下载文档原格式
海绵城市的建设与评估概念模型构建研究摘要：关于推进海绵城市建设进入推进专项规划编制、按程序报批的积极部署中。
海绵城市的概念在官方文件中被明确提出，意味着生态雨洪管理思想和技术将从学界走向管理层面，并在实践中得到有力推广。
本文从径流排出量出发，构建海绵城市水文特征定量评估概念模型及其应用技术路线。
关键词：海绵城市；水弹性功能；概念模型；水文定量评估为促进和完善海绵城市建设的基础理论体系，在梳理海绵城市提出的国内外背景及其理论内涵分析的基础上剖析海绵城市塑造机理，从承受干扰能力、恢复到稳定状态需要的时间或速率与自适应的管理能力三个维度构建海绵城市弹性塑造机理概念模型，并对其进行扼要阐释。
进一步从宏观、中观、微观三个层面构建海绵城市塑造方法论体系。
一、海绵城市建设方法海绵城市建设是一项复杂的系统工程，从宏观、中观、微观三个层面出发，构建由“区域海绵格局”“城镇海绵系统”“海绵体”所构成的海绵城市建设方法体系。
1、宏观层面。
海绵城市要实现包括雨洪管理、生态防洪、水质净化、地下水补充、保护生物多样性及栖息地的营造在内的综合目标，首要条件是确保至关重要的水生态景观要素及空间位置。
水生态安全格局是通过土地利用总体规划和城市总体规划，研究河湖水系连通、水生态治理和修复的空间格局构建，为下一步实体“城镇海绵系统”的建设奠定空间基础及景点保障。
2、中观层面。
水生态区域建设应遵从“多层次、多部门、多专业、全寿命”的途径，从城市规划的源头着手，将海绵城市理念融入到城市各层级规划中，打破城市规划、园林、水利、市政、道路等多部门、多专业之间被动配合与有限交互的局面，运用系统科学理论与技术集成相互协调的运作路径，并最终落实到土地利用控制性规划甚至城市设计中，实现规划区域内滨水栖息地恢复、排洪防涝、雨污净化、文化游憩空间等雨洪资源化的城市水循环目标。
3、微观层面。
无论海绵城市—低影响开发统筹格局中的宏观层面建设还是中观层面规划，要实现海绵城市复杂的“自然积存、自然渗透和自然净化”功能，必须落脚于微观“海绵体”的优化组合建设。
海绵城市”理论及其在中国城市的应用意义和途径城市是人类文明发展至今的集大成产物，它集中体现人类所有的成功和失败。
目前全球约有一半人口生活在城市，而在中国城市人口比例已将近60%，且以极快速度增长。
在中国巨大的人口规模以及高速城市化背景下，城市文明所体现的成功与失败无疑都被凸显，例如资源匮乏、环境污染、交通拥堵等。
城市作为拥有自然属性和社会属性的复合生态系统，这两大属性的平衡协调发展才能造就稳定且具有韧性的城市系统。
反观现今中国城市发展，普遍面临自然属性弱化甚至丧失等问题，如林地、农田和水系等生态空间占用破坏，破碎化而至功能减退，城市下垫面硬质化等，由此直接导致中国城市普遍的水系统破坏和水资源不平衡问题，如城市内涝、水质型干旱、水体富营养化等。
据住建部调查数据，2008-2010年期间，全国62%的城市发生过城市内涝，内涝灾害超过3次以上的城市有137个，57个城市的最长积水时间超过12小时。
内涝也造成了巨大的财产损失和生命伤亡，内涝已然成为中国将近一半城市面临的常态化城市问题。
针对上述中国城市发展过程中的水环境问题，相关管理和建设部门也做了大量的改善工作，由于爆发的集中性、应对的单一性和城市的系统性，并没有对快速城市化过程中水质和水涝问题形成有效解决方案，但是城市管理者普遍形成了共识，即城市水环境问题仅从末端处置已是为时已晚。
随着基于源头低影响开发和现代雨洪管理的海绵城市理论的提出，中国城市建设者和管理者们对于海绵城市理论给予极大的肯定，海绵城市创建工作也在政府主导下全国范围内如火如荼地开展。
海绵城市建设涉及城市建设和管理的多个方面，因而也在不同层次和部门引发了大量对于海绵城市建设理念、技术途径和存在问题的思考和争论。
但海绵城市建设并非“一朝一夕”可促成，也不是“一劳永逸”的集中建设可以成就，它是一项系统性和长期性的工作。
海绵城市建设应该与不同气候区域特点和中国现行城市特点相匹配，海绵城市理论和技术应该在现地化适配的基础上进行应用，应在充分分析城市的地域气候、地形环境、城市下垫面特征等的差异基础上，分析中国不同区域城市创建海绵城市的途径及对策，而目前“千城一式”的海绵城市建设模式显然不具有可持续性。
海绵城市建设的基本概念及技术措施海绵城市是指通过一系列的工程与管理手段，改变城市水文循环，强化城市生态功能，达到减缓城市洪涝灾害，改善城市水资源供应，改善城市生态环境等目标的城市建设理念。
海绵城市的建设依靠一系列的技术措施来实现，下面将详细介绍基本的概念及相关技术。
1.推广自然治理技术：海绵城市建设强调以自然为师，通过改善地表径流、促进地下水补给等手段来解决城市雨水和水资源问题。
推广自然治理技术包括建设湿地、雨污分流、透水路面、生态护岸等措施，利用植物和土壤的水生物活动来实现水的净化和保持。
2.雨水收集利用系统：为了缓解城市的雨洪压力并增加水资源供应，海绵城市引入雨水收集利用系统，通过建设雨水花园、雨水墙、雨水池等设施，收集并利用雨水。
将雨水用于灌溉、景观绿化、冲厕、消防等用途，达到节约用水的目的。
3.透水铺装：透水铺装是海绵城市建设中常用的技术之一、通过使用透水材料，改变传统的铺装方式，使得水能够渗透到地下水层，减少地表径流的形成。
透水铺装广泛应用于人行道、道路、停车场等城市交通场所，既能减少洪水的发生，又能改善城市的热环境。
