沈陽(yáng)市雨澇源頭控制措施關(guān)鍵影響因素分析

馬興冠，紀(jì)文娟，王夢(mèng)琪，姜 偉，傅金祥

（沈陽(yáng)建筑大學(xué) 市政與環(huán)境工程學(xué)院，沈陽(yáng)110168）

城市化建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展使得城市面臨嚴(yán)峻的雨澇問(wèn)題。城市內(nèi)澇的傳統(tǒng)解決策略往往從給排水角度圍繞以排為主的傳統(tǒng)理念，遵循“末端控制”被動(dòng)的解決城市內(nèi)澇問(wèn)題。這種處理模式不僅增加了市政管網(wǎng)的壓力，降雨初期大量污染物也對(duì)河道造成污染；同時(shí)，浪費(fèi)了大量的雨水資源，使得地下水得不到補(bǔ)給。另一方面，單一提高標(biāo)準(zhǔn)、重新修訂暴雨強(qiáng)度公式等方式只能解決一部分水澇問(wèn)題，難以綜合防治。因此，將“以排為主”的理念轉(zhuǎn)變?yōu)椤靶?、滯、滲、排”，綜合新型源頭控制措施和傳統(tǒng)雨水基礎(chǔ)設(shè)施將成為國(guó)內(nèi)解決內(nèi)澇問(wèn)題的發(fā)展趨勢(shì)。

新型源頭控制措施是利用多功能調(diào)蓄設(shè)施來(lái)控制城市的水澇［1］，主要包括低勢(shì)綠地、雨水花園、植被淺溝、透水鋪磚等［2－3］。這種新型源頭控制措施已在國(guó)外具有廣泛的應(yīng)用，例如德國(guó)開(kāi)發(fā)利用的“洼地—滲透”系統(tǒng)增強(qiáng)了雨水下滲和雨水徑流滯留，使流域徑流過(guò)程發(fā)生推移，峰值時(shí)間滯后；同時(shí)也減少了徑流外排量，防止水澇的發(fā)生［4－5］。美國(guó)加州弗雷斯等許多城市建立了屋頂蓄水、草地、雨水花園和透水地面相結(jié)合的地表回灌系統(tǒng)，有效地實(shí)現(xiàn)了就地滯洪蓄水［6］。在新型源頭控制措施中，低勢(shì)綠地是利用下凹空間滯留滲蓄雨水徑流、削減洪峰、減輕地表徑流污染的一種低影響開(kāi)發(fā)措施（Low Impact Design，LID），具有建設(shè)費(fèi)用低、安全、便捷等特點(diǎn)［7－9］，其滲蓄效率的影響因素包括下凹式綠地面積率f、綠地下凹深度Δh、綠地土壤穩(wěn)定入滲速率K、設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期P等。在各影響因素中，Δh與f是低勢(shì)綠地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。從低勢(shì)綠地下凹深度角度考慮，增大Δh與f可以增加雨水徑流滲蓄效率，但是受植物耐淹時(shí)間、匯水區(qū)域徑流量、土地規(guī)劃等因素的限制，不能無(wú)限制增加綠地的高程和面積；由于計(jì)算的目的、前提以及研究區(qū)域的差別，這兩個(gè)參數(shù)的設(shè)計(jì)取值也會(huì)改變。李俊奇等［10］對(duì)北京地區(qū)的研究表明，植物耐淹時(shí)間為1～3d條件下，下凹深度控制在50～250mm的范圍內(nèi)是安全可行的。根據(jù)天津市的實(shí)際情況，邢國(guó)平等［11］認(rèn)為綠地下凹100mm、綠地率為30%，對(duì)1年一遇和2年一遇的雨水有70%入滲，可削減暴雨洪峰。聶發(fā)輝等［12］研究表明，由于上海市人口密度、綠地景觀等因素限制，綠地下凹深度為50mm比較合適；然而程江等［13］以雨洪滯蓄和削峰為目的，采用極端設(shè)計(jì)降雨，推薦上海低勢(shì)綠地下凹深度為100～300mm，綠地面積率10%～30%為宜。有研究認(rèn)為廣州省下凹綠地深度宜采用80～120mm，既能避免高差過(guò)大，又可以有效降低城區(qū)徑流深度；并且提出低勢(shì)綠地的綠化面積率一般需達(dá)到10%以上［14－15］。由此看來(lái)，低勢(shì)綠地設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)下凹深度和綠地面積率受穩(wěn)定入滲速率、設(shè)計(jì)降雨重現(xiàn)期、植物耐淹時(shí)間等很多因素影響。對(duì)于特定城市內(nèi)澇問(wèn)題的解決，最有效的方法是通過(guò)該地區(qū)降雨雨型的統(tǒng)計(jì)分析，選擇適宜的調(diào)控措施，并對(duì)關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

