快速城市化流域綜合徑流系數(shù)確定方法比較研究

殷 書 梅，龔 莉，張 翔

(1.湖北省水利水電規(guī)劃勘測設(shè)計院，湖北 武漢 430070； 2.武漢大學(xué) 海綿城市建設(shè)水系統(tǒng)科學(xué)湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430072)

0 引 言

徑流系數(shù)是表征降雨徑流過程的一個重要參數(shù)，可以反映氣候和下墊面等自然地理因素對降水形成徑流過程的影響程度，表征流域的產(chǎn)水能力[1]。目前，中國城市化水平不斷提高，快速城市化導(dǎo)致城市下墊面條件更加復(fù)雜，產(chǎn)匯流特性改變，例如產(chǎn)匯流時間縮短，徑流深與洪峰流量增大[2-3]。2013年12月習(xí)近平總書記在《中央城鎮(zhèn)化工作會議》的講話中指出：我們城市過度硬化，需要建設(shè)自然積存、自然滲透、自然凈化的海綿城市。在中國快速城市化現(xiàn)狀和推進(jìn)“海綿城市”建設(shè)背景下，快速科學(xué)有效地確定區(qū)域徑流系數(shù)，對變化環(huán)境下的城市產(chǎn)匯流計算、城市雨水排水系統(tǒng)設(shè)計、海綿城市工程建設(shè)具有重要意義。

國內(nèi)外有關(guān)徑流系數(shù)的研究已有很多，主要研究方法有人工降雨徑流試驗[4-5]、遙感圖像分析[6]、地理信息技術(shù)(GIS)、水文模型模擬[7]和推理公式[8-9]等，多數(shù)是以某一流域、城市或單個的集水單元為研究對象，進(jìn)行徑流系數(shù)受降雨強(qiáng)度、降雨歷時、下墊面條件等的影響規(guī)律及其確定方法的研究。魏小燕[4]、賀寶根[10]、王思思[11]等為探究徑流系數(shù)與降雨強(qiáng)度、下墊面透水性、土壤特性等因素的函數(shù)關(guān)系，通過人工模擬降雨試驗、SCS方法和運(yùn)動波模型計算，分析得到徑流系數(shù)與降雨時間呈對數(shù)關(guān)系，徑流系數(shù)與不透水面積的擬合函數(shù)關(guān)系隨降雨強(qiáng)度改變，降雨強(qiáng)度大時，呈線性關(guān)系，降雨強(qiáng)度較小時，呈指數(shù)關(guān)系，為城市雨水利用研究的后續(xù)工作提供了參考；周生元等[12]客觀分析了城市規(guī)劃建設(shè)中對徑流系數(shù)的影響因素及其控制措施；許道坤[13]、孫燁[7]等探究了透水路面技術(shù)和下凹綠地等海綿城市建設(shè)措施應(yīng)用下徑流系數(shù)的計算與變化。徑流系數(shù)計算方面，葉鎮(zhèn)等[14]利用航片資料對區(qū)域所在地區(qū)的地形圖進(jìn)行修測并采用網(wǎng)格法量算了各種下墊面面積，根據(jù)GB 50014-2006《室外排水設(shè)計規(guī)范》所推薦的各種下墊面的徑流系數(shù)利用面積加權(quán)法計算；唐寧遠(yuǎn)等[15]對雨量徑流系數(shù)(場次雨量徑流系數(shù)、年均雨量徑流系數(shù))和流量徑流系數(shù)(瞬時流量徑流系數(shù)、峰流量徑流系數(shù))進(jìn)行了區(qū)分定義和計算；李靜等[16]從雨量徑流系數(shù)的基本定義著手，提出了綜合雨量徑流系數(shù)的改進(jìn)計算公式及其關(guān)鍵取值的定量計算方法，包括下墊面可下滲的降雨量(H0)和徑流調(diào)整系數(shù)(k)的概念。

