海綿城市論文〔優(yōu)選范文6篇〕,水資源論文本篇論文目錄導(dǎo)航：【】海綿城市論文〔優(yōu)選范文6篇〕【】【】【】【】海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對雨水帶來的自然災(zāi)禍等方面具有良好的彈性，可以稱之為水彈性城市.下面我們就為大家介紹幾篇關(guān)于海綿城市論文的論文范文，共給大家參考閱讀。海綿城市論文范文：城市水管理與海綿城市建設(shè)之理論基礎(chǔ)--城市水文學(xué)研究進(jìn)展徐宗學(xué)程濤作者北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院城市水循環(huán)與海綿城市技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)容摘要：過去數(shù)十年來，我們國家經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，但由于不合理的城市規(guī)劃和建設(shè)，自然水循環(huán)系統(tǒng)遭到無序的干擾和毀壞，引發(fā)了一系列城市水問題，城市水管理工作面臨宏大挑戰(zhàn)。城市水管理的理論支撐就是以研究城市水循環(huán)為核心的城市水文科學(xué)，海綿城市建設(shè)作為我們國家當(dāng)代城市水管理的重大戰(zhàn)略，必須以城市水文學(xué)理論為根據(jù)，深切進(jìn)入研究城市水循環(huán)機(jī)理和規(guī)律。本文圍繞城市水管理支撐理論，系統(tǒng)梳理了國內(nèi)外在城市化水文效應(yīng)、城市產(chǎn)匯流理論、城市雨洪模擬與管理方面的研究進(jìn)展，指出城市水文觀測與預(yù)報、城市化水文效應(yīng)與產(chǎn)匯流理論、城市綜合水系統(tǒng)模型研究是當(dāng)下和將來一段時間研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。提出了我們國家當(dāng)下城市水管理和海綿城市建設(shè)所面臨的城市產(chǎn)匯流基礎(chǔ)理論、城市氣象水文監(jiān)測和水文經(jīng)過模擬技術(shù)問題，以及城市水文學(xué)研究應(yīng)對變化環(huán)境下城市復(fù)雜的綜合水問題開展基于多學(xué)科理論的全面精細(xì)化模擬分析的基本思路。本文關(guān)鍵詞語：城市水管理；城市水文學(xué)；城市水文效應(yīng)；產(chǎn)匯流理論；水系統(tǒng)模型；作者簡介：徐宗學(xué)〔1962-〕,博士，教授，主要從事水文模型、城市水文和生態(tài)水文研究。E-mail:zxxu@;Abstract:Urbanizationhasagreatimpactonnaturalwatercyclesystemandresultsinaseriesofproblemssuchasurbanwatershortage,degenerationofwaterecologyandenvironmentandwater-induceddisas?tersduetounreasonableurbanplanning,whichbringsagreatchallengetointegratedurbanwatermanage?ment.Thebasictheoryandtechnicalsupportforurbanwatermanagementareurbanhydrologyandwater-re?lateddisciplines.Spongecity,anadvancedurbanwatermanagementstrategy,musttakethetheoryofur?banhydrologyasitsguidance,andshouldbecarriedoutbasedonurbanwatercycle.Tolayafoundationforthebasictheorydevelopmentofurbanwatermanagement,themajorprogressesandachievementsonhy?drologicalresponsetourbanization,mechanismsofurbanrunoffprocess,urbanstormwatersimulationandmanagementaresummarizedandreviewedinthispaper.Itisconcludedthatfurtherstudiesshouldpaymoreattentiontotheurbanhydrometeorologicalobservationandforecasting,hydrologicalimpactofurbaniza?tion,urbanrunoffgenerationmechanisms,andintegratedurbanwatersystemmodel.Itisalsopointedoutthatmoreresearchesshouldbecarriedouttostrengthenthebasictheoriesofurbanwatermanagementandspongecitytechnology.Inurbanhydrology,thechangingenvironmentbackgroundandcomplexurbanwatersystemposeagreatchallengetomorecomprehensiveandelaboratemodelingandanalysisbasedoninterdisciplinarytheories.Keyword:urbanwatermanagement;urbanhydrology;hydrologicalimpactofurbanization;runoffprocess;watersystemmodel;1研究背景1.1我們國家城市水問題現(xiàn)在狀況近年來，隨著我們國家經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，城市化相貌日新月異。