雨澇滲蓄效應(yīng)的影響因素和低勢(shì)綠地設(shè)計(jì)參數(shù)的探討已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)［10－15］。本文在已有研究的基礎(chǔ)上，利用水量平衡原理，結(jié)合沈陽(yáng)市1975—2005年降雨統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與雨型分析，考察沈陽(yáng)市雨澇源頭控制措施低勢(shì)綠地的雨水滲蓄效應(yīng)及主要影響因素，分析低勢(shì)綠地設(shè)計(jì)過(guò)程中主要控制參數(shù)的合理范圍，以期為低勢(shì)綠地在沈陽(yáng)市綠地規(guī)劃與建設(shè)中發(fā)揮削減雨水徑流、緩減排水系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行壓力等效應(yīng)應(yīng)用的設(shè)計(jì)運(yùn)行提供理論依據(jù)與實(shí)踐指導(dǎo)。

1 低勢(shì)綠地雨水量平衡分析與計(jì)算

1.1 雨水量平衡分析

雨水徑流匯入低勢(shì)綠地后，首先通過(guò)低勢(shì)綠地表層土壤下滲；雨水徑流過(guò)大時(shí)流入綠地上的雨水口，進(jìn)入穿孔滲透管中集蓄向底層土壤中下滲；最后，當(dāng)徑流超過(guò)低勢(shì)綠地集蓄和滲透能力時(shí)，就近溢流排入雨水管道。計(jì)算時(shí)段內(nèi)各水文要素之間存在的水量平衡關(guān)系式見(jiàn)公式（1）。

式中：Q0——計(jì)算時(shí)段進(jìn)入低勢(shì)綠地的雨水徑流量（m3）；U0——計(jì)算時(shí)段開(kāi)始時(shí)低勢(shì)綠地的蓄水量（m3）；S——計(jì)算時(shí)段內(nèi)低勢(shì)綠地的雨水下滲量（m3）；Z——計(jì)算時(shí)段內(nèi)低勢(shì)綠地的雨水蒸發(fā)量（不包括植物的蒸騰量）（m3）；D——計(jì)算時(shí)段內(nèi)低勢(shì)綠地的植物蒸騰水量（m3）；U1——計(jì)算時(shí)段結(jié)束時(shí)低勢(shì)綠地的最大蓄水量（m3）；Q2——計(jì)算時(shí)段內(nèi)低勢(shì)綠地的雨水溢流外排量（m3）。

1.2 計(jì)算方法

在某場(chǎng)降雨內(nèi)，低勢(shì)綠地對(duì)雨水的滲蓄效應(yīng)由雨水徑流滲蓄率N來(lái)表示，即降雨過(guò)程中綠地滲蓄雨量占匯入綠地總雨水徑流量的百分比。一般計(jì)算時(shí)段按一場(chǎng)降雨來(lái)計(jì)算；降雨歷時(shí)較短時(shí)，雨水蒸發(fā)量和植物蒸騰作用較小，Z1可以忽略。由于綠地植物的淹沒(méi)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，綠地調(diào)蓄的雨水在雨后短時(shí)間內(nèi)入滲排空，所以假設(shè)降雨開(kāi)始低勢(shì)綠地內(nèi)無(wú)蓄水，即U0＝0。假設(shè)設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期內(nèi)的雨水徑流全部滲透利用，不產(chǎn)生外排，即Q2＝0。