但目前研究的普適性不強(qiáng)，如人工降雨徑流試驗受到當(dāng)?shù)貧夂驐l件和土壤類型等因素限制，曲線擬合結(jié)果尚未達(dá)到統(tǒng)一，GB 50014-2016《室外排水設(shè)計規(guī)范》等規(guī)范中給出的徑流系數(shù)參考范圍較廣，在實際應(yīng)用時缺乏快速可操作的計算方法?；诖?本文以武漢市黃陂區(qū)后湖流域為研究對象，結(jié)合人工降雨徑流試驗和地理信息技術(shù)(GIS)，綜合考慮排水規(guī)范中面積加權(quán)法和降雨過程水量平衡，用3種方法計算區(qū)域綜合徑流系數(shù)，對比分析各方法的適用性和優(yōu)缺點，為快速城市化地區(qū)綜合徑流系數(shù)合理范圍確定提供便捷有效的方法，為后續(xù)城市水資源利用和評價、海綿城市建設(shè)等工作提供支撐。

1 徑流系數(shù)確定方法

1.1 基于人工降雨徑流試驗的擬合函數(shù)法

通過開展人工降雨徑流試驗，可以得到區(qū)域綜合徑流系數(shù)與降雨條件、下墊面條件的關(guān)系。本次研究是基于武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點實驗室的人工降雨徑流試驗成果開展的。人工降雨徑流實驗場位于武漢大學(xué)，由試驗流域和徑流觀測室組成，總占地面積152 m2，其中匯水面積138 m2，呈羽毛型流域，固定坡度為4%，實驗場四周和底部由水泥砌成，以保證與外界沒有水量交換。

試驗考慮了透水面和不透水面兩種典型的下墊面類型，其中透水面由透水性較強(qiáng)的細(xì)砂構(gòu)成，不透水面則利用1.5 mm厚防水軟玻璃布進(jìn)行模擬，此外，還有若干主、次金屬渠道，分別用于模擬城市硬化河道及排水管道。試驗改變不透水面比例和分布設(shè)置了34種下墊面分布條件，0.09，0.11，0.15，0.19 mm/min 4種降雨強(qiáng)度和5，30 min 2種降雨歷時，初始土壤濕度通過控制流域干燥時間實現(xiàn)，設(shè)置了濕潤(37.82%±0.77%)、較濕潤(30.57%±0.99%)兩種情況。

對比分析各種試驗情況下的人工降雨徑流試驗結(jié)果，得到的主要結(jié)論如下：不透水面積比與徑流系數(shù)之間呈冪指數(shù)關(guān)系，且徑流系數(shù)隨不透水面積增加而增加；在相同不透水面積條件下，隨著降雨強(qiáng)度的增加，徑流系數(shù)也相應(yīng)增加；在相同的不透水面積以及降雨強(qiáng)度情況下，徑流系數(shù)隨著降雨歷時的增加而增加。綜合各種條件組合下的試驗結(jié)果，繪制得到總不透水面積比與地表徑流系數(shù)的關(guān)系如圖1所示。

圖1 總不透水面積占比與地表綜合徑流系數(shù)的關(guān)系Fig.1 Relationship between the total impervious area ratio and the comprehensive surface runoff coefficient

在武漢市青山區(qū)南干渠片區(qū)運(yùn)用SWMM模型進(jìn)行了試驗成果的模擬驗證，結(jié)果表明運(yùn)用擬合函數(shù)計算區(qū)域徑流系數(shù)具有適用性[17]。故在計算研究區(qū)域綜合徑流系數(shù)時，可將區(qū)域總不透水面積比代入擬合公式得到區(qū)域綜合徑流系數(shù)。

1.2 面積加權(quán)法

區(qū)域綜合徑流系數(shù)可以按下墊面種類加權(quán)平均計算[18]，先核實研究區(qū)域下墊面種類的組成和比例，然后確定各單一下墊面種類的徑流系數(shù)，按面積加權(quán)計算確定區(qū)域綜合徑流系數(shù)，其計算公式如下：

Ψ=∑ΨiSi/S

(1)