城市常住人口迅速增加，據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計資料顯示，1981年中國常住人口城鎮(zhèn)化率僅為20.2%,而在2021年末到達(dá)58.5%[1];同時，城市建成區(qū)面積也迅速擴(kuò)張，由1981年的7438km2增加到2021年的5.43萬km2.在新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的進(jìn)一步推動下，將來一段時間內(nèi)，我們國家的城鎮(zhèn)化率將進(jìn)一步增加，估計到2050年，我們國家的城市常住人口將超過10億[2].然而，由于不甚合理的城市建設(shè)規(guī)劃，快速城市發(fā)展和建設(shè)對自然水循環(huán)系統(tǒng)造成了無序的干擾和毀壞，引發(fā)了一系列城市水問題[3,4].城市建設(shè)改變了自然排水格局，增加產(chǎn)流量并加快匯流速度，侵占河湖水系，降低了雨洪調(diào)蓄能力，造成洪澇災(zāi)禍頻發(fā)；城市發(fā)展顯著增加了用水需求量，水資源供需關(guān)系日趨緊張，全國有400余座城市面臨缺水問題；城市生產(chǎn)、生活排污量持續(xù)增加，雨洪非點(diǎn)源污染負(fù)荷量增加，超過了河湖水系環(huán)境承載能力，引起水環(huán)境和水生態(tài)的惡化問題。上述水災(zāi)禍問題成為威脅城市健康可持續(xù)發(fā)展的重要因素，城市水管理工作面臨著史無前例的挑戰(zhàn)。1.2城市水管理戰(zhàn)略--海綿城市快速城市化導(dǎo)致的自然水循環(huán)演變和城市水問題惡化引發(fā)了嚴(yán)重的城市病，人們開場關(guān)注城市生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的健康發(fā)展與合理規(guī)劃，國際上提出了低影響開發(fā)〔LowImpactDevelopment,LID〕、最佳管理措施〔BestManagementPractices,BMPs〕、水敏感城市〔WaterSensitiveUrbanDesign,WSUD〕、可持續(xù)排水系統(tǒng)〔SustainableDrainageSystem,SUDs〕等一系列措施，并針對城市雨洪管理和水問題治理開展了深切進(jìn)入的科學(xué)研究[5,6,7].在新型城鎮(zhèn)化背景下，基于水生態(tài)文明理念，我們國家提出了建設(shè)自然積存、自然浸透、自然凈化的海綿城市,旨在為我們國家健康、高效、可持續(xù)的城市發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)[8].在的支持和引導(dǎo)下，我們國家出臺了(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〕〕，并于2021和2021年分兩批產(chǎn)生了濟(jì)南、北京等30座試點(diǎn)城市，很多城市進(jìn)行了一定的探尋求索，結(jié)合城市本身特點(diǎn)開展海綿城市建設(shè)，獲得了一些成功經(jīng)歷體驗(yàn)。隨著城市發(fā)展對生態(tài)環(huán)境健康提出的高標(biāo)準(zhǔn)、高要求，海綿城市建設(shè)成為我們國家城市化進(jìn)程中的重要戰(zhàn)略舉措。1.3城市水管理對水文學(xué)基礎(chǔ)理論的重大需求海綿城市作為一項科學(xué)的城市水管理戰(zhàn)略舉措，其理念的構(gòu)成經(jīng)過了嚴(yán)格的科學(xué)論證，也與國際上普遍采用的城市雨水管理理念相一致。然而，從當(dāng)前全國海綿城市建設(shè)的情況來看，整體上仍然處于探尋求索階段[3,4],一些建設(shè)工作的開展仍然存在盲目性，缺乏針對性的技術(shù)參考和理論指導(dǎo)，導(dǎo)致有些建設(shè)工程考慮實(shí)際防洪排澇情況缺乏[9].關(guān)于海綿城市建設(shè)，劉昌明等[10]以為應(yīng)以探明區(qū)域蓄排關(guān)系的基礎(chǔ)上，因地制宜的通過各種海綿設(shè)施手段處理雨水；左其亭[11]總結(jié)了水科學(xué)的10個方面及其在海綿城市建設(shè)和管理中的應(yīng)用，并指出了海綿城市建設(shè)中可能碰到的6大水科學(xué)難題；夏軍等[12]以為海綿城市的理論支撐是考慮城市微氣象循環(huán)、下墊面及管網(wǎng)因素的城市水文學(xué)。總而言之，城市雨水管理和海綿城市建設(shè)應(yīng)以城市水文科學(xué)為基礎(chǔ)理論支撐，結(jié)合多學(xué)科相關(guān)理論，依托氣象水文和地理信息多源監(jiān)測技術(shù)，基于理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和模型模擬等方式方法，在全面研究城市水循環(huán)機(jī)理和排水特征的前提下，對城市水系統(tǒng)進(jìn)行全面地認(rèn)識和科學(xué)地管理[12].2城市水文學(xué)研究進(jìn)展城市水文學(xué)的研究始于城市排水設(shè)計的工程實(shí)踐和經(jīng)歷體驗(yàn)積累，人類最早的城市排水系統(tǒng)可追溯到上千年前。工業(yè)化發(fā)展使人口進(jìn)一步向城市聚集，城市規(guī)模進(jìn)一步增加，產(chǎn)生了水資源短缺、水質(zhì)污染、水生態(tài)環(huán)境惡化和洪澇災(zāi)禍等一系列新的城市水問題，超出了常規(guī)水文學(xué)方式方法研究范疇，由此誕生了城市水文學(xué)，旨在研究受城市化影響的城市環(huán)境內(nèi)外的水文經(jīng)過[13].