4.绿色屋顶和墙面：绿色屋顶指在建筑物上种植植被，形成绿色生态覆盖，达到降温、净化空气、增加蓄水量等效果。
绿色墙面则是通过垂直种植植被，提供生态功能的墙体。
这些手段能够有效降低城市的热岛效应，增加城市生态系统的稳定性。
5.生物滞留与净化技术：为了改善城市的水质，减少污染物的输入，海绵城市建设中引入生物滞留与净化技术，例如湿地滞留带、生物滞留池等。
这些技术利用湿地植物的吸收和土壤的过滤作用来净化雨水和污水，达到提高水质的目的。
6.水文模拟与管理：为了科学地进行城市水资源的开发与管理，海绵城市建设强调水文模拟与管理。
通过建立城市水循环系统模型，预测和模拟城市水资源的供应和需求，从而制定合理的水资源调配方案，最大限度地提高城市水资源的利用效率。
综上所述，海绵城市建设的基本概念是通过一系列的技术措施改变城市的水文循环，强化城市生态功能，达到减缓洪涝灾害和改善水资源供应的目标。
作者简介：蔡凌豪/1976年生/男/清华大学建筑学院博士生/北京林业大学园林学院教师（北京100083）中图分类号：TU986文献标识码：A文章编号：1673-1530（2016）02-0033-11 DOI：10.14085/j.fjyl.2016.02.0033.11收稿日期：2015-11-17修回日期：2016-02-05适用于“海绵城市”的水文水力模型概述Introduction of Hydrological and Hydraulic Models for “Sponge City”蔡凌豪CAI Ling-hao摘要：当下中国正面临着从城市内涝到水资源水生态乃至整体生境的多重危机，为了应对危机，海绵城市的理论和建设得到了空前的重视。
水文水力模型是海绵城市建设的重要技术保障。
讨论了海绵城市的内涵和层级结构，以及水文模型对海绵城市建设的重要意义。
从流域、河流、城镇和海绵单元4个层级对适用于海绵城市的水文模型进行了分类图解，简要概括了各个模型的基本功能、适用范围和在中国国内的研究实践状况以及局限性，并认为水文水力模型的应用对于提高风景园林学科的科学性有着重要的价值。
关键词：海绵城市；雨洪管理；绿色雨水基础设施；水文模型；低影响开发；最佳管理措施Abstract: China now is facing multiple water crises including urban water logging, the water environment and ecology threat, even the overall ecological system hazards. In order to treat with the crises, theory and construction of “sponge city” has been brought forward. Hydrologic and hydraulic model is an important technique support to build “sponge city”. In this paper, we will explore the meaning and hierarchy of “sponge city”, as well as the importance of hydrological models and hydraulic models. From four levels including watershed, river, urban and “sponge composition”, hydrological models and hydraulic models for “sponge city” are classified and diagramed. The paper then briefly summarizes the basic function of each model, the scope of practice and research in China and their limitations. At the last part, we will discuss the value of utilizing hydrological models and hydraulic models to improve scientificity of landscape architecture.Key words: Sponge City; Storm Water Management; Green Water Infrastructure; Hydrologic Model; Low Impact Development; Best Management Practices１ 海绵城市的内涵与层级结构１．１ 中国建设海绵城市的背景概况当下中国正面临着从城市内涝到水环境水生态乃至整体生境的多重危机。
海绵城市建设途径及具体措施海绵城市的本质是改变传统城市建设理念，实现与资源环境的协调发展。
习总书记在2013年的中央城镇化工作会议上明确指出：解决城市缺水问题，必须顺应自然，要优先考虑把有限的雨水留下来，优先考虑更多利用自然力量排水，建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市。
由此可见，海绵城市建设已经上升到了国家战略层面。