式中：Ψ為區(qū)域綜合徑流系數(shù)；Si為單一下墊面的面積；Ψi為單一下墊面的徑流系數(shù)；S為所選區(qū)域總面積；i為下墊面種類序號。

1.3 水量平衡法

湖泊水量平衡方程如下：

ΔV=I-O-Z

(2)

式中：ΔV為時段始末湖泊蓄水量的變化；I為時段入湖總量；O為時段出湖總量；Z為時段內(nèi)損失量，包括蒸發(fā)、滲漏等。

對于一場暴雨過程，城市產(chǎn)匯流時間較短，研究區(qū)域的產(chǎn)流主要匯集到位于流域出口處的后湖中，故將其入湖總水量視為該次降雨過程的湖面降雨量和區(qū)域產(chǎn)流量。后湖出口設(shè)有閘和泵站，當(dāng)湖內(nèi)水位低于外江水位時無法自排，出湖水量可由泵站抽排水量計算。總量損失中的蒸發(fā)項在城市短歷時降雨過程中占比不大，且主要發(fā)生在降雨停止后，僅對單場降雨進(jìn)行產(chǎn)匯流計算時可以不考慮[19]。故該流域降雨后的產(chǎn)流量可由湖泊蓄水量的變化、湖面降雨量和泵站抽排出的水量計算，徑流量與降雨量的比值為流域徑流系數(shù)。

2 研究區(qū)域概況

2.1 研究區(qū)位置及數(shù)據(jù)資料

所選研究區(qū)域后湖流域位于武漢市黃陂區(qū)南端，為府澴河的尾閭，流域面積155 km2，主要匯水范圍包括黃陂區(qū)橫店、天河、灄口及盤龍城經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)等。后湖流域地勢北高南低、西高東低，北端是山丘，高程在60～70 m，西側(cè)天河機(jī)場高程在30～32 m，沿湖周邊高程在18～23 m，東南側(cè)最低。流域內(nèi)主要河流水系有范泗橋河、中楊畈河、農(nóng)場河、黃龍教河，均于后湖北側(cè)匯合后與后湖連接，如圖2所示。

為采用多種方法合理計算武漢市后湖流域綜合徑流系數(shù)，本研究所使用的主要數(shù)據(jù)包括區(qū)域2017～2021年降雨、湖泊水位和泵站等水文氣象資料(來源于湖北省水文與水資源中心千里眼水雨情系統(tǒng))、高程數(shù)據(jù)(來源于中國科學(xué)院計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云平臺http://www.gscloud.cn)和下墊面數(shù)據(jù)(包括清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系宮鵬教授研究組發(fā)布的1986～2018年全球不透水面積數(shù)據(jù)[20]和武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院提供的分辨率為2 m×2 m的武漢市2020年下墊面資料)，以及武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點實驗室的人工降雨徑流試驗成果。主要參照的規(guī)范為GB 50014-2006《室外排水設(shè)計規(guī)范》[18]。

圖2 后湖流域高程及流域邊界Fig.2 Elevation and boundary of Houhu Basin

2.2 水文氣候

后湖流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，雨量充沛、光照充足、四季分明，平均氣溫為15.7～16.4 ℃，歷年極端最低氣溫為-15.5 ℃，極端最高氣溫為40.7 ℃。區(qū)域多年平均降水量1 204.5 mm，最大年降水量2 044.0 mm(1983年)，最小年降水量730.4 mm(1966年)。降水年內(nèi)變化大，5～10月為主汛期，降雨量占全年降水量的63.9%，尤以5～8月最為集中，占全年降水量的52.8%，且汛期降水多以暴雨形式出現(xiàn)，降水強(qiáng)度大，往往形成較大洪澇災(zāi)害(1998年7月22日單日降水量為400 mm)。6月中旬至7月中旬是梅雨季節(jié)，雨強(qiáng)大，歷時長，籠罩面積寬廣，往往有內(nèi)澇發(fā)生。梅雨過后進(jìn)入盛夏，受太平洋副高壓控制，維持一段高溫?zé)o雨天氣，易產(chǎn)生伏旱和伏秋連旱，形成前旱后澇的一般規(guī)律。