最初，人們通過開展小流域?qū)嶒?yàn)和分析歷史觀測資料研究城市化水文效應(yīng)，隨著對水文規(guī)律的進(jìn)一步認(rèn)識和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，城市水文學(xué)研究的內(nèi)容和方式方法不斷發(fā)展，人們對城市產(chǎn)匯流理論進(jìn)行了深切進(jìn)入的研究，并陸續(xù)開發(fā)出一系列城市水文模型，對城市化水文經(jīng)過進(jìn)行定量化模擬，提出并施行了一系列城市水問題應(yīng)對措施，服務(wù)于城市健康發(fā)展和合理規(guī)劃[14].2.1城市化水文效應(yīng)在城市化水文效應(yīng)方面，主要是利用歷史觀測數(shù)據(jù)、城市小流域水文氣象觀測實(shí)驗(yàn)以及分布式水文模型，針對城市化所引起的降雨、蒸散發(fā)、徑流等水文循環(huán)要素的變化、水環(huán)境惡化與水生態(tài)退化問題等方面進(jìn)行研究。城市化通過改變下墊面條件和局部小氣候，引起水文循環(huán)經(jīng)過的變化[12].城市化對降雨的影響主要表如今：〔1〕降雨具有明顯的時空分布，遭到下墊面類型和地形特征的影響，市區(qū)降水量大于郊區(qū)，且市區(qū)及其下風(fēng)向一定范圍內(nèi)的降雨強(qiáng)度大于郊區(qū)[15];〔2〕不同量級的降雨均遭到城市化的影響，華而不實(shí)對較高量級的降雨影響尤為顯著，且城市暴雨發(fā)生的頻率明顯增大；〔3〕城市化對降雨的影響具有季節(jié)性，冬季降雨遭到的影響更為顯著，也有研究持相反觀點(diǎn)，以為夏季降雨遭到更為顯著的影響[16],城市化對降雨的影響還表現(xiàn)出區(qū)域性特征。主要的影響因素包括熱島效應(yīng)、地形抬升與阻滯作用、氣溶膠效應(yīng)，而不同城市地形、地理位置、氣候類型下的城市化影響也有一定差異；也有一些研究以為降雨特征變化與城市化并無直接聯(lián)絡(luò)[17,18,19],其響應(yīng)機(jī)制仍待進(jìn)一步研究[14].城市化對蒸發(fā)的影響主要在于下墊面的變化和局部小氣候的改變引起蒸散發(fā)的變化，一般而言，由于自然植被、土壤和水面被人工混凝土路面所替代，地表持水能力減弱導(dǎo)致蒸散發(fā)持續(xù)時間縮短，因而，一些研究以為城市化的發(fā)展會顯著降低城市蒸散發(fā)[20,21],但也有學(xué)者以為城市尺度上的蒸散發(fā)并非傳統(tǒng)所以為的特別微小[12],有研究表示清楚，在全面考慮了人為熱、建筑物內(nèi)部蒸散以及滲漏對蒸散發(fā)的影響后，計算得到的城區(qū)蒸散量大于自然下墊面蒸散量[22].因而，有必要從微觀尺度出發(fā)，在考慮不同下墊面蒸散發(fā)原理和城市自然-社會二元水循環(huán)的基礎(chǔ)上，全面核算城市蒸散發(fā)量，進(jìn)一步探究城市化對蒸散發(fā)經(jīng)過變化的影響機(jī)制[14].城市化的徑流效應(yīng)方面，主要在于下墊面變化所引起的排水系統(tǒng)、地表下滲系數(shù)、地表糙率系數(shù)、匯流通路的變化，使得城市徑流經(jīng)過發(fā)生較大變化。由于自然地表被大量硬化的混凝土路面替代，一方面使城市地外表入滲系數(shù)降低，徑流系數(shù)增大，另一方面城市地表糙率系數(shù)降低，排水系統(tǒng)渠〔管〕道化以及截彎取直等，降雨構(gòu)成徑流后會迅速聚集，使暴雨期間洪水總量、洪峰流量增大，峰現(xiàn)時間提早，造成排水系統(tǒng)的嚴(yán)重超載，無法及時排除雨水，構(gòu)成城市積澇[23,24].也有研究以為[25],由于城市河道普遍設(shè)置小型攔水建筑物以構(gòu)成景觀水體，一定程度上會降低河道匯流速度，抵消城市地表糙率降低帶來的匯流速度增加效應(yīng)，出口斷面峰現(xiàn)時間并無明顯提早。城市化也造成了地下徑流的變化，如不透水面增加會減少地下徑流補(bǔ)給，地下建筑物的大量修建會阻斷自然匯流通路，造成地下匯流時間延長等；也有研究表示清楚，由于地下排水管網(wǎng)的滲漏所造成的地下徑流補(bǔ)給量特別可觀，同時城市綠化、雨水利用設(shè)施和人工回灌等也在一定程度上增加了地下徑流[14,26,27].城市發(fā)展對水生態(tài)環(huán)境造成了劇烈的影響，主要在于城市生產(chǎn)、生活排污量激增帶來的水質(zhì)惡化，地面硬化、河湖衰退等引起的徑流變化和生態(tài)系統(tǒng)退化等。城市化經(jīng)過中地面硬化面積增加，地面徑流流速增大，侵蝕沖刷作用明顯，植被覆蓋減少，對污染物的攔截和消減以及土壤的束縛作用降低，使水體泥沙沉淀物和污染物增加[14];城市活動導(dǎo)致污染物增加，生產(chǎn)、生活排污和降雨期間建筑垃圾、汽車尾氣、大氣沉降等各種污染源構(gòu)成大量非點(diǎn)源污染，進(jìn)一步加重水質(zhì)惡化[28];城市建設(shè)對河湖濕地的任意侵占導(dǎo)致河流豎窄縮短、湖泊濕地面積減少，導(dǎo)致城市河湖濕地等生物棲息地退化，物種數(shù)量減少，生態(tài)多樣性遭到嚴(yán)重影響[29].2.2城市產(chǎn)匯流理論城市化使得大面積的耕地、林地、草地和水面等天然下墊面被建筑物和道路等替代，自然流域土地利用類型和格局均發(fā)生改變，引起下墊面土壤構(gòu)造、地形地貌和水熱通量明顯變化，極大地影響了流域的產(chǎn)匯流規(guī)律。與自然流域的產(chǎn)匯流經(jīng)過相比，城市流域的降雨時空變異性較大、下墊面構(gòu)成復(fù)雜且具有很大的空間異質(zhì)性，城市化水文效應(yīng)對產(chǎn)匯流經(jīng)過的改變，使城市產(chǎn)匯流經(jīng)過具有自然流域產(chǎn)匯流理論所不能描繪敘述的特征，其產(chǎn)匯流機(jī)理當(dāng)前仍處于探尋求索階段。自然流域的地表產(chǎn)流機(jī)制一般分為蓄滿產(chǎn)流和超滲產(chǎn)流。蓄滿產(chǎn)流一般適用于濕潤地區(qū)，土壤含水量高，蓄水容量有限，降雨首先知足土壤蓄滲后才開場產(chǎn)流。