小葉女貞（Ligustrum quihoui）等為主，灌木存活率較高；地被與草坪層以萌生力較強(qiáng)的紫花地丁（Viola phillipina）、鋪地柏（Sabina procumbens）和麥冬（Ophiopogon japonicus）為主，但草坪層生長(zhǎng)情況較差，土壤裸露。雨水下滲潛力大小排序?yàn)椋喝龑又参锓N植結(jié)構(gòu)＞雙層植物種植結(jié)構(gòu)＞單層植物種植結(jié)構(gòu)。對(duì)植物種植結(jié)構(gòu)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)，得出植物種植結(jié)構(gòu)指標(biāo)海綿適宜性評(píng)價(jià)空間分布結(jié)果。

（4）土壤類型。依據(jù)濟(jì)南市土壤類型分布概況，獲取研究區(qū)域土壤類型主要包括褐土類、淋溶褐土、褐土性土，其中褐土類雨水滲透性最佳，其次是淋溶褐土，最后是褐土性土。對(duì)土壤類型指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)，得出土壤類型指標(biāo)海綿適宜性評(píng)價(jià)空間分布結(jié)果[15-16]。

基于上述4項(xiàng)單因子海綿適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果，經(jīng)加權(quán)疊加得出城市公園綠地雨水下滲潛力評(píng)價(jià)結(jié)果（圖3）。城市公園綠地雨水下滲高潛力區(qū)域集中在英雄山公園，而雨水下滲低潛力區(qū)域集中在七里山公園和舜玉公園，此外，泉城公園和郎茂山公園的絕大部分區(qū)域?qū)儆谟晁聺B較高潛力區(qū)域。

圖3 城市公園綠地雨水下滲潛力評(píng)價(jià)結(jié)果Fig. 3 Evaluation results of underwater infiltration potential of urban park green space

2.3 雨水存蓄潛力評(píng)價(jià)

雨水存蓄潛力各評(píng)價(jià)指標(biāo)是在具體分析實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)，總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)，咨詢專家，調(diào)研訪談等相結(jié)合的基礎(chǔ)上，進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分，具體劃分如表3。

表3 城市公園綠地雨水存蓄潛力評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分Tab. 3 Classification of evaluation indexes for rainwater storage potential of urban parks

（1）下沉綠地。下沉綠地具有一定的雨水存蓄能力，本研究認(rèn)為具有下沉綠地的城市公園綠地的雨水存蓄潛力大于不具有下沉綠地的城市公園綠地。對(duì)下沉綠地面積所占比例進(jìn)行分級(jí)，得出下沉綠地指標(biāo)海綿適宜性評(píng)價(jià)空間分布結(jié)果。

（2）公園水系。公園水系是雨水的主要存蓄載體，可存蓄大量雨水，故具有水系的城市公園綠地雨水存蓄潛力大于不具有水系的城市公園綠地。通過對(duì)公園水系面積指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)，得出公園水系指標(biāo)海綿適宜性評(píng)價(jià)空間分布結(jié)果。

（3）耐澇性、耐污性植物。植物耐澇性、耐污性是城市公園綠地雨水存蓄的前提條件。實(shí)地調(diào)研城市公園綠地植物的主要種類[17]并重分類，將植物耐澇性、耐污性進(jìn)行分級(jí)，得出耐澇性、耐污性植物指標(biāo)海綿適宜性評(píng)價(jià)空間分布結(jié)果。

（4）與城市水系位置關(guān)系。城市公園綠地與城市水系位置直接影響雨水存蓄潛力，通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)雨水可就近排入城市水系的公園綠地，其雨水存蓄潛力高[18]。對(duì)城市公園綠地與城市水系位置關(guān)系進(jìn)行分級(jí)，得出與城市水系位置關(guān)系指標(biāo)海綿適宜性評(píng)價(jià)空間分布結(jié)果。

基于上述4項(xiàng)單因子海綿適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果，經(jīng)加權(quán)疊加得出城市公園綠地雨水存蓄潛力評(píng)價(jià)結(jié)果（圖4）。城市公園綠地雨水存蓄高潛力區(qū)域集中在英雄山公園、郎茂山公園和泉城公園少部分區(qū)域；而雨水存蓄較低潛力區(qū)域集中在泉城公園部分區(qū)域，此外，舜玉公園和七里山公園的大部分區(qū)域則屬于雨水存蓄低潛力區(qū)域。

圖4 城市公園綠地雨水存蓄潛力評(píng)價(jià)結(jié)果Fig. 4 Urban park green space rainwater storage potential evaluation results

2.4 雨水利用潛力評(píng)價(jià)