對(duì)于特定的土壤，其不同初始含水率對(duì)入滲速率有較大影響。在入滲初期，土壤入滲速率隨著土壤含水率的增加而減小，累積入滲量和穩(wěn)定入滲率增大；隨著時(shí)間的延續(xù)，含水率對(duì)入滲的影響減小以致最終可以忽略。此外，有機(jī)質(zhì)含量豐富的草地土壤入滲率對(duì)含水率的敏感性較弱。本文采用不同數(shù)值的土壤穩(wěn)定入滲速率，可以近似理解為不同時(shí)段土壤入滲速率的平均。另一方面，沈陽(yáng)不同類型土壤的含水率與入滲速率之間尚未有明確的函數(shù)關(guān)系。為了在定量前提下簡(jiǎn)化計(jì)算，雨水下滲量按土壤的滲透系數(shù)和綠化面積確定，忽略植物截留、土壤含水率對(duì)雨水下滲的影響，而且設(shè)計(jì)值也更偏安全。因此，雨水下滲量按土壤穩(wěn)定入滲速率和綠化面積確定是合理可行的。雨水徑流滲蓄率計(jì)算公式如（2）所示，下滲量公式如（3）所示，徑流蓄水量公式如（4）所示。

式中：QZ——降雨量（mm）；F1——綠地服務(wù)區(qū)域的面積（m2）；F2——低勢(shì)綠地的面積（m2）；Cn——綠地服務(wù)區(qū)域的徑流系數(shù)。

式中：K——土壤穩(wěn)定入滲速率（m／s）；J——水力坡度，一般取J＝1；T——計(jì)算時(shí)段（min）。

式中：Δh——下凹深度（m）。

2 結(jié)果與分析

2.1 降雨過(guò)程設(shè)計(jì)

根據(jù)應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，分析沈陽(yáng)市1960—2005年近45a的短歷時(shí)降雨量數(shù)據(jù)和多個(gè)氣象站逐分鐘降雨記錄，歸納實(shí)際降雨過(guò)程。通過(guò)模糊模式識(shí)別法與目估法相結(jié)合［16］進(jìn)行降雨歷時(shí)為120min的雨型劃分，可以得出：① 沈陽(yáng)市雨型主體為單峰雨型，其雨量集中，易引起城市內(nèi)澇；② 強(qiáng)度均勻的降雨占的比例較少，所以不宜采用均勻雨型作為沈陽(yáng)市設(shè)計(jì)暴雨雨型，而考慮用非均勻設(shè)計(jì)雨型比較合理。非均勻設(shè)計(jì)雨型的方法有Yen ＆Chow法、Huff法、芝加哥 過(guò) 程 曲 線 法 等［17－18］。 大 量 研 究 表 明［19－21］，利用芝加哥過(guò)程曲線法的設(shè)計(jì)雨型具有計(jì)算方便、洪峰不受降雨歷時(shí)限制、在城市雨水徑流模型中應(yīng)用效果好等特點(diǎn)。因此，本文基于芝加哥過(guò)程曲線法建立沈陽(yáng)市的設(shè)計(jì)暴雨分配雨型；為了避免雨峰過(guò)于尖瘦的缺點(diǎn)，不同重現(xiàn)期下的降雨過(guò)程分布采用5min為單位時(shí)段的柱狀過(guò)程來(lái)表示，雨峰的相對(duì)位置取0.4［22］，如圖1所示；在不同重現(xiàn)期的降雨特性統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1?？梢钥闯?，在不同重現(xiàn)期，降雨強(qiáng)度均隨著降雨歷時(shí)先增大后減小，主體表現(xiàn)為單峰雨型，降雨歷時(shí)在48min降雨強(qiáng)度達(dá)到最大。重現(xiàn)期從1a增加到100a，峰值降雨強(qiáng)度隨之從2.21mm／min增加到5.57mm／min。

2.2 滲蓄效應(yīng)