超滲產(chǎn)流一般適用于干旱半干旱地區(qū)，其土壤含水量較低，降雨易使土壤結(jié)皮導(dǎo)致浸透系數(shù)減小，降雨強(qiáng)度超過土壤入滲能力構(gòu)成徑流。在極端降雨條件下，對于任何區(qū)域的任何土壤類型，降雨強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過土壤浸透系數(shù)，均表現(xiàn)出超滲產(chǎn)流的特征。城市外表由于遭到道路鋪設(shè)和土壤壓實(shí)等綜合作用的影響，地表土壤入滲率較低，具有超滲產(chǎn)流的基本特征[30].然而，隨著城市規(guī)劃趨于科學(xué)化，大量的城市綠地景觀和海綿設(shè)施的建設(shè)也會構(gòu)成較多高植被覆蓋率的濕潤土壤，如綠色屋頂、植草溝、下凹式綠地以及各種人工濕地景觀等，其一定程度上具有蓄滿產(chǎn)流的特征。因而，城市產(chǎn)流計算中，應(yīng)根據(jù)具體的土地利用和土壤屬性分布數(shù)據(jù)，考慮降雨特征的時空變異性，采用與下墊面特征匹配的產(chǎn)流理論[31].城市化蒸散發(fā)受下墊面特征和水熱通量變化的控制，人為的水資源利用和管理也會對城市蒸散發(fā)經(jīng)過造成影響。從較長時間尺度來看，城市熱島效應(yīng)會促進(jìn)蒸發(fā)，但城市地表粗糙度大使得外表橫向氣流運(yùn)動減弱，進(jìn)而抑制蒸散發(fā)；城市綠地灌溉、人工河湖景觀等增加土壤含水量和水面面積，很大程度上促進(jìn)了蒸散發(fā)，但也有人以為城市綠地和河湖景觀改變局地微氣候，能夠緩解熱島效應(yīng)[32],間接地削弱了蒸散發(fā)。因而，需要利用高時空分辨率的地面或遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)反映控制蒸散發(fā)的主要變量，對蒸散發(fā)經(jīng)過進(jìn)行科學(xué)合理地描繪敘述。而城市更多地會遭到短時強(qiáng)降雨的威脅，由于歷時較短，一般以為蒸散發(fā)降雨期間變化不明顯，采用均一的蒸散發(fā)值，但在空間上受城市局地微氣候的影響，具有一定的空間變異性。如劉佳明[33]基于LandsatTM熱紅外數(shù)據(jù)反演日均地表溫度，進(jìn)一步計算城市地表蒸散發(fā)，進(jìn)行城市產(chǎn)匯流模擬。城市雨水匯流可分為地表匯流和地下管網(wǎng)匯流，華而不實(shí)地表匯流又分為坡面匯流和河道匯流，一般不考慮入滲和管網(wǎng)滲漏雨水在土壤中的匯流。城市河道一般具有規(guī)則的渠道斷面，這與排水管道類似，相對于自然流域河道的不規(guī)則斷面而言較為簡單，符合渠道/管道非恒定流的基本特征。坡面匯流方面，傳統(tǒng)的自然流域由于地形和下墊面條件較為均一，通常將具有一樣或類似地形特征和下墊面特征的區(qū)域當(dāng)做統(tǒng)一的水文響應(yīng)單元，采用一樣的理論和參數(shù)描繪敘述其產(chǎn)匯流經(jīng)過。而城市各種建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)導(dǎo)致地形、下墊面構(gòu)造發(fā)生顯著變化，對雨水的運(yùn)移轉(zhuǎn)化狀態(tài)產(chǎn)生了較大影響，城市匯流經(jīng)過非常復(fù)雜。Verbeiren等[34]通過比照常規(guī)土地利用產(chǎn)品和基于柵格的遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品進(jìn)行水文模擬的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)后者所模擬的峰值流量要明顯大于前者，分析以為常規(guī)土地利用產(chǎn)品不能有效辨別不透水面，造成產(chǎn)流量較少。因而，需要區(qū)分具有不同產(chǎn)匯流特征的城市外表，而簡單地將城市區(qū)域劃分為透水面和不透水面也與城市地表地下構(gòu)造復(fù)雜的特征相悖，需要進(jìn)一步細(xì)化下墊面特征類型，如與流域水文響應(yīng)單元類似的城市水文單元[35],將具有一樣水文響應(yīng)特征的最小對象或單元作為產(chǎn)匯流的基礎(chǔ)計算單元。劉家宏等[36]將城市下墊面概化為不透水單元、透水單元、半透水單元、偽透水單元、強(qiáng)透水單元、水域單元等6類城市水文響應(yīng)單元，每種響應(yīng)單元對應(yīng)特定的水文響應(yīng)經(jīng)過，如不透水單元中的建筑屋頂、路面等，透水單元中的公園綠地等，以及強(qiáng)透水單元中的雨水花園等海綿設(shè)施，采用對應(yīng)的理論和方式方法描繪敘述其產(chǎn)匯流經(jīng)過。固然城市水文單元對城市下墊面產(chǎn)匯流特征描繪敘述的代表性已較為精細(xì)，但城市區(qū)域大量存在各種構(gòu)筑物、微地形以及各子匯水系統(tǒng)〔地表、地下〕之間的水量交換，使得城市下墊面破碎化，匯流經(jīng)過具有很強(qiáng)的不均一性，局部地形的突變會導(dǎo)致水流狀態(tài)的劇烈變化，城市水文單元及相關(guān)理論不能對上述情況進(jìn)行描繪敘述，基于網(wǎng)格劃分的水動力學(xué)匯流理論則能很好的描繪敘述上述匯流經(jīng)過，反映匯流經(jīng)過中水流的分布性特征，這方面已有較多的研究和應(yīng)用[35,37,38,39].2.3城市雨洪模擬模型城市雨洪模擬是在海綿城市規(guī)劃和設(shè)計中的一項關(guān)鍵性支撐技術(shù)，利用數(shù)值模擬技術(shù)對城市水循環(huán)經(jīng)過進(jìn)行模擬，能夠得到城市雨洪經(jīng)過中的關(guān)鍵狀態(tài)和特征要素，對雨洪管理和利用具有指導(dǎo)意義。