一、海绵城市建设途径主要包括以下3个方面：1、保护原有水生态系统通过科学合理划定城市的“蓝线”、“绿线”等开发边界和保护区域，最大限度地保护原有河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠、树林、公园草地等生态体系，维持城市开发前的自然水文特征。
2、恢复被破坏水生态对传统粗放城市建设模式下已经受到破坏的城市绿地、水体、湿地等，综合运用物理、生物和生态等的技术手段，使其水文循环特征和生态功能逐步得以恢复和修复，并维持一定比例的城市生态空间，促进城市生态多样性提升。
3、推行低影响开发在城市开发建设过程中，合理控制开发强度，减少对城市原有水生态环境的破坏。
留足生态用地，适当开挖河湖沟渠，增加水域面积。
此外，从建筑设计始，全面采用屋顶绿化、可渗透的路面、人工湿地等促进雨水积存净化。
据美国波特兰大学“无限绿色屋顶小组”（Green roofs unlimited）对占地723英亩的波特兰商业区进行分析，将219英亩的屋顶空间——即三分之一商业区修建成绿色屋顶，就可截留60%的降雨。
具体落实时有以下几个关键技术环节：1、现状调研分析通过当地自然气候条件（降雨情况）、水文及水资源条件、地形地貌、排水分区、河湖水系及湿地情况、用水供需情况、水环境污染情况调查，分析城市竖向、低洼地、市政管网、园林绿地等建设情况及存在的主要问题。
2、制定控制目标和指标各地应根据当地的环境条件、经济发展水平等，因地制宜地确定适用于本地的径流总量、径流峰值和径流污染控制目标及相关指标。
3、建设用地选择与优化本着节约用地、兼顾其他用地、综合协调设施布局的原则选择低影响开发技术和设施，保护雨水受纳体，优先考虑使用原有绿地、河湖水系、自然坑塘、废弃土地等用地，借助已有用地和设施，结合城市景观进行规划设计，以自然为主，人工设施为辅，必要时新增低影响开发设施用地和生态用地。
“海绵城市”理论与实践“海绵城市”理论与实践一、引言随着城市化的快速推进和气候变化的加剧，城市面临着日益严重的水资源和环境问题。
传统城市社会化的开发模式导致了城市水logging、河水污染、城市内涝等一系列问题的产生。
为了解决这些问题，保护城市面源稀缺的水资源，提高城市的适应能力，海绵城市理论应运而生。
二、海绵城市理论海绵城市理论最早起源于1986年的香港，旨在解决城市雨水的排洪问题。
它是一种绿色、生态友好型的城市建设理念，试图将自然生态系统与城市系统有机地结合起来，形成一个能够模仿和提升自然的城市。
1. 概念与原则海绵城市的概念源于海绵的特性，具有吸水、渗水和释放水的特点。
海绵城市强调在城市规划、建设和管理中，将水作为资源来合理规划、利用和处理。
其核心原则包括雨水资源化、管理源头控制、适应性规划、多功能利用和参与治理。
2. 核心技术海绵城市采用了一系列的技术手段来实现城市的水资源化和洪水防治。
其中，源头控制是核心。
通过改变城市的建设方式和土地利用方式，避免雨水直接排入下水管网，而是通过雨水花园、湿地公园等绿色设施进行自然过滤和净化，以提高雨水的自然保持和再生能力。
三、海绵城市的实践海绵城市理论自提出以来，得到了广泛的应用和推广。
以下是全球一些典型的海绵城市实践案例。
1. 新加坡新加坡是全球海绵城市的典范之一。
由于缺乏自然水源，新加坡在20世纪90年代开始实施了雨水收集系统，并建设了雨水花园、绿色设施来进行雨水的再利用。
此外，新加坡还通过改善城市排水系统，使其具备更好的排水能力以应对持续的强降雨。
2. 中国广州广州作为中国的城市化排头兵，面临着严峻的水资源和环境问题。
为了解决这些问题，广州积极探索海绵城市建设，并在黄埔、天河等区域进行了试点。
通过建设湿地公园、雨水花园等绿色设施，广州在保护水资源和防洪排涝方面取得了显著成效。
3. 美国纽约纽约市面临日益频繁的风暴袭击和洪涝问题。
为了提高城市的抗风雨能力，纽约实施了海绵城市战略。
海绵城市在市政工程设计中的应用海绵城市是指以海绵为象征、模式和目标的城市建设和管理理念。
它强调在城市建设过程中，注重水资源的最大化利用和保护，通过合理配置和利用水资源，实现城市生态环境的改善和城市可持续发展。
在市政工程设计中，海绵城市的概念可以广泛应用于水资源利用、排水系统、绿色建筑设计和城市绿化等方面。
1. 水资源利用：海绵城市强调将雨水、污水等水资源进行最大化的回收和利用。
在市政工程设计中，可以通过建设雨水收集系统，将雨水收集起来用于景观绿化、冲压抑尘、灌溉等方面，减少城市对自来水的依赖。
可以通过污水处理系统将污水进行处理后，再投入到城市的景观绿化、冲压抑尘、清洗等方面使用，实现水资源的循环利用。
2. 排水系统：海绵城市强调在城市排水系统设计中注重降雨的自然滞留和自然排水。
在市政工程设计中，可以采用雨水花园、雨水湿地等自然景观设计手法，将雨水滞留汇聚到自然植被中，减少城市排水管网的负荷。
可以采用新型的排水技术，如雨水收集板、透水铺装等，将雨水渗透到地下水中，减少城市雨水径流对河道和城市绿地的影响。
3. 绿色建筑设计：海绵城市强调在建筑设计中注重绿色、环保和可持续发展。
在市政工程设计中，可以通过建筑物的节能设计、水资源利用和固体废弃物处理等方面，实现对建筑物的可持续发展。
可以采用太阳能电池板、地热能利用等方式，减少对传统能源的依赖；可以采用雨水收集系统，实现对建筑物内部水资源的利用；可以建设垃圾分类处理设施，实现对建筑物产生的固体废弃物的科学处理。
4. 城市绿化：海绵城市强调在城市绿化中注重生态保护和生物多样性的提升。