根據(jù)表1的特性參數(shù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)沈陽(yáng)市低勢(shì)綠地的滲蓄率N進(jìn)行計(jì)算。土壤穩(wěn)定入滲速率K、低勢(shì)綠地面積率f、下凹深度Δh、重現(xiàn)期P均是影響低勢(shì)綠地雨水徑流滲蓄效應(yīng)的因素。K受土壤含水量、導(dǎo)水率、植被、土質(zhì)等眾多因素影響差異較大，最小范圍為10－8～10－7m／s［23］。由于沈陽(yáng)市綠地土壤一般為棕壤土，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)模擬降雨實(shí)驗(yàn)及相關(guān)文獻(xiàn)［24］，K 可以達(dá)到1×10－6～3×10－6m／s，經(jīng)過(guò)土壤改良之后可達(dá)5×10－6m／s。因此，在本文中K值取1×10－7，1×10－6，3×10－6，5×10－6m／s。根據(jù)已有研究［12］，f一般需要達(dá)到10%以上，大多數(shù)城市一般為15%～45%，本文中f取較寬的范圍10%～60%。根據(jù)各個(gè)城市Δh的統(tǒng)計(jì)，對(duì)沈陽(yáng)市Δh取50～300 mm。按照2.2給出的計(jì)算方法，分別計(jì)算f值為10%，30%，Δh值為50mm、200mm邊界條件下P與N 的關(guān)系，結(jié)果見(jiàn)圖2。計(jì)算Δh值為100mm，P值為5a，10a邊界條件下，不同土壤穩(wěn)定入滲速率情況下的面積率為10%～60%的低勢(shì)綠地對(duì)雨水徑流滲蓄效應(yīng)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3；計(jì)算f值為20%，P值為5a，10a邊界條件下，不同土壤穩(wěn)定入滲速率情況下Δh為50～300mm的低勢(shì)綠地對(duì)雨水徑流滲蓄效應(yīng)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖1 不同重現(xiàn)期下的2h降雨過(guò)程分布

表1 沈陽(yáng)市降雨特性統(tǒng)計(jì)

圖2為不同下凹深度Δh與綠地面積率f條件下，降雨重現(xiàn)期P與滲蓄率N 的關(guān)系。可以看出，在不同的下凹深度Δh和綠地面積率f、重現(xiàn)期P為1～10a范圍內(nèi)，低勢(shì)綠地對(duì)雨水徑流的滲蓄率N隨著重現(xiàn)期P的增大而快速下降；當(dāng)P大于10a，滲蓄率N平緩降低。另外，N隨著土壤穩(wěn)定入滲速率K的增大而增大。

圖2 不同土壤穩(wěn)定入滲速率K條件下重現(xiàn)期P與蓄滲效率N的關(guān)系

對(duì)圖2a—d進(jìn)行兩兩比較可以看出，在相同的綠地面積率f條件下，滲蓄率N隨著下凹深度Δh的增加而增大。例如在10%的面積率條件下，隨著Δh從50mm增加到200mm，N從5%～25%范圍增加到22%～70%（圖2a和b）。在相同的Δh條件下，滲蓄率N隨著綠地面積率f的增加而增大。例如對(duì)于50 mm的下凹深度，隨著f從10%增加到30%，N值從5%～25%范圍增加到18%～75%（圖2a和c）。當(dāng)綠地面積率f和下凹深度Δh同時(shí)增加，可以使得滲蓄率N大幅升高；在30%和200mm條件下，N值達(dá)到70%～210%范圍，而且在此條件下低勢(shì)綠地對(duì)10 a一遇的降雨均可100%的滲蓄，當(dāng)土壤穩(wěn)定入滲速率K為5×10－6m／s時(shí)，可將50年一遇的降雨滲蓄90%以上（圖2d）。

圖3為不同下凹深度Δh條件下的土壤穩(wěn)定入滲速率K與滲蓄率N 的關(guān)系?？梢钥闯觯谝欢ǖ摩和f條件下，滲蓄率N隨著土壤穩(wěn)定入滲速率K 單調(diào)增加。由圖3a可以看出，當(dāng)Δh大于250mm時(shí)，在所有的土壤穩(wěn)定入滲速率下的低勢(shì)綠地滲蓄率均超過(guò)100%，即在此邊界條件下，低勢(shì)綠地還可以滲蓄比其服務(wù)面積更大區(qū)域的雨水徑流。由3b可以看出，對(duì)于10a一遇的降雨，綠地滲蓄率較圖3a明顯偏低。這使得下凹深度Δh臨界值從250mm增加至300mm，即在Δh為300mm條件下，所有土壤穩(wěn)定入滲速率下的低勢(shì)綠地滲蓄率均超過(guò)100%。