2.3 城市化進(jìn)程

黃陂區(qū)位于武漢市北部，位于三環(huán)線以外，是武漢市面積最大、生態(tài)環(huán)境最好的城區(qū)，也是武漢市長江新城起步區(qū)、武漢臨空副城核心區(qū)，但相較于中心城區(qū)城市化程度較低。由清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系宮鵬教授研究組發(fā)布的1986～2018年全球不透水面積數(shù)據(jù)[20]分析計算得到后湖流域1986～2018年不透水面積及增長量如圖3所示。

圖3 后湖流域1986～2018年不透水面積變化Fig.3 Changes of artificial impervious area in Houhu Basin during the period from 1986 to 2018

2000年以前后湖流域不透水面積增長較快，與該時期武漢市天河機(jī)場及其配套設(shè)施建設(shè)相符；2000年以后城市化進(jìn)程減緩，與《國務(wù)院關(guān)于深化改革嚴(yán)格土地管理的決定》(國發(fā)〔2004〕28號)、《全國土地利用總體規(guī)劃綱要(2006～2020年)》等土地管理制度和規(guī)劃的出臺有關(guān)，綱要中還提出確保1.200億hm2(18.00億畝)耕地紅線——中國耕地保有量到2010年和2020年分別保持在1.212億hm2(18.18億畝)和1.203億hm2(18.05億畝)，確保1.040億hm2(15.60億畝)基本農(nóng)田數(shù)量不減少，質(zhì)量有提高；2013年以后，隨著臨空產(chǎn)業(yè)園、漢口北工業(yè)園等產(chǎn)業(yè)園區(qū)的建成和投入使用，區(qū)域不透水面積有所增長，但增量整體低于2000年以前，與進(jìn)一步修改和頒布的政策限制有關(guān)?！段錆h市城鄉(xiāng)規(guī)劃條例》(2014年)提出要確定基本生態(tài)控制線，劃定生態(tài)底線區(qū)和生態(tài)發(fā)展區(qū)；加強(qiáng)湖泊和周邊景觀環(huán)境的整體規(guī)劃，劃定湖泊保護(hù)藍(lán)線、濱湖綠帶保護(hù)綠線和濱湖建設(shè)控制地帶灰線。根據(jù)國土資源部2016年頒布的《全國土地利用總體規(guī)劃綱要(2006～2020年)調(diào)整方案》，2006～2020年，超大城市、特大城市用地規(guī)模仍然受控制。按照堅守1.200億hm2(18.00億畝)耕地保護(hù)紅線，確保實有耕地數(shù)量穩(wěn)定、質(zhì)量不下降的要求，到2020年，全國耕地保有量為1.243億hm2(18.65億畝)；規(guī)劃期內(nèi)，確保全國1.031億hm2(15.46億畝)基本農(nóng)田數(shù)量不減少，質(zhì)量有提高。

1990,2000,2010年和2018年后湖流域人工不透水面積分別為25.64,43.24,47.81 km2和53.98 km2，占總體流域面積比例分別為16%,27%,30%和34%，相對于武漢市中心城區(qū)該區(qū)域城市化程度較低，但仍處于城市化發(fā)展過程中，由于受土地利用規(guī)劃和耕地農(nóng)田保護(hù)政策的限制，城市化速度有所減緩。后湖流域同時存在高度城市化區(qū)域和開發(fā)程度低的耕地農(nóng)田，在該區(qū)域進(jìn)行防洪排澇分析和工程建設(shè)時需兼顧考慮兩種主要下墊面屬性及其開發(fā)、保護(hù)政策。選擇后湖流域為研究對象，開展快速城市化地區(qū)綜合徑流系數(shù)的確定方法研究很有必要。