在市政工程设计中，可以通过合理的城市绿地规划和景观设计，打造生态友好型城市。
可以建设城市湿地公园、自然保护区等，增加城市的湿地面积，提高城市的生态系统功能；可以采用本地植物进行景观绿化，减少对水资源的依赖，促进当地生物多样性的保护。
海绵城市建设实施效果评价体系构建及应用摘要：目前中国城镇化率已超过世界平均水平,伴随着城镇化的发展,出现了生态破坏、水体污染、城市内涝及水资源短缺等一系列突出问题,由此海绵城市建设在我国逐渐兴起。
海绵城市在应对自然灾害等方面具有“弹性”,其本质是改变过去“战胜大自然”的城市建设理念,实现绿色、可持续性发展。
近年来,国内开始有序推进海绵城市建设工作,然而当前海绵城市建设评价体系存在评价指标不完善、不能结合实际情况等问题。
关键词：海绵城市；评价指标体系；年径流总量控制率；层次分析法；一、年径流总量控制率目标取值区间优化海绵城市建设包括修复城市水生态、涵养水资源、改善水环境、保障水安全、复兴水文化的多重目标，通过研究确定实现各目标的最小年径流总量控制率，取其中最大值作为年径流总量控制目标取值区间的最小值，以优化取值区间。
建议以城市年径流总量控制率达到当地的天然径流总量控制率作为水生态目标实现的控制标准。
天然径流控制率通过对实测的径流率进行还原计算而得。
像武汉这样的多水地区，应按照陆地区域的天然径流总量控制率计算。
水环境水质目标与年径流总量控制率关联的建立相对较复杂。
首先根据城市水体水质管理目标和水质现状，计算城市水体最大环境容量，扣除点源、面源的排入量、内源污染物释放量，推算城市降雨径流污染物最大可排入量，再根据径流污染物浓度与径流量的关系推算相应的年径流总量控制率。
水安全内涝目标与年径流总量控制率的关系难以直接计算，需在充分考虑城市管渠系统排放、内涝调蓄设施等因素的基础上采用模型模拟分析。
年径流总量控制率目标通过控制中、小降雨排放来实现，雨水资源化利用设施规模一般根据当地的水资源供需量确定，并不局限于中、小降雨，因此，两者取值关联不密切。
一般情况下，水生态目标对应的年径流总量控制率取值最高，在不具备条件的地区，可对以上方法进行简化，直接以天然径流控制率作为城市年径流总量控制目标取值区间的最小值。
二、指标值的确定1.水生态指标的确定。
教程海绵城市的计算及模型方法：容积法。
原理：地块内各低影响开发设施的设计调蓄容积之和不小于“单位面积控制容积”。
案例：条件：某项目地块内，用地汇水面积30000平方米，径流系数0.56，年径流量总控制率为70%（根据《海绵城市建设技术指南》，对应设计降雨量为25.2mm，详见下图）1 计算设计调蓄容积公式：根据《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》，设计调蓄容积如下公式进行计算：V= 10HφF式中：V——设计调蓄容积，m³；H——设计降雨量，mm；φ——综合雨量径流系数；F——汇水面积，hm²。
计算：计算得：设计调蓄容积为423.36m³。
2 计算实际调蓄容积根据《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》，本地块LID设施调蓄体积为下凹式绿地和雨水花园的调蓄容积，下凹式绿地规模为5000㎡，下凹150mm，蓄水层深度100mm，考虑种植植物的体积、溢流设施、边沿放坡等因素，调蓄容积折减系数取为0.9，则调蓄容积为：5000*0.1*0.9=450m³3 计算年径流总量控制率根据公式：V= 10hφF式中：V——实际调蓄容积，m3；h——设计降雨量，mm；φ——综合雨量径流系数；F——汇水面积，ha。
则h=V/10φF={450÷（10×0.56×30000）}×10000≈26.79mm即项目可实现控制雨量h=26.79mm，对应的年径流总量控制率在70%~75%之间，达到年径流总量控制率70%的要求。
查询上表，利用插值法：0.7+（0.75-0.70）*（26.79-25.2）/（29.7-25.2）≈71.77%得到：26.79mm对应的年径流总量控制率为71.77%，达到年径流总量控制率70%的要求。
4 面源污染削减率的计算依据《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建（试行）》低影响开发设施比选表，根据公式：年SS总量去除率=年径流总量控制率×低影响开发设施对 SS 的平均去除率，计算得：本次设计后整个地块年径流污染去除率=0.7177×0.8×100%≈57.42%。
海绵城市建设途径及具体措施海绵城市的本质是改变传统城市建设理念，实现与资源环境的协调发展。
习总书记在2013年的中央城镇化工作会议上明确指出：解决城市缺水问题，必须顺应自然，要优先考虑把有限的雨水留下来，优先考虑更多利用自然力量排水，建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市。
由此可见，海绵城市建设已经上升到了国家战略层面。
一、海绵城市建设途径主要包括以下3个方面：1、保护原有水生态系统通过科学合理划定城市的“蓝线”、“绿线”等开发边界和保护区域，最大限度地保护原有河流、湖泊、湿地、坑塘、沟渠、树林、公园草地等生态体系，维持城市开发前的自然水文特征。
2、恢复被破坏水生态对传统粗放城市建设模式下已经受到破坏的城市绿地、水体、湿地等，综合运用物理、生物和生态等的技术手段，使其水文循环特征和生态功能逐步得以恢复和修复，并维持一定比例的城市生态空间，促进城市生态多样性提升。