圖4為下凹深度Δh為100mm、不同低勢(shì)綠地面積率f條件下的土壤穩(wěn)定入滲速率K與滲蓄率N的關(guān)系。在其它參數(shù)相同的條件下，滲蓄率隨著土壤穩(wěn)定入滲速率的增大而單調(diào)增加。在相同的綠地面積率和土壤穩(wěn)定入滲速率條件下，降雨重現(xiàn)期為5a的滲蓄率高于10a的滲蓄率。當(dāng)f值為20%，K值5×10－5m／s時(shí)，低勢(shì)綠地對(duì)5a一遇的雨水基本全部滲蓄（圖4a）。當(dāng)f值為30%，K值5×10－5m／s時(shí)，低勢(shì)綠地對(duì)10a一遇的雨水基本全部滲蓄（圖4b）。

圖3 不同下凹深度Δh條件下土壤穩(wěn)定入滲速率K與蓄滲效率N關(guān)系

圖4 不同低勢(shì)綠地面積率f條件下土壤穩(wěn)定入滲速率K與蓄滲效率N關(guān)系

2.3 低勢(shì)綠地的關(guān)鍵性設(shè)計(jì)

Δh與f是低勢(shì)綠地設(shè)計(jì)的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。為了確定合理的Δh和f，使地勢(shì)綠地能夠攔蓄更高重現(xiàn)期的暴雨量，提出臨界面積比例f0。f0定義為在一定重現(xiàn)期下、N＝100%時(shí)的臨界低勢(shì)綠地面積。當(dāng)實(shí)際的f＞f0時(shí)，雨水徑流零排放；反之，雨水有外排。結(jié)合沈陽(yáng)地區(qū)土壤穩(wěn)定入滲速率、雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期等影響低勢(shì)綠地滲蓄率的因素，對(duì)Δh和f的取值進(jìn)行討論。圖5所示為不同設(shè)計(jì)重現(xiàn)期、土壤穩(wěn)定速率為1.0×10－6m／s和5×10－6m／s條件下的Δh與f0以及雨水下滲時(shí)間的關(guān)系。

圖5 不同重現(xiàn)期下凹深度Δh與臨界面積比f(wàn)0、雨水下滲時(shí)間的關(guān)系

在一定的土壤穩(wěn)定入滲速率條件下，低勢(shì)綠地臨界面積比隨著下凹深度的增加而減小，隨著降雨重現(xiàn)期的增大而增大；雨水下滲時(shí)間隨著下凹深度的增加而增加。從圖5a可以看出，K 值為1.0×10－6m／s，Δh值為150mm時(shí)，低勢(shì)綠地面積率為40%以上即可全部滲蓄20a一遇的降雨；綠地面積率為35%可全部滲蓄10a一遇的降雨。在此入滲速率下，需要較長(zhǎng)的下滲時(shí)間45～85h。從圖5b可以看出，K值增大到5.0×10－6m／s，Δh值為250mm 時(shí)，設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為100a的降雨全部滲蓄所需的低勢(shì)綠地面積率僅需31%。在此入滲速率下，下滲時(shí)間控制在2.8～30h。