城市雨洪模擬模型一般根據(jù)匯流計算方式方法，分為以水文學(xué)方式方法為主的模型、以水動力學(xué)方式方法為主的模型和以地形分析技術(shù)為主的模型[40].城市雨洪模型產(chǎn)流計算一般不按模型種類區(qū)分，所有產(chǎn)流計算方式方法均可用于各種雨洪模型。關(guān)于城市雨洪模型產(chǎn)流部分的模擬，Elliott和Trowsdale[41]在總結(jié)了當(dāng)今流行的多個城市雨洪模型基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)對于不透水地表均采用降雨量扣除蒸發(fā)量、截留量、填洼量等損失來計算，對于透水地表各個模型采用的方式方法有所不同，主要有徑流系數(shù)法、SCS法、下滲曲線法、Ф指數(shù)法及概念性降雨徑流法等。由于城市地表覆蓋分布不均，不透水面與透水面之間呈現(xiàn)撲朔迷離的空間分布，而當(dāng)下研究對城市復(fù)雜下墊面產(chǎn)流規(guī)律認(rèn)識缺乏，城市水文氣象監(jiān)測資料短缺，導(dǎo)致城市雨洪的產(chǎn)流計算精度不高。當(dāng)下多數(shù)城市雨洪模型〔如SWMM等〕對于降雨蒸發(fā)和入滲的模擬較為簡化，多采用一些簡單的經(jīng)歷體驗(yàn)性公式或數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析擬合公式。如蒸發(fā)速率在模擬時段往往設(shè)定為恒定不變，沒有考慮不同下墊面和人類活動條件下的蒸散發(fā)空間差異[36].固然入滲模擬區(qū)分了透水面與不透水面，但僅用兩種下墊面類型不能表征城市真實(shí)特點(diǎn)；所有透水面入滲計算均采用同一公式，忽略了不同透水性地面的差異不同和地下設(shè)施的影響；入滲計算模型如Horton模型、Green-Ampt模型及Philip模型等均較為簡單，多為經(jīng)歷體驗(yàn)公式或簡化模型，不能真實(shí)描繪敘述城市透水面尤其是海綿城市建設(shè)后透水設(shè)施的入滲經(jīng)過。國內(nèi)外一些學(xué)者[42,43]開展了試驗(yàn)和應(yīng)用研究討論城市下墊面類型的產(chǎn)流規(guī)律，但單點(diǎn)尺度或?qū)嶒?yàn)室尺度的研究與實(shí)際狀況仍存在較大差距，城市區(qū)域不透水外表的空間分布以及不透水外表的匯流連通性直接影響到城市的產(chǎn)流特征。一些學(xué)者采用完全分布式的方式方法來模擬產(chǎn)流，并基于機(jī)理模型模擬雨水入滲經(jīng)過。如羅鵬和宋星原[44]利用基于柵格的土地利用類型和土壤類型空間分布數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一個基于柵格的分布式SCS產(chǎn)流模型，該模型能夠較好地考慮流域下墊面的空間分布及降雨空間分布的不均勻性。Pan等[45]對二維外表產(chǎn)流采用基于網(wǎng)格化單元的一維Richards方程模擬雨水下滲經(jīng)過，實(shí)現(xiàn)對地表產(chǎn)流經(jīng)過更為真實(shí)的描繪敘述。劉佳明[33]采用分布式方式方法構(gòu)建城市區(qū)域產(chǎn)流模型，對每一個具有不同覆蓋類型的柵格建立物理概念模型推求凈雨，柵格產(chǎn)流考慮樹冠截留、蒸散發(fā)、土壤下滲等水文經(jīng)過。在匯流部分，以水文學(xué)方式方法為主的模型在坡面匯流階段采用水文學(xué)方式方法進(jìn)行模擬，在排水管網(wǎng)和河道模擬方面采用水文學(xué)方式方法或水動力學(xué)方式方法，華而不實(shí)水動力學(xué)方式方法中的動力波法能夠處理城市管網(wǎng)水流運(yùn)動中各種流態(tài)共存、有壓流和無壓重力流交替發(fā)生以及管網(wǎng)辮狀、環(huán)狀分布的情況，計算技術(shù)的發(fā)展使得求解完好圣維南方程組成為可能[46,47].動力波方式方法較為成功的應(yīng)用是SWMM模型中的EXTRAN模塊，預(yù)示著城市雨水管網(wǎng)計算技術(shù)的成熟。任伯幟等[48]通過試驗(yàn)比照分析了幾種水文學(xué)方式方法和水動力學(xué)方式方法，以為馬斯京根法與動力波、擴(kuò)散波計算結(jié)果比擬接近，瞬時單位線的計算精度則相對較差。水文學(xué)方式方法采用集總式的概念，將每個下墊面特征均一的區(qū)域當(dāng)作子集水區(qū)進(jìn)行模擬，具有模擬精度高、資料需求少的特點(diǎn)，但一般不能反映地面實(shí)際洪澇經(jīng)過。為了模擬地面雨洪經(jīng)過，有學(xué)者[49,50,51]基于地形分析技術(shù)，利用填洼算法，將降雨產(chǎn)流后的雨水或排水管網(wǎng)溢流根據(jù)地形高低進(jìn)行分配，得到區(qū)域的洪水淹沒范圍和深度。地形分析法主要包括有源淹沒和無源淹沒兩種方式方法，分別針對當(dāng)下城市主要的兩種雨洪經(jīng)過：河流型和積雨型，即河流潰口或漫溢進(jìn)入城市構(gòu)成的洪澇和暴雨期間積水構(gòu)成的內(nèi)澇。Chen等[50]基于地形分析技術(shù)構(gòu)建城市洪澇模擬模型，模型采用GreenAmpt方式方法計算產(chǎn)流，不考慮管網(wǎng)匯流而采用穩(wěn)定下滲率替代管網(wǎng)排水，采用安靜水面〔flat-water〕法計算最終洪水狀態(tài)。Jamali等[52]通過耦合一維管網(wǎng)排水模型和基于地形分析方式方法的RFIM模型，對城市洪澇進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果與MIKEFLOOD等水動力學(xué)模擬結(jié)果相當(dāng)。地形分析法演算速度快，所需數(shù)據(jù)資料也較少，但由于只能得到洪水淹沒的最終狀態(tài)，因而并不能知足當(dāng)下精細(xì)化洪水模擬與管理的需求[49].