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

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

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。

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。□

2017-03-15

李郑淼，女，汉族，华北水利水电大学，在读硕士研究生。