3、推行低影响开发在城市开发建设过程中，合理控制开发强度，减少对城市原有水生态环境的破坏。
留足生态用地，适当开挖河湖沟渠，增加水域面积。
此外，从建筑设计始，全面采用屋顶绿化、可渗透的路面、人工湿地等促进雨水积存净化。
据美国波特兰大学“无限绿色屋顶小组”（Green roofs unlimited）对占地723英亩的波特兰商业区进行分析，将219英亩的屋顶空间——即三分之一商业区修建成绿色屋顶，就可截留60%的降雨。
具体落实时有以下几个关键技术环节：1、现状调研分析通过当地自然气候条件（降雨情况）、水文及水资源条件、地形地貌、排水分区、河湖水系及湿地情况、用水供需情况、水环境污染情况调查，分析城市竖向、低洼地、市政管网、园林绿地等建设情况及存在的主要问题。
2、制定控制目标和指标各地应根据当地的环境条件、经济发展水平等，因地制宜地确定适用于本地的径流总量、径流峰值和径流污染控制目标及相关指标。
3、建设用地选择与优化本着节约用地、兼顾其他用地、综合协调设施布局的原则选择低影响开发技术和设施，保护雨水受纳体，优先考虑使用原有绿地、河湖水系、自然坑塘、废弃土地等用地，借助已有用地和设施，结合城市景观进行规划设计，以自然为主，人工设施为辅，必要时新增低影响开发设施用地和生态用地。
南方地区城市建设中“海绵城市”的实际应用研究摘要随着全球气候变暖，各地区经常出现气候异常的情况。
近年来我国南方地区洪涝灾害也时常发生。
这对于我国的城市化建设造成了严重阻碍，为了避免上述情况的发生，人们提出了“海绵城市”的建设理念。
本文将针对南方城市中建设“海绵城市”提出一些建议，对海绵城市的概念进行详细的描述，并结合具体城市的案例对建设“海绵城市”进行分析。
关键词城市建设；海绵城市；排水系统；生态前言最近几年来我国经常发生洪涝灾害，尤其是我国南方地区。
在南方的雨季中许多老旧的城市排水系统并不能快速、有效的排除多余的水量。
导致一度出现城市排水系统瘫痪的场面。
针对此情况中央政府提出了创建“海绵城市”的解决方针。
但是由于我国对于建设“海绵城市”的经验不足，导致在建设过程中出现了一系列的问题。
1 海绵城市的概念海绵城市就如字面意思一样，是提高城市吸收多余水量的能力，就犹如海绵一样。
这是一种全新的城市建设理念，它区别于传统的城市排水系统。
而海绵城市的低影响排水系统与传统排水系统不同，它是利用广场、公园、水系等多种公共基础设施。
以它们的相互结合作为载体，在满足城市水安全和基础设施建设安全的前提条件下，对水文条件和城市用水规划指标进行全面分析。
根据分析总结出的数据推断二者的不同之处以及每个具体项目的可操作性。
在遇到强降雨天气的时候，将雨水留在城市中进行回收再利用，运用全新的生态化技术对地下水进行补充，形成水循环。
在降雨天气中利用湿地、湖泊、树林等场所对雨水进行回收再利用，通过上述的场地形成城市对雨水的贮存[1]。
这样可以有效地避免大面积降水导致发生的洪涝灾害。
而这种“海绵体”可以实现对雨水的回收再利用，不仅有效地改善了南方城市排水系统压力大的问题，还可以节约城市用水实现一水多用。
2 建设海绵城市的原则在建设海绵城市的过程中要时刻遵守五大主要原则，它们分别是规划引领、安全第一、因地制宜、生态为主以及统筹规划。
通过科学、权威的調查后得知，若想在城市中建立一个低影响的雨水系统需要满足以下三个条件：绿色与灰色结合、源头减排、末端调蓄结合。
城市水文模型的构建与应用研究在城市化进程不断加速的今天，城市面临着越来越多的水文问题，如洪涝灾害、水资源短缺、水质污染等。
为了有效地解决这些问题，城市水文模型的构建与应用成为了一个重要的研究领域。
城市水文模型是一种用于描述和预测城市水文过程的工具，它可以帮助我们更好地理解城市水循环的规律，评估城市发展对水文过程的影响，为城市的规划、建设和管理提供科学依据。
一、城市水文模型的构建城市水文模型的构建需要考虑多个因素，包括气象条件、下垫面特征、排水系统等。
气象条件是影响城市水文过程的重要因素之一。
降雨量、蒸发量、气温等气象参数的准确获取和模拟对于城市水文模型的准确性至关重要。
目前，气象数据可以通过气象站点观测、卫星遥感和数值天气预报等方式获取。
下垫面特征是城市水文模型中的关键因素。
城市下垫面包括建筑物、道路、绿地等，它们的材质和分布对雨水的下渗、径流和储存有着显著影响。
在构建模型时，需要对城市下垫面进行详细的分类和参数化，以准确反映其水文特性。
排水系统是城市应对雨水径流的重要设施。
排水管道的管径、坡度、连接方式等都会影响雨水的排放速度和路径。
在模型中，需要对排水系统进行精确的模拟，包括雨水管渠的水流运动和检查井的水位变化等。
在选择模型结构和算法时，需要根据研究目的和数据条件进行综合考虑。
常见的城市水文模型有分布式模型和集总式模型。
分布式模型能够更详细地反映城市水文过程的空间异质性，但需要大量的数据支持；集总式模型相对简单，计算效率高，但对空间细节的描述较为粗略。
二、城市水文模型的数据需求构建一个准确可靠的城市水文模型需要大量高质量的数据。
这些数据包括气象数据、地形数据、土地利用数据、排水系统数据等。
气象数据如降雨量、气温、蒸发量等通常可以从气象站、雷达观测和数值天气预报产品中获取。
地形数据包括高程、坡度等，可通过数字高程模型（DEM）获取。