雨水利用潛力各評(píng)價(jià)指標(biāo)是在具體分析實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)，總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)，咨詢專家，調(diào)研訪談等相結(jié)合的基礎(chǔ)上，進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分，具體劃分如表4。

表4 城市公園綠地雨水利用潛力評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分Tab. 4 Classification of evaluation indexes of rainwater utilization potential in urban parks

（1）雨水利用率。城市公園綠地雨水利用率越高，其雨水利用潛力也越高，通過調(diào)研公園綠地的實(shí)際雨水利用率，將其分級(jí)，得出雨水利用率指標(biāo)海綿適宜性評(píng)價(jià)空間分布結(jié)果。

（2）公園綠化面積所占比例。城市公園綠化面積所占比例越高，植物灌溉用水越多，雨水利用潛力越大，也就越適宜海綿化提升建設(shè)[19]。對(duì)公園綠化面積所占比例進(jìn)行分級(jí)，得出公園綠化面積所占比例指標(biāo)海綿適宜性評(píng)價(jià)空間分布結(jié)果。

基于上述兩項(xiàng)單因子海綿適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果，經(jīng)加權(quán)疊加得出城市公園綠地雨水利用潛力評(píng)價(jià)結(jié)果（圖5）。城市公園綠地雨水利用高潛力區(qū)域集中在英雄上公園、泉城公園和郎茂山公園，而雨水利用低潛力區(qū)域集中在舜玉公園，此外，七里山公園則屬于雨水利用較低潛力區(qū)域。

圖5 城市公園綠地雨水利用潛力評(píng)價(jià)結(jié)果Fig. 5 Urban park green space rainwater utilization potential evaluation results

2.5 海綿適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果

在對(duì)雨水下滲潛力、雨水存蓄潛力、雨水利用潛力評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行加權(quán)疊加，得出城市公園綠地海綿適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果（圖6）。其中城市公園綠地適宜海綿建設(shè)區(qū)域主要分布于英雄上公園和泉城公園的部分區(qū)域；郎茂山公園部分區(qū)域，以及英雄山公園和泉城公園的大部分區(qū)域?qū)儆谳^適宜海綿建設(shè)區(qū)域；而較不適宜海綿建設(shè)、不適宜海綿建設(shè)區(qū)域主要位于七里山公園和舜玉公園，以及泉城公園的少部分區(qū)域。

圖6 城市公園綠地海綿適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果Fig. 6 Evaluation results of sponge suitability in urban park green space

3 濟(jì)南市英雄山—七里山片區(qū)公園綠地海綿提升情景模擬

3.1 研究區(qū)域模型概化

根據(jù)研究區(qū)域的地形、坡度及流域劃分等，確定模型中各子匯水區(qū)的邊界，并作出如下假設(shè)：（1）假設(shè)研究區(qū)域的每個(gè)子匯水區(qū)內(nèi)任意點(diǎn)的降雨強(qiáng)度和降雨量均相同；（2）模型的構(gòu)建僅考慮研究區(qū)域內(nèi)的雨水，不考慮研究區(qū)域外雨水流入的徑流量[20]。在以上兩個(gè)假設(shè)的前提下，依據(jù)濟(jì)南市英雄山片區(qū)、七里山片區(qū)的平面圖、實(shí)際坡向、排水方向，將研究區(qū)域概化為10個(gè)子匯水區(qū)、1個(gè)雨量計(jì)、1個(gè)節(jié)點(diǎn)、1個(gè)管渠和1個(gè)出水口，參考SWMM模型手冊(cè)和相關(guān)文獻(xiàn)設(shè)定研究區(qū)域其他地面特征參數(shù)[21]（表5）。

表5 SWMM模型相關(guān)參數(shù)表Tab.5 SWMM model related parameter list

根據(jù)研究區(qū)域夏季暴雨期間雨量較大、降雨時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，雨強(qiáng)度設(shè)定為一年一遇，降雨歷時(shí)設(shè)定為2 h，采用芝加哥雨型，雨峰系數(shù)取r=0.4，時(shí)間間隔為1 min，降雨量的計(jì)算基于濟(jì)南市短歷時(shí)暴雨強(qiáng)度公式，見式（6）[22]。

式中，T為設(shè)計(jì)重現(xiàn)期（a）；t為降雨歷時(shí)（min）；i為暴雨強(qiáng)度（mm/min）。

3.2 海綿優(yōu)化情景對(duì)比

結(jié)合濟(jì)南市英雄山—七里山片區(qū)城市公園綠地的實(shí)地調(diào)研情況，以及考慮到SWMM模型中海綿設(shè)施模塊的類型限制因素，最終確定該片區(qū)城市公園綠地優(yōu)化選用海綿設(shè)施有生物滯留設(shè)施、雨水花園和下沉式綠地。