3 綜合徑流系數(shù)計算結(jié)果與分析

3.1 基于人工降雨徑流試驗的擬合函數(shù)法

基于人工降雨徑流試驗成果，總不透水面積比與綜合徑流系數(shù)呈冪指數(shù)關(guān)系，擬合得到冪函數(shù)為

Ψ=0.29e1.32x

(3)

式中：Ψ為綜合徑流系數(shù)；x為區(qū)域總不透水面積比。

后湖流域總不透水面積比的計算，是利用武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院提供的武漢市2020年下墊面資料，數(shù)據(jù)分辨率為2 m×2 m，解析分類得到后湖6種土地利用類別，如圖4所示，并統(tǒng)計得到的各個地類面積。

圖4 2020年后湖流域下墊面土地利用情況Fig.4 Land use of Houhu Basin in 2020

研究區(qū)域為快速城市化區(qū)域湖泊流域，區(qū)域產(chǎn)匯流通過后湖排入長江，總不透水面積為水面、屋面、城市路面和硬質(zhì)鋪裝4種地類面積之和，計算得到區(qū)域總不透水面比例為39.70%，代入擬合得到的冪函數(shù)公式(3)，計算出后湖流域綜合徑流系數(shù)為0.49。

基于擬合函數(shù)法計算結(jié)果符合GB 50014-2006《室外排水設(shè)計規(guī)范》[18]中城鎮(zhèn)建筑較密區(qū)綜合徑流系數(shù)的建議取值0.45～0.60，在實際應(yīng)用中具有一定可靠性，計算過程簡單，計算結(jié)果準(zhǔn)確度取決于下墊面數(shù)據(jù)可靠性，是計算快速城市化區(qū)域綜合徑流系數(shù)的便捷方法之一。

3.2 面積加權(quán)法

后湖流域綜合徑流系數(shù)計算按照圖4中6種土地利用類型進(jìn)行面積加權(quán)，各地類徑流系數(shù)參照GB 50014-2006《室外排水設(shè)計規(guī)范》[18](見表1)取值，各地類的面積和徑流系數(shù)如表2所列，計算得到的后湖流域綜合徑流系數(shù)為0.49，與基于試驗擬合的冪函數(shù)計算得到結(jié)果基本一致。

表1 城市地面類型徑流系數(shù)建議取值Tab.1 The recommended values of runoff coefficient under different urban ground type

表2 后湖流域各地類面積和徑流系數(shù)Tab.2 Land areas and runoff coefficients in Houhu Basin

面積加權(quán)法將不同下墊面條件下的產(chǎn)匯流差異納入考慮，且計算簡便，但中國缺少綜合考慮地表下墊面覆蓋的徑流系數(shù)經(jīng)驗標(biāo)準(zhǔn)，主要參照GB 50014-2006《室外排水設(shè)計規(guī)范》中建議的取值范圍以及國內(nèi)外相關(guān)的文獻(xiàn)資料，且存在規(guī)范中地面種類與數(shù)據(jù)資料土地利用分類不匹配的問題，取值時主觀性、經(jīng)驗性較大，該方法計算結(jié)果的可靠性和適用性需與其他方法對比進(jìn)行分析判斷。

3.3 水量平衡法

區(qū)別于尺度較大的自然流域，后湖流域位于城市地區(qū)，流域內(nèi)無河網(wǎng)結(jié)構(gòu)，缺少流量監(jiān)測站點，難以直接用實測降雨徑流資料直接計算徑流系數(shù)。但由于后湖流域為閉合區(qū)間，可以依據(jù)實測降雨、湖泊水位等數(shù)據(jù)利用湖泊水量平衡推求徑流量。后湖最高控制水位18.63 m，相應(yīng)湖泊面積19.15 km2，容積為4 243.7萬m3。流域出口有后湖泵站(4×800 kW，設(shè)計流量35.2 m3/s)、后湖小泵站(已改為排污泵站)和民生閘(設(shè)計流量40.0 m3/s)。當(dāng)后湖內(nèi)湖水位高于外江水位時由民生堤上的民生閘自排入府河，外江水位高于內(nèi)湖水位時由后湖泵站提排入府環(huán)河。