土地利用数据反映了城市下垫面的类型和分布，可通过遥感影像解译或地理信息系统（GIS）分析获得。
排水模型和LID技术在海绵城市中的应用排水模型和LID技术在海绵城市中的应用一、引言随着城市化进程的不断加快，城市面临着日益严重的排水问题。
城市排水问题的根源主要是由于大量的硬化土地、缺乏绿地和水源保持区域，以及城市基础设施的老化等原因导致的。
这些问题进一步加剧了城市内涝、水质恶化和自然生态系统破坏等环境问题。
为解决这些问题，近年来人们开始将排水模型和低影响开发（LID）技术应用于海绵城市的规划和建设中。
本文将重点介绍排水模型和LID技术在海绵城市中的应用，并探讨其优势和挑战。
二、排水模型在海绵城市中的应用排水模型是通过模拟城市排水系统的运行情况，提供科学依据和技术支持，以实现城市排水问题的管理和控制。
在海绵城市中，排水模型可以被用来评估城市排水系统的可行性，优化系统的设计和运行，并提供预警和应急应对措施。
1. 可行性评估：排水模型可以通过建立城市地表和地下排水网络的模型，分析城市排水系统的承载能力，评估系统在不同情景下的运行状况，并找到改进系统设计和管理的措施。
例如，可以通过模拟大雨情景，评估城市排水系统对极端降雨事件的抵抗能力。
2. 系统优化设计：排水模型可以通过建立不同排水方案的模拟模型，进行系统设计和优化。
例如，可以通过模拟城市建设布局和排水管网系统的不同设计方案，评估不同方案的排水效果和经济效益，并找到最优解。
3. 预警与应急响应：排水模型可以通过监测城市排水系统的实时状态，提供预警和应急响应措施。
例如，可以通过实时监测雨水收集池和排水渠道的水位和流量，预测城市内涝风险，并及时采取措施避免灾害发生。
三、LID技术在海绵城市中的应用低影响开发（LID）技术是指基于生态思维和综合管理原则，通过改变城市规划和设计，减少城市硬化面积，增加绿地和雨水回收设施，实现降雨水资源的最大化利用和排放峰值控制的技术。
在海绵城市中，LID技术被广泛应用于雨水管理和城市生态恢复。
1. 雨水管理：LID技术通过建立雨水收集系统、雨水渗透系统和雨水利用系统等，将降雨水资源最大化利用。
城市防洪规划中的水文模型建设与应用引言城市防洪规划是保障城市安全和可持续发展的重要组成部分。
在城市化进程中，由于城市土地利用的改变和水资源的过度开发，洪水灾害的风险逐渐增加。
因此，建立适合城市特点的水文模型，对于科学合理地进行城市防洪规划具有重要意义。
本文将探讨城市防洪规划中水文模型的建设与应用。
一、水文模型的概念和分类水文模型是通过数学和物理方法对水文过程进行描述和模拟的工具。
它可以帮助我们理解和预测水文过程，为城市防洪规划提供科学依据。
根据模型的复杂程度和应用范围，水文模型可以分为概念模型、分布式模型和物理模型等。
概念模型是对水文过程进行简化和抽象的模型，它主要依靠经验公式和统计方法来描述水文过程。
概念模型适用于数据较少或数据质量较差的情况下，但由于其过于简化，模拟结果的准确性有限。
分布式模型是将流域划分为若干子流域，并对每个子流域进行独立模拟的模型。
分布式模型考虑了流域内地形、土壤类型、植被覆盖等因素的空间变异性，能够更准确地模拟不同地区的水文过程。
但由于其模型参数较多，需要较多的数据支持，建设和应用相对较为复杂。
物理模型是通过建立真实流域的物理过程模型来模拟水文过程。
物理模型可以基于实验室试验或数值模拟的方式进行建模，能够较为准确地模拟水文过程。
但由于其建设和应用成本较高，一般用于重要工程项目或科研研究中。
二、城市防洪规划中水文模型的建设城市防洪规划中水文模型的建设是一个复杂而系统的过程。
首先，需要收集和整理相关的水文数据，包括降雨数据、地形数据、土壤类型数据等。
其次，根据城市特点和规模选择适合的水文模型。
对于小型城市，概念模型或分布式模型可能更为适用；对于大型城市，物理模型可能更为准确。
然后，根据模型的要求进行参数的估计和校正。
这一步骤需要依靠实测数据和专业知识，以提高模型的准确性。
最后，进行模型的验证和评估。
通过与实测数据进行对比，评估模型的适用性和准确性。
在建设水文模型的过程中，需要充分考虑城市的发展和变化。
海绵城市模型分析1、海绵城市建设目标根据《海口市城市规划设计导则（试行）》要求，本项目海绵城市建设目标为：1）年径流总量控制率为80%，对应设计降雨量45mm 。
2）排水能力达到3年一遇排水标准和50年一遇校核标准。
3）内涝防治能力达到100年一遇和200年一遇防治标准。
2、项目场地基础条件1）海口市暴雨强度公式：654.0)172.17()lg 25.01(114.3245q ++=t p式中：q —设计暴雨强度（升/秒·公顷）； t —降雨历时（分钟）； P —设计重现期（年）； 2）下垫面类型根据景观总图，本项目设计场地内传统开发模式下垫面类型统计如下：传统开发模式下场地内下垫面分布图3）工程地质根据《怡和·湖城大境岩土工程勘察报告》，场地内表层土壤主要为杂填土、淤泥质粘土、淤泥质粉砂、其厚度从上往下可划分为杂填土0.80~5.90m，平均值2.37m、粉质黏土0.6 m ~2.8m、淤泥质黏土层厚0.60~2.70m，平均值1.61m、淤泥质粉砂0.70~3.00m，平均值1.38m，根据《水利水电工程水文地质勘察规范》（sl373-2007），岩土体渗透性等级为中等透水，最大渗透系数0.0949cm/s 最小渗透系数0.0686cm/s，渗透系数平均值为0.0785cm/s。