以水動力學(xué)方式方法為主的模型對坡面匯流采用基于物理機(jī)制的淺水方程或其簡化形式進(jìn)行模擬，不需要預(yù)先劃分積水區(qū)邊界，根據(jù)地形特征和下墊面分布將城市劃分為一定大小的離散網(wǎng)格〔包括構(gòu)造化網(wǎng)格、非構(gòu)造化網(wǎng)格和自適應(yīng)網(wǎng)格〕,能夠模擬洪水發(fā)生到結(jié)束的全程狀態(tài)，提供每個柵格點(diǎn)上的洪水水深和流速時間序列[40].Schmitt等[53]利用基于三角網(wǎng)有限體積法離散求解淺水方程組，并與地下管網(wǎng)系統(tǒng)相耦合，成功模擬出暴雨條件下城市地表徑流二維非恒定流經(jīng)過。在國內(nèi)，仇勁衛(wèi)等[54]、張新華等[55,56]分別基于不同的離散方式方法對城市地表二維非恒定流經(jīng)過進(jìn)行模擬，耿艷芬[57]、喻海軍[47]、劉佳明[33]分別建立了耦合一維城市排水管網(wǎng)、一維河道匯流和二維地表匯流的城市洪澇模型，且耦合了城市外表的水文學(xué)經(jīng)過，實(shí)現(xiàn)對城市洪澇經(jīng)過全面、精細(xì)地模擬。李娜等采用中國水利水電科學(xué)研究院自主研發(fā)的洪澇仿真模型[40],對濟(jì)南市大明湖海綿試點(diǎn)區(qū)LID措施的內(nèi)澇削減效果進(jìn)行研究，結(jié)果表示清楚利用水文水力學(xué)模型進(jìn)行多種方案的模擬分析和比選，能夠考慮措施類型、措施規(guī)模、地形、下墊面條件和措施布設(shè)位置等因素的影響，為合理設(shè)置LID措施提供了有效手段[58].3城市水文學(xué)研究重點(diǎn)方向和關(guān)鍵技術(shù)城市水文學(xué)嚴(yán)格來講是一門工程水文學(xué)學(xué)科，相關(guān)的理論和技術(shù)方式方法研究旨在促進(jìn)高效科學(xué)的城市水管理。當(dāng)下海綿城市建設(shè)作為我們國家城市水管理的重要舉措，需要強(qiáng)有力的理論支撐、技術(shù)支持和數(shù)據(jù)保障。因而，構(gòu)建完善的氣象水文監(jiān)測預(yù)報系統(tǒng)、深切進(jìn)入分析變化環(huán)境下的城市水文效應(yīng)和產(chǎn)匯流機(jī)理，尤其是海綿設(shè)施水文水力學(xué)響應(yīng)機(jī)理，并耦合多學(xué)科理論構(gòu)建合適城市復(fù)雜下墊面的城市水系統(tǒng)模型，將是將來的主要研究方向?！?〕城市水文監(jiān)測與預(yù)報。完善的氣象水文觀測資料一直是人們認(rèn)識和研究水文學(xué)規(guī)律的重要條件，城市水文觀測和預(yù)報是進(jìn)行城市水文學(xué)研究的重要內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)。需要依托最新科技成果，構(gòu)建科學(xué)完備的氣象和水文、地表和地下監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對城市降雨、排水系統(tǒng)、洪澇經(jīng)過的全方位監(jiān)測；結(jié)合多源信息技術(shù)，耦合衛(wèi)星遙感、氣象雷達(dá)、手機(jī)蜂窩基站、城市視頻監(jiān)控和傳感器設(shè)備等，從多角度獲取城市雨洪經(jīng)過重要信息；構(gòu)建多源數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，并聯(lián)合機(jī)構(gòu)、科研院校和網(wǎng)絡(luò)科技公司，構(gòu)建大數(shù)據(jù)存儲和分享系統(tǒng)；構(gòu)建基于多源信息數(shù)據(jù)的降雨鄰近預(yù)報系統(tǒng)，提供將來短時暴雨經(jīng)過高精度預(yù)測預(yù)報信息，為城市雨洪模擬及洪澇預(yù)報和防洪減災(zāi)提供科技支撐?！?〕城市化水文效應(yīng)與產(chǎn)匯流機(jī)理。城市化水文效應(yīng)研究是辨析城市水問題、探尋求索城市水循環(huán)規(guī)律并構(gòu)成城市產(chǎn)匯流理論的基礎(chǔ)，城市產(chǎn)匯流機(jī)理則是構(gòu)建城市水文模型的理論基礎(chǔ)，也是海綿城市建設(shè)和評估的技術(shù)支撐，兩者是當(dāng)下城市水文學(xué)研究的重要研究方向和關(guān)鍵問題?；诔鞘袣庀笏挠^測數(shù)據(jù)，耦合多源信息，研究城市化對水文經(jīng)過的影響機(jī)理，總結(jié)城市水循環(huán)規(guī)律；基于城市典型土壤入滲觀測、不同類型海綿設(shè)施與組合及不同尺度集水區(qū)產(chǎn)匯流觀測實(shí)驗(yàn)，研究城市不同下墊面產(chǎn)匯流規(guī)律；結(jié)合衛(wèi)星、航空和低空無人機(jī)等多源遙感數(shù)據(jù)，探究城市不透水面空間分布特征對城市產(chǎn)匯流規(guī)律及其響應(yīng)機(jī)制的影響；結(jié)合遙感數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、城市河網(wǎng)水系和排水系統(tǒng)資料，分析城市排水系統(tǒng)和河湖水系演變規(guī)律，研究城市不透水面水力連通性和河湖連通性對城市產(chǎn)匯流經(jīng)過的影響。〔3〕城市綜合水系統(tǒng)模型。城市水文學(xué)的研究對象是城市水文循環(huán)經(jīng)過及華而不實(shí)的各項水文要素，隨著城市化建設(shè)的推進(jìn)，城市水問題呈現(xiàn)出愈加復(fù)雜和綜合性的特征。因而，應(yīng)基于城市產(chǎn)匯流理論和涉水多學(xué)科理論方式方法，針對復(fù)雜城市下墊面條件下的自然水循環(huán)和社會水循環(huán)經(jīng)過，構(gòu)建城市綜合水系統(tǒng)模型，對水量經(jīng)過、水質(zhì)變化、水生態(tài)演變和水資源安全及其互相之間的影響進(jìn)行模擬。