為分析得到流域徑流系數(shù)的綜合平均值，在進(jìn)行降雨場次選取時考慮季節(jié)、降雨強(qiáng)度、前期土壤濕度等影響因素，選擇了以2017～2021年期間共8場降雨，其中2020年4場。后湖流域范圍內(nèi)的降雨站只有后湖雨量站，由于后湖流域面積較小，選擇單一站點能夠代表區(qū)域降雨情況。降雨資料來自湖北省水文與水資源中心千里眼水雨情系統(tǒng)，根據(jù)后湖站降雨折算面降雨量，面雨量采用點面系數(shù)法計算得到，折減系數(shù)參照《湖北省暴雨面深系數(shù)表》按流域面積內(nèi)插得到0.91；后湖蓄水量變化根據(jù)初末時段水位利用后湖水位庫容關(guān)系計算；所選降雨時段外江水位均高于內(nèi)湖水位，民生閘關(guān)閉，整個流域排水僅由后湖泵站抽排，排水量由后湖泵站開機(jī)運(yùn)行記錄計算。后湖水位-庫容-面積關(guān)系如表3所列，基于湖泊水量平衡的徑流系數(shù)計算如表4所列。

表3 后湖水位-庫容-面積關(guān)系Tab.3 Water level-reservoir capacity-lake area relationship of Houhu Basin

后湖水位變化對降雨響應(yīng)具有一定滯后性，末水位所對應(yīng)時間比場次降雨結(jié)束時間晚1～2 d左右。根據(jù)后湖水量平衡方程公式(2)，由蓄水量變化和泵站排水量之和減去湖面降雨量得到入湖徑流總量，從而計算出各場次徑流系數(shù)，平均得到流域綜合徑流系數(shù)為0.58。

表4 基于湖泊水量平衡的后湖流域徑流系數(shù)計算Tab.4 Calculation of runoff coefficient in Houhu Basin based on lake water balance

水量平衡法計算時沒有足夠的資料來劃分地表徑流和地下徑流，計算得到的徑流量為二者之和，而前兩種方法得到的是地表徑流系數(shù)，故水量平衡法計算結(jié)果略微高于降雨徑流試驗和面積加權(quán)法計算得到的綜合徑流系數(shù)0.49。但對比分析三者數(shù)值可以看出，區(qū)域產(chǎn)流量還是以地表徑流為主，同時存在部分地下徑流補(bǔ)給。

對比分析各場次降雨計算結(jié)果，可以得到以下結(jié)論：① 場次降雨的徑流系數(shù)反映了某一特定流域或匯水面上一場降雨所產(chǎn)生的徑流總量與降雨總量之比，各場次之間存在明顯差異，降雨事件的時空分布、雨型、降雨強(qiáng)度以及前期土壤濕潤情況等因素對其都具有影響。② 前期影響雨量是導(dǎo)致徑流系數(shù)差異較大的主要因素之一。計算得到場次降雨徑流系數(shù)與前7 d降雨量相關(guān)系數(shù)分別為0.76，表明前期影響雨量對其影響較大。在所選8場降雨中，2020年7月26～28日計算得到的徑流系數(shù)最大為0.85，原因為該場次前7 d降雨量較大，達(dá)96.5 mm，流域土壤含水量較大，更容易產(chǎn)生地表徑流。③綜合分析8場降雨的水量平衡計算結(jié)果，降雨總量相較于前期影響雨量對徑流系數(shù)影響較小。