區(qū)域內(nèi)英雄山公園和七里山公園已完成部分山體的生態(tài)修復(fù)，但為有效提升區(qū)域內(nèi)城市公園的雨洪調(diào)節(jié)能力，未來(lái)還需針對(duì)適宜海綿建設(shè)的英雄山公園內(nèi)的綠地進(jìn)行海綿優(yōu)化，增加海綿設(shè)施建設(shè)從而改善（提升）綠地的雨水下滲、存蓄與利用潛力；而七里山公園不適宜海綿建設(shè)，應(yīng)在保護(hù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上減少人為干擾，從而保障七里山公園在區(qū)域尺度上的雨洪調(diào)節(jié)作用。此外，區(qū)域內(nèi)未進(jìn)行生態(tài)建設(shè)或海綿建設(shè)的公園綠地有泉城公園、郎茂山公園和舜玉公園，其中泉城公園屬于適宜海綿建設(shè)區(qū)域，郎茂山公園和舜玉公園屬于不適宜海綿建設(shè)區(qū)域。因此泉城公園還需增加海綿綠地，從而提高雨水存蓄量與利用率，而郎茂山公園和舜玉公園不能進(jìn)行海綿建設(shè)。此外，考慮到海綿優(yōu)化建設(shè)的時(shí)序性，將適宜海綿建設(shè)區(qū)域規(guī)劃為近期建設(shè)區(qū)域，較適宜海綿建設(shè)區(qū)域規(guī)劃為遠(yuǎn)期建設(shè)區(qū)域。

結(jié)合海綿建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果與區(qū)域內(nèi)城市公園綠地現(xiàn)狀分析進(jìn)行分期海綿優(yōu)化情景設(shè)計(jì)。情境一為城市公園綠地現(xiàn)狀；情景二為近期優(yōu)化適宜海綿建設(shè)區(qū)域，主要位于英雄山公園東側(cè)和泉城公園南側(cè)部分區(qū)域；情景三是在情景二的基礎(chǔ)上，遠(yuǎn)期優(yōu)化較適宜海綿建設(shè)區(qū)域，范圍為英雄山公園和泉城公園50%以上的區(qū)域面積。

（1）城市公園綠地現(xiàn)狀。運(yùn)用SWMM模型模擬得出城市公園綠地現(xiàn)狀的雨水總徑流量712.83 m3/s，高峰徑流量為298.651 m3/s。

（2）近期優(yōu)化適宜海綿建設(shè)區(qū)域。將生物滯留設(shè)施、雨水花園和下沉式綠地三種海綿設(shè)施，均勻分布于城市公園綠地適宜海綿建設(shè)區(qū)域，對(duì)城市公園綠地適宜海綿建設(shè)區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化提升，優(yōu)化總面積約為11.78 hm2。運(yùn)用SWMM模型模擬對(duì)比現(xiàn)狀與優(yōu)化適宜海綿建設(shè)區(qū)域后的城市公園綠地雨水徑流和峰值流量情況。對(duì)比發(fā)現(xiàn)相較于城市公園綠地現(xiàn)狀模擬結(jié)果，情景二優(yōu)化后的總徑流量削減約5.12%，且高峰徑流量削減約19.605%（表6）。

表6 情景模擬數(shù)據(jù)與現(xiàn)狀模擬數(shù)據(jù)對(duì)比表格Tab. 6 Comparison table of scenario simulation data and current simulation data

（3）遠(yuǎn)期優(yōu)化較適宜海綿建設(shè)區(qū)域。經(jīng)模擬驗(yàn)證海綿優(yōu)化情景二具有明顯的雨水徑流和峰值流量削減效果，因此在海綿優(yōu)化情景二的基礎(chǔ)上，進(jìn)行海綿優(yōu)化情景三的模擬。再次將生物滯留設(shè)施、雨水花園和下沉式綠地三種海綿設(shè)施均勻分布于城市公園綠地較適宜海綿建設(shè)區(qū)域，優(yōu)化總面積約為110.59 hm2。運(yùn)用SWMM模型模擬現(xiàn)狀與優(yōu)化較適宜海綿建設(shè)區(qū)域后的城市公園綠地雨水徑流和峰值流量情況，對(duì)比發(fā)現(xiàn)相較于城市公園綠地現(xiàn)狀模擬結(jié)果，情景三優(yōu)化后的總徑流量削減約19.02%，且高峰徑流量削減約23.645%（表6）。