在水文方面，重點(diǎn)研究城市及圍繞城市的自然流域的地表徑流構(gòu)成、蒸發(fā)和下滲，地下水的變化、陸表沉積物污染物的產(chǎn)生和遷移經(jīng)過，氣候、土壤、植被變化的水文響應(yīng)，構(gòu)建水文模型；在水動力學(xué)方面，重點(diǎn)研究水在管道、渠道、道路、坑塘濕地、河流湖泊中的運(yùn)動及洪澇經(jīng)過，也包括水在土壤中的復(fù)雜動態(tài)浸透經(jīng)過，構(gòu)建水動力學(xué)模型；在生態(tài)環(huán)境方面，重點(diǎn)研究水域中的沉積物和污染物擴(kuò)散沉積經(jīng)過，水對陸地的侵蝕經(jīng)過，水生物多樣性、生態(tài)棲息地完好性與水環(huán)境因子的響應(yīng)關(guān)系，構(gòu)建城市生態(tài)/環(huán)境水文模型；在城市雨洪利用管理方面，重點(diǎn)研究雨水處理設(shè)施優(yōu)化布局、雨水收集與處理技術(shù)、雨水污染控制方式方法、雨水資源化利用效率、水景觀構(gòu)建與維護(hù)，構(gòu)建城市雨洪利用模型。4結(jié)束語當(dāng)代城市水文學(xué)研究已近甲子之年，圍繞城市排水系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計、城市化水文效應(yīng)、城市雨洪經(jīng)過、雨污處理與利用等方面，基于城市流域氣象水文觀測、長時間水文序列分析、水文模型模擬等研究方式方法，借助多源遙感、數(shù)據(jù)同化、高性能計算和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，開展了大量的研究，構(gòu)成了較為完善的城市水文學(xué)基礎(chǔ)理論和研究方式方法。國外隨著雨洪利用設(shè)施的廣泛使用，構(gòu)建了一套先進(jìn)的城市雨洪管理與利用體系。我們國家創(chuàng)始海綿城市建設(shè)，力求構(gòu)建合適中國國情的雨洪管理利用體系，但當(dāng)下仍存在缺乏之處，如城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不完備、水文氣象監(jiān)測較為薄弱、海綿城市建設(shè)的基礎(chǔ)水文學(xué)理論不成熟、城市水文模型開發(fā)與維護(hù)不系統(tǒng)等，我們國家城市水文學(xué)研究仍面臨眾多挑戰(zhàn)，應(yīng)盡快借鑒和改良國外技術(shù)與方式方法，加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究和模型、數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)。除此之外，國內(nèi)外城市水文學(xué)研究也面臨一些問題，如氣候變化條件下水文一致性發(fā)生重大改變，城市區(qū)域水文經(jīng)過面臨氣候變化與城市化雙重環(huán)境變化問題；由于城市系統(tǒng)與水系統(tǒng)復(fù)雜的互相作用，城市水問題呈現(xiàn)愈加復(fù)雜的特征。在將來的城市水文學(xué)研究中，應(yīng)依托先進(jìn)理論和科學(xué)技術(shù)，進(jìn)一步加強(qiáng)氣象水文和多種要素觀測體系建設(shè)、加強(qiáng)多種來源數(shù)據(jù)同化和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、加強(qiáng)多學(xué)科理論穿插研究，構(gòu)建綜合性水系統(tǒng)研究方式方法，全面認(rèn)識城市水循環(huán)和生態(tài)、環(huán)境、水資源等涉水領(lǐng)域響應(yīng)經(jīng)過，為構(gòu)建可持續(xù)城市生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)提供理論支持。以下為參考文獻(xiàn)[1]中國2021年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報[J].中國統(tǒng)計，2021〔3〕:7-20.[2]UnitedNations.WorldUrbanizationProspects:The2020Revision-Highlights[R].NewYork,UnitedNations,DepartmentofEconomicandSocialAffairs,PopulationDivision.2020.[3]王浩，梅超，劉家宏海綿城市系統(tǒng)構(gòu)建形式[J].水利學(xué)報，2021,48〔9〕:1009-1014,1022.[4]張建云，王銀堂，胡慶芳，等海綿城市建設(shè)有關(guān)問題討論[J].水科學(xué)進(jìn)展，2021,27〔6〕:793-799.[5]ECKARTK,MCPHEEZ,BOLISETTIT.Performanceandimplementationoflowimpactdevelopment-Areview[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2021,607:413-432.[6]LIUY,ENGELBA,FLANAGANDC,etal.Areviewoneffectivenessofbestmanagementpracticesinimprov-inghydrologyandwaterquality:Needsandopportunities[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2021,601:580-593.