2.4 討 論

低勢(shì)綠地設(shè)計(jì)時(shí)，穩(wěn)定入滲速率應(yīng)進(jìn)行實(shí)測(cè)，以評(píng)價(jià)其滲透能力。在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)穩(wěn)定入滲速率應(yīng)選取下限，保證完全下滲，所以在本研究中穩(wěn)定入滲速率取較低值1.0×10－6m／s。低勢(shì)綠地應(yīng)保證一定的最小構(gòu)造深度以便實(shí)現(xiàn)其功能，應(yīng)不小于50 mm［10，25］。經(jīng)過(guò)計(jì)算，當(dāng)下凹深度值為50mm 時(shí)，1a一遇降雨的全部滲蓄所需的臨界綠化面積率高達(dá)43%；10a一遇降雨的全部滲蓄所需臨界綠化面積率已經(jīng)超過(guò)了70%。然而，根據(jù)《沈陽(yáng)市綠化條例》規(guī)定，居民綠地面積率一般為20%～40%；對(duì)一些要求有附加值的工業(yè)用地綠化率一般為15%～20%。盡管城市綠地面積率一般大于低勢(shì)綠地面積率，結(jié)合本文理論計(jì)算和城市建設(shè)規(guī)定，可以根據(jù)城市綠地面積率來(lái)估算低勢(shì)綠地下凹深度。對(duì)于綠地面積率為20%～40%的居民用地，低勢(shì)綠地下凹深度高達(dá)120 mm可將5a一遇的降雨量全部滲蓄，低勢(shì)綠地下凹深度高達(dá)130mm以上時(shí)可將10a一遇的降雨量全部滲蓄；對(duì)于綠地面積率為15%～20%的工業(yè)用地，低勢(shì)綠地下凹深度高達(dá)230mm以上可全部滲蓄5a一遇的降雨量，下凹深度高達(dá)280mm以上時(shí)可將10a一遇的降雨量全部滲蓄。另一方面，當(dāng)下凹深度超過(guò)250mm時(shí)，位于道路或建筑物周邊的低勢(shì)綠地會(huì)成為過(guò)往行人、車輛的安全隱患［26］。此外，當(dāng)下凹深度增加到300mm，雨水全部下滲所需時(shí)間為83.3h（圖5），超過(guò)了植物1～3d的耐淹時(shí)間，因此植物的耐淹深度一般控制在250mm以下［27－28］。由此看來(lái)，當(dāng)下滲速率高于1.0×10－6m／s，居民區(qū)綠化面積在20%～40%范圍內(nèi)時(shí)，低勢(shì)綠地下凹深度宜在120～250 mm；工業(yè)區(qū)綠化面積在15%～20%范圍內(nèi)時(shí)，低勢(shì)綠地下凹深度宜在230～250mm。

受城市特征和降雨特點(diǎn)等因素的影響，使得低勢(shì)綠地的關(guān)鍵參數(shù)（下凹深度和綠地面積率）設(shè)計(jì)值存在差異，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）對(duì)于人口密度大、綠地景觀要求高的城市，為了保證安全和不影響綠地植物的生長(zhǎng)，要求低勢(shì)綠地設(shè)計(jì)時(shí)盡量減少開(kāi)挖量［29］。（2）城市實(shí)際降雨特性、綠化面積、土壤下滲能力不同使得設(shè)計(jì)參數(shù)存在差異。（3）研究目的與方法不同造成設(shè)計(jì)參數(shù)不同。本研究以雨洪滯蓄和削峰為目的，結(jié)合雨型過(guò)程線法對(duì)設(shè)計(jì)降雨量進(jìn)行計(jì)算；然而以雨水資源化為目的城市，主要針對(duì)小降雨事件并考察長(zhǎng)期運(yùn)行效率［30］。（4）校核所用的綠地植物淹沒(méi)時(shí)間不同。例如，假設(shè)本研究校核的植物淹沒(méi)時(shí)間采用24h，那么只有下凹深度在50～80mm才滿足低勢(shì)綠地正常運(yùn)行。