4）不透水率分布图传统开发模式下，汇水区不透水率分布情况详见下图：传统开发模式下场地内不透水率分布图5）地下水位：据《海口市供水水文地质调查报告》资料，地下水位年变幅约为2.00m。
6）设计竖向：场地地形较为平缓，相对高差0.9m，地表平均坡降约为0.85%。
场地内设计竖向分布图7）设计雨水管网系统Array场地内设计雨水管网系统布置图场地内分为两个雨水排放系统，雨水管道顺坡布置，排放口均接入市政雨水管网，设计雨水管网总长516m，管径为DN500，最小坡度为0.3%。
8）抗震设防烈度：本场地抗震设防烈度为8度。
南方地区海绵城市水文模型构建及应用发表时间：2019-01-02T11:05:56.190Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第27期作者：李简朝1 李凌1 林观祥1 卓镇伟2 唐雄飞3 [导读] 随着近些年来我国经济的迅猛发展，国内城市的建设形式越来越多样，海绵城市建设理念应运而生。
1 中铁房地产集团华南有限公司广东广州 510000 2广州市卓骏节能科技有限公司 3科进香港有限公司摘要：海绵城市，作为一种生态建设，是落实生态文明建设的重要举措，是改善城市水环境、提高城市水安全等多重目标的有效手段。
水文模型是进行海绵城市设计以及评估的重要手段。
为了对水文模型在南方地区海绵城市建设设计评估方法进行探讨，本文以南方地区某市一个学校的LID改造项目为例，分别从海绵城市水文模型构建过程中划分汇水分区、参数输入、制定指标体系、评估分析几个方面，阐述了海绵城市水文模型构建及应用的方法，望能为海绵城市的水文模型理论应用发展提供价值。
关键词：南方地区；海绵城市；水文模型；构建Construction and Application of Urban Hydrographic Model of Sponge in Southern Region Lijianzhao1 Li Ling1 Lin guanxiang1 Zhuo zhenwei2 Tang xiongfei3 （1 China Railway Real Estate Group South China Co.，Ltd..Guangdong Guangzhou 510，000）Abstract：sponge city，as an ecological construction，is an important measure to implement the construction of ecological civilization，and is an effective means to improve the urban water environment and improve the urban water security.Hydrographic model is an important technical guarantee for the construction of sponge city.In order to improve the pertinence of the construction of sponge city in different regions，this paper takes the LID renovation project of a school in a city in the South as an example，from the aspects of dividing catchment area，parameter input，establishing index system and evaluation and analysis，to expounds the construction and application of sponge city hydrological model，and provides help for the healthy development of the city. Key words：Southern region；Sponge City；Hydrographic models；build前言随着近些年来我国经济的迅猛发展，国内城市的建设形式越来越多样，海绵城市建设理念应运而生。
目前应用较广泛的雨洪模型可分为水文模型与水力模型两大类。
水文模型采用系统分析的方法，将汇水区域中复杂的水文变化概化为“黑箱”或者“灰箱”系统；水力模型以水力学为理论基础，通过联立连续性方程与动量方程模拟水体自身以及水体与河床、管道、污染物等其它介质之间的相互关系。
当前国外主流的模型城市雨洪模型的类别繁多，应用较广泛的雨洪模型可分为水文模型与水力模型两大类。
现行的雨洪模型多将水文模型与水力模型进行耦合，可用于城市排洪防涝规划，城市市政雨水管网设计以及非点源污染控制等。
国外对于相关理论的研究始于 20 世纪 30 年代。
进入 20 世纪 60 年代后，计算机技术的蓬勃发展为城市雨洪模型提供了良好的技术保障。
据统计，与城市雨洪模拟相关的有40 余种。
目前应用较广泛的模型包括 SWMM、HSPF、Inforworks CS、DHI-MIKE、MOUSE。
各模型之间各有优势与弊端，SWMM 模型凭借自身操作简单易掌握、运用范围广、包含 LID 模块、模拟误差相对较小、模型源代码均开源等优点在国内外得到广泛应用，国内利用SWMM 模型对雨水花园、过滤带等低影响开发设施的模拟，对学校、住宅小区的水质水量模拟，甚至运用到城市排水管网规划、城市的防洪计算中。