經(jīng)模擬數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)城市公園綠地的海綿優(yōu)化情境具有明顯的雨洪管控效果，且海綿優(yōu)化的時(shí)序性規(guī)劃建設(shè)具有更顯著的雨洪管控效果。進(jìn)而驗(yàn)證城市公園綠地海綿優(yōu)化在科學(xué)選址的基礎(chǔ)上，合理進(jìn)行時(shí)序性海綿優(yōu)化建設(shè)，可以最大化地發(fā)揮雨洪管控效果。因此，區(qū)域尺度上城市公園綠地海綿優(yōu)化建設(shè)可參照上述時(shí)序性海綿優(yōu)化步驟進(jìn)行。

4 濟(jì)南市英雄山—七里山片區(qū)典型公園綠地海綿提升優(yōu)化策略

泉城公園位于片區(qū)適宜海綿建設(shè)區(qū)域，因此選取泉城公園作為城市公園綠地海綿改造研究案例。泉城公園綠地面積較大，但不能有效滯留、匯集雨水徑流，導(dǎo)致雨水下滲量低、利用率低等問題，在雨洪調(diào)節(jié)中并沒有起到積極作用。基于泉城公園內(nèi)部雨水徑流角度，提出公園的海綿改造策略。

源頭集水區(qū)需提升綠地的雨水滯留和存蓄能力。將源頭集水區(qū)內(nèi)的綠地改造為下沉式以提高泉城公園的下滲量、雨水存蓄量以及雨水利用率。中段轉(zhuǎn)輸區(qū)需增強(qiáng)綠地雨水的傳輸作用。在園路兩側(cè)、草坪邊緣等區(qū)域增設(shè)植草溝、滲渠等具有雨水轉(zhuǎn)輸功能的海綿設(shè)施，將雨水傳輸至下沉式綠地或公園水體中，從而實(shí)現(xiàn)旱季雨水的收集、凈化與回用。末端集水區(qū)需提高公園水體、大面積綠地的雨水收集能力。將綠地改為下沉式綠地，在綠地內(nèi)增設(shè)雨水花園、蓄水池等海綿設(shè)施（圖7-9）。此外，在夏季暴雨時(shí)，海綿設(shè)施因匯集大量的雨水徑流超出水量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，通過溢流管將多余的雨水排放至市政管網(wǎng)。

圖7 泉城公園下沉式綠地海綿優(yōu)化示意Fig. 7 Sinking green space sponge optimization of Quan Cheng Park

圖8 泉城公園生物滯留設(shè)施海綿優(yōu)化示意Fig. 8 Bioretention facility sponge optimization of Quan Cheng Park

圖9 泉城公園綠地現(xiàn)狀（左）與海綿優(yōu)化（右）Fig.9 Quancheng Park Status (left) and sponge optimization (right)

5 結(jié)論與討論

經(jīng)情境模擬對(duì)比驗(yàn)證，城市公園綠地海綿優(yōu)化策略可有效提高公園綠地的雨洪管控能力。相較于現(xiàn)狀系統(tǒng)的雨水徑流和峰值流量，不論是優(yōu)化適宜海綿建設(shè)區(qū)域，還是優(yōu)化較適宜海綿建設(shè)區(qū)域，優(yōu)化后的雨水徑流和峰值流量均有明顯削減；且在適宜海綿建設(shè)區(qū)域優(yōu)化的基礎(chǔ)上，完成較適宜海綿建設(shè)區(qū)域優(yōu)化后的雨水徑流和峰值流量削減幅度顯著提高。這證明了本研究提出的城市公園綠地海綿優(yōu)化策略的有效性，同時(shí)也驗(yàn)證了基于城市公園綠地海綿適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果實(shí)施海綿優(yōu)化的科學(xué)性，以及海綿優(yōu)化時(shí)序建設(shè)的合理性。本研究將城市公園綠地與海綿城市體系結(jié)合，構(gòu)建了公園綠地海綿適宜性評(píng)價(jià)體系，雖然在指標(biāo)選取、權(quán)重設(shè)定等方面具有一定的主觀性，但對(duì)海綿城市規(guī)劃與建設(shè)具有明確的指導(dǎo)意義，對(duì)未來(lái)濟(jì)南市其他區(qū)域的城市公園綠地海綿優(yōu)化及其他類型綠地優(yōu)化均具有借鑒意義，并有望指導(dǎo)未來(lái)各大城市的綠地海綿優(yōu)化建設(shè)工作。此外，在未來(lái)大數(shù)據(jù)環(huán)境支持下，將環(huán)境行為數(shù)據(jù)、開放互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相融合，有助于建立高精度空間資料數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建更加科學(xué)的評(píng)價(jià)體系，從而可以更加準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)城市公園綠地的海綿適宜性，有助于促進(jìn)海綿城市規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)管理工作。