3.4 討 論

上述研究是針對快速城市化背景下的海綿城市規(guī)劃建設(shè)需求，以武漢市后湖流域為研究對象，使用3種方法分別計算后湖流域的徑流系數(shù)，對比分析3種方法的優(yōu)缺點，探求具有一定物理基礎(chǔ)且較簡捷的綜合徑流系數(shù)快速確定方法。然而，實際上徑流系數(shù)是一個動態(tài)變量[21]，在一次降雨過程中會隨著降雨歷時和土壤濕度等因素變化。利用面積加權(quán)平均等方法計算區(qū)域綜合徑流系數(shù)，簡單掩蓋了實際上的徑流系數(shù)成因復(fù)雜性，在自然因素(如降雨強(qiáng)度、降雨歷時、下墊面土壤類型)、人為因素(如城市不透水面積比的加大、城市的熱島效應(yīng)等)的多重作用下，徑流系數(shù)的取值范圍將明顯變化。同時，城市化過程中大量的管網(wǎng)建設(shè)，改變了城市產(chǎn)匯流機(jī)制，基于下墊面的面積加權(quán)等方法未考慮管網(wǎng)影響，后續(xù)研究需將其納入考慮。本文著重于3種綜合徑流計算方法的優(yōu)缺點比選，為在根據(jù)規(guī)范給出建議值計算區(qū)域合理范圍時提供快速科學(xué)的方法，但是降雨和徑流之間的關(guān)系具有復(fù)雜多變性，在應(yīng)用中要根據(jù)實際情況確定主要因素，進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié) 論

中國處于快速城市化發(fā)展階段，在“海綿城市”建設(shè)推進(jìn)的背景下，徑流系數(shù)的確定方法比選研究十分重要。本文以后湖流域為研究對象，綜合考慮人工降雨徑流試驗方法、給排水規(guī)范中面積加權(quán)法和降雨過程的水量平衡法，采用3種方法計算后湖流域綜合徑流系數(shù)，比較各自方法適用性和優(yōu)缺點，得到主要結(jié)論如下：

(1) 基于降雨徑流試驗的擬合函數(shù)、面積加權(quán)法和湖泊水量平衡法得到流域綜合徑流系數(shù)分別為0.49，0.49和0.58。水量平衡法存在地表徑流和地下徑流難以劃分的問題，計算結(jié)果為二者之和，故略高于前兩種方法。

(2) 對比基于水量平衡的各場次降雨的徑流系數(shù)結(jié)果可知，前期影響雨量對場次降雨的徑流系數(shù)具有較大影響，前期土壤濕度較大時，土壤更容易蓄滿從而產(chǎn)生地表徑流，導(dǎo)致徑流系數(shù)變大。實際應(yīng)用中，常用的面積加權(quán)法未考慮前期影響雨量的差異，在當(dāng)前海綿城市建設(shè)背景下應(yīng)將其納入考慮。

(3) 基于試驗擬合得到的徑流系數(shù)與不透水面積比的函數(shù)在計算時具有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)易獲取、計算步驟簡便的優(yōu)點，適用于快速城市化地區(qū)綜合徑流系數(shù)的計算，但不透水面積的統(tǒng)計結(jié)果的準(zhǔn)確性直接影響徑流系數(shù)計算結(jié)果的可靠性；面積加權(quán)法符合GB 50014—2006《室外排水設(shè)計規(guī)范》要求，但規(guī)范中各地類徑流系數(shù)的取值在海綿城市建設(shè)背景下的適用性有待進(jìn)一步研究，且取值時主觀性較大；水量平衡法具有水文學(xué)原理，但需要較多實測資料來提高計算的準(zhǔn)確性和可靠性，適用于監(jiān)測站點較多的區(qū)域。在設(shè)計排水規(guī)模計算時，結(jié)合設(shè)計工況對應(yīng)的成災(zāi)雨型、雨量、設(shè)計重現(xiàn)期等影響因素，建議采用水量平衡計算法推求設(shè)計工況徑流系數(shù)。

(4) 在城市水資源評價、海綿城市建設(shè)等實際工作應(yīng)用中，當(dāng)實測資料較為缺乏時，綜合人工降雨徑流試驗和面積加權(quán)的方法是具有一定物理基礎(chǔ)的簡捷方法，可以用于快速計算得到區(qū)域平均條件下的綜合徑流系數(shù)。