据统计，国内与 SWMM 相关的文献达千余篇，研究相对成熟，结合研究区域的实际特情况，因此本文选择 SWMM 作为LID模拟模型。
1建模过程以水文模型为工具对径流总量控制为目标的项目方案进行评估，其方法及原理主要为按照设计方案构建模型，选用合理的参数、降雨输入模型，进行模拟，统计分析降雨量和径流量，计算得出项目年径流总量控制率。
本研究以广西某市的一个学校的LID改造项目为例，进行SWMM模型的构建，具体建模过程如下：（1）划分研究区域的汇水分区、汇水通道、管网系统等；（2）确定LID设计控制目标（例如年降雨总量控制率70%）；（3）设定SWMM模型输入，包括地形、土壤、土地利用、不透水率、坡度等；（4）初步设定不同LID设施可能告知指标及组合并进行模拟，分析是否满足设计目标；（5）调整控制指标，直至满足设计目标，设定过程及末端控制的BMP措施，进行水文模拟；确定最优的LID+BMP组合措施，制定指标体系。
（6）评估LID设施在径流总量和污染物削减方面的功效；（7）评估LID设施在径流峰值方面的削峰作用。
2 设计暴雨在我国的市政雨水管渠设计中，通常利用暴雨公式选择降雨强度最大的雨作为设计标准。
这种降雨的特点是降雨强度大，降雨历时短，降雨面积小。
然而，该方法设计简单，但不能综合反映区域的典型降雨特征。
该项目组已收集广西某市1957年至2015年的逐日降雨量数据，共59年，先以年最大值法整理历年日降雨数据，再进行重现期暴雨分析。
各年最大逐日降雨量如下表1所示。
表1：广西某市各年最大单日降雨量列表3.SWMM模型构建3.1子汇水区划分按照业主提供的相关图纸，根据不同的下垫面类型将小区划分成若干个汇水区，总共197个子汇水区。
3.2 SWMM模型参数本研究采用的SWMM模型主要参数及获取方式如表2所示。
表2 低影响开发LID模型主要参数及获取方式根据广西相关研究，本研究中主要水文参数表取值如表3所示：表3：低影响开发LID模型水文参数取值3.3 LID模块设置SWMM模型中LID设施模块考虑模拟以上提到的5种不同LID设施，其中包括这些措施的径流量、流量变化过程和径流系数。
5种不同的LID设施分别是：植草沟：对于直接降雨以及从周围地区汇集的径流提供存储、渗透以及蒸发等功能。
下沉式绿地：利用开放空间承接和贮存雨水，达到减少径流外排的作用。
雨水花园：将雨水通过植物的截流与土壤的下渗作用过滤、净化雨水，以达到消减雨水径流量的作用。
透水铺装：雨水会通过路面进入下面砾石蓄水层，在那里以自然的渗透率进入原来的土层。
调蓄池：进入调蓄池进行调蓄，以减少进入下游水体的污染物。
LID设施计算模块用单位面积上各层特性的组合模拟LID性能，这样可以将计算区域分成不同子区，而这些子区域具有相同的特性，从而模拟LID设施的可行性。
3.4模型建立按照子汇水区特征、地表竖向、雨落接入形式确定径流进入管网节点，建立基础模型（传统管网模型，无LID），得出模型模拟结果数据。
NO-LID模型如图1所示。
图1 NO-LID模型示意图根据基础模型的模拟结果及海绵城市的基本原则确定LID初步方案，建立LID模型，分析LID模型水力负荷及效率。
3.5模型结果分析（1）年径流总量控制率目标年径流总量控制率70%对应的设计降雨量（22.6mm）是强制性控制标准，模拟结果如下图所示，添加低影响开发（LID）设施后的径流量满足70%年径流总量控制率的要求。
（2）LID措施前后径流峰值及径流总量对比根据模拟结果调整LID方案，重复分析模拟过程，直至达到设计目标。
LID措施前后径流峰值及径流总量对比如表4所示。
表10 12 LID措施前后径流峰值及径流总量对比采用3年一遇短历时降雨进行模拟，选取典型管段进行分析，添加LID之后管道充满度基本不满管，满足3年一遇排水要求。
另外由于示范区是雨污合流制，所以实施LID之后，将大大减少进入合流制管网的径流，减少溢流量，削减污染物总量。
对于5年一遇24小时的降雨，添加LID设施后，径流峰值削减了45.45%；对于10年一遇24小时的降雨，添加LID设施后，径流峰值削减了35.72%；对于20年一遇24小时的降雨，添加LID设施后，径流峰值削减了27.78%；对于30年一遇24小时的降雨，添加LID设施后，径流峰值削减了10.53%。
4结束语综上所述，海绵城市建设实施效果如何，其径流总量的控制率是关键指标，本文选择 SWMM 作为LID模拟模型，基于室外排水设计规范选取3年、5年、10年、20年及30年作为设计暴雨重现期。
结果表明，研究区域的海绵城市措施具有适用性和实用性，主要表现为径流消纳、洪峰的削减，且对中、小降雨事件相应的径流效应更为显著，随着降雨重现期的增加，调控效果呈现出逐渐减弱的趋势。
参考文献[1]向晨瑶，刘家宏，王浩，邵薇薇.城市水文单元雨洪监测与模拟研究——以清华大学校园为例[J]. 水文.2017（04）[2]蔡庆拟，陈志和，陈星，陈幸桢，张丹蓉. 低影响开发措施的城市雨洪控制效果模拟[J].水资源保护.2017（02）[3]王文亮，边静，李俊奇，李小静.基于模型分析的低影响开发提升城市雨水排水标准案例研究[J].净水技术.2015（04）[4]李保生，范伶俐，邹涛，宋祖钦.深圳“5·11”特大暴雨过程的水汽输送特征分析[J].广东海洋大学学报.2015（03）。