一般地，參數(shù)設(shè)計(jì)可根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際條件進(jìn)行調(diào)整。沈陽(yáng)市45a降雨量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，98%以上的降雨事件的降雨量小于50mm，這相當(dāng)于重現(xiàn)期介于3～5a之間的降雨歷時(shí)為2h的降雨量。為了控制沈陽(yáng)市98%的降雨量，將設(shè)計(jì)重現(xiàn)期從1a提高到5a，則相同下凹深度的低勢(shì)綠地的雨水滲蓄率將變得更小（圖2）。因此，通過(guò)改良土壤的方式將K提高到5×10－6m／s（圖5b），下凹深度值在50～300mm的低勢(shì)綠地的雨水下滲時(shí)間均小于24h。若下凹深度為100mm，低勢(shì)綠地均可滲蓄沈陽(yáng)市居民區(qū)重現(xiàn)期為10a以下的降雨量；若下凹深度為250mm，則低勢(shì)綠地均可滲蓄沈陽(yáng)市幾乎所有服務(wù)匯水面的重現(xiàn)期為5a以下降雨量。因此，當(dāng)K增大至5×10－6m／s時(shí)，下凹深度100～250mm即可使得沈陽(yáng)市98%的降雨量有效滲蓄。對(duì)于重現(xiàn)期高達(dá)50a，100 a降雨，當(dāng)綠化面積增大至30%以上，下凹深度增大到250mm以上，將土壤穩(wěn)定入滲速率K通過(guò)改良土壤方式提高到5×10－6m／s時(shí)，單獨(dú)利用低勢(shì)綠地即可將50a一遇的降雨滲蓄90%以上，將100a一遇的降雨滲蓄80%以上（圖2）。然而，下凹深度超過(guò)250 mm造成綠地淹水時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，同時(shí)使綠地日常維護(hù)所需水量增大。對(duì)沈陽(yáng)這個(gè)水資源相對(duì)比較缺乏的城市，以增大低勢(shì)綠地面積率來(lái)提高雨水滲蓄效率并不是完全合理的。因此，對(duì)于重現(xiàn)期高達(dá)50a，100a降雨乃至更高的降雨，需結(jié)合其他的源頭控制措施（如透水路面、滲透溝渠、多功能調(diào)蓄池等）達(dá)到增加雨水滲蓄能力。比如可以利用立交橋附近的部分綠地建成多功能雨洪調(diào)蓄設(shè)施；可以在快速路或主干道兩側(cè)的綠地內(nèi)建造低勢(shì)綠地、雨水花園、滲透管渠、雨水塘等設(shè)施；可以在硬化鋪裝較大的停車場(chǎng)鋪設(shè)低勢(shì)綠地與植被淺溝，當(dāng)停車場(chǎng)有足夠空間情況下還可設(shè)計(jì)小型雨水塘，用以調(diào)蓄迅速匯流的雨水，防止停車場(chǎng)積水；也可以在交通量較小的道路、人行道和停車場(chǎng)采用透水鋪裝。此外，還應(yīng)考慮路面污染物的控制問(wèn)題，可采用截污措施避免對(duì)綠地的不利影響。

3 結(jié)論

結(jié)合沈陽(yáng)市1975—2005年降雨統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，通過(guò)芝加哥降雨過(guò)程線法建立沈陽(yáng)市的設(shè)計(jì)暴雨雨型模型，研究了土壤穩(wěn)定入滲速率K、一系列重現(xiàn)期P條件下的低勢(shì)綠地下凹深度Δh、低勢(shì)綠地面積率f與滲蓄率N的關(guān)系，分析了低勢(shì)綠地設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)Δh和f的合理范圍，得出以下的結(jié)論。

（1）沈陽(yáng)市降雨強(qiáng)度隨著降雨歷時(shí)先增大后減小，主體表現(xiàn)為單峰雨型，降雨歷時(shí)在48min時(shí)降雨強(qiáng)度達(dá)到最大。

（2）在一定的降雨強(qiáng)度條件下，下凹深度Δh和綠地面積率f越大，土壤穩(wěn)定入滲速率K值越高，低勢(shì)綠地的滲蓄效果越明顯。為了保證實(shí)際降雨的完全下滲，K 選取較低值1.0×10－6m／s；居民區(qū)綠化面積在15%～20%范圍內(nèi)時(shí)，低勢(shì)綠地下凹深度宜在230～250mm；工業(yè)區(qū)綠化面積在20%～40%范圍內(nèi)時(shí)，低勢(shì)綠地下凹深度宜在120～250mm。

（3）通過(guò)土壤改良將K 提高到5×10－6m／s，下凹深度100～250mm即可使得沈陽(yáng)市98%的降雨量有效滲蓄。沈陽(yáng)市低勢(shì)綠地的設(shè)計(jì)宜根據(jù)實(shí)際規(guī)劃要求和地理?xiàng)l件進(jìn)行相關(guān)參數(shù)調(diào)整，對(duì)于重現(xiàn)期高達(dá)50a，100a降雨可結(jié)合其他的源頭控制措施來(lái)增加雨水滲蓄能力。

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