[7]TEDOLDID,CHEBBOG,PIERLOTD,etal.ImpactofrunoffinfiltrationoncontaminantaccumulationandtransportinthesollfilitermediaofSustainableUrbanDrainageSystems:Aliteraturereview[J].ScienceoftheTo-talEnvironment,2021,569:904-926.[8]NGUYENTT,NGOHH,GUOW,etal.Implementationofaspecificurbanwatermanagement-SpongeCity[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2021,652:147-162.[9]徐宗學(xué)，程濤，任梅芳。城市看海何時休一-兼論海綿城市功能與作用[J].中國防汛抗旱，2021,27:64-66.[10]劉昌明，張永勇，王中根，等維護(hù)良性水循環(huán)的城鎮(zhèn)化LID形式：海綿城市規(guī)劃方式方法與技術(shù)初步討論[J].自然資源學(xué)報，2021,31〔5〕:719-731.[11]左其亭。我們國家海綿城市建設(shè)中的水科學(xué)難題[J.水資源保衛(wèi)，2021,32〔4〕:21-26.[12]夏軍，衛(wèi)，王強(qiáng)，等海綿城市建設(shè)中若干水文學(xué)問題的研討[J].水資源保衛(wèi)，2021,33〔1〕：1-8.[13]HALLMJ.UrbanHydrology[M].London:ElsevierAppliedSciencePublishers,1984.[14]張建云，宋曉猛，王國慶，等變化環(huán)境下城市水文學(xué)的發(fā)展與挑戰(zhàn)---I.城市水文效應(yīng)[J].水科學(xué)進(jìn)展，2020,25〔4〕:594-605.[15]ZHONGS,QIANY,ZHAOC,etal.AcasestudyofurbanizationimpactonsummerprecipitationintheGreaterBejingMetropolitanArea:Urbanheatislandversusaerosoleffects[J].JournalofGeophysicalResearch:Atmo-spheres,2021,120〔20〕:10903-10914.[16]KUGJ-S,AHNM-S.ImpactofurbanizationonrecenttemperatureandprecipitationtrendsintheKoreanPenin-sula[J].Asia-PacificJournalofAtmosphericSciences,2020,49:151-159.[17]ROSENFELDD.Suppressionofrainandsnowbyurbanandindustrialairpollution[J]Science,2000,287:1793-1796.[18]KAUFMANNRK,SETOKC,SCHNEIDERA,etal.Climateresponsetorapidurbangrowth:evidenceofahu-man-inducedprecipitationdeficit[J].JournalofClimate,2007,20:2299-2306.[19]WANGX,WANGZ,QIY,etal.EffectofurbanizationonthewinterprecipitationdistributioninBeijingArea[J].ScienceinChinaSeriesD:EarthSciences,2018,52:250-256.[20]DOWCL,DEWALLEDR.TrendsinevaporationandBowenratioonurbanizingwatershedsineasternUnitedStates[J].WaterResourcesResearch,2000,36:1835-1843.[21]許有鵬，石怡，都金康秦淮河流域城市化對水文水資源影響[C]/首屆中國湖泊論壇論文集。2018.[22]周琳。北京市城市蒸散發(fā)研究[D].北京：清華大學(xué)，2021.[23]CHENGT,XUZX,HONGSY,etal.Floodriskzoningbyusing2DHydrodynamicmodeling:AcasestudyinJinancity[J].MathematicalProblemsinEngineering,2021,DOI:10.1155/2021/5659197.[24]CHENW,HUANGG,ZHANGH,etal.Urbaninundationresponsetorainstormpatternswithacoupledhydro-dynamicmodel:AcasestudyinHaidianIsland,China[J].JournalofHydrology,2021,564:1022-1035.[25]趙剛，史蓉，龐博，等。快速城市化對產(chǎn)匯流影響的研究：以涼水河流域?yàn)槔齕J].x水力發(fā)電學(xué)報，2021,35〔5〕:55-64.[26]BONNEAUJ,FLETCHERTD,COSTELLOEJF,etal.Wheredoesinfiltratedstormwaterg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n)化建設(shè)經(jīng)過中推廣和應(yīng)用低影響開發(fā)建設(shè)形式，保障海綿城市建設(shè)的順利開展。同年12月，住建部、財政部、水利部三部委聯(lián)合啟動了全國首批海綿城市建設(shè)試點(diǎn)城市申報工作，西咸新區(qū)憑借良好的區(qū)位示范效應(yīng)以及已開展多年的低影響開發(fā)研究與實(shí)踐基礎(chǔ)，成為西北地區(qū)唯一入選的試點(diǎn)城市。2021年10月，辦公廳發(fā)布(關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見〕，要求綜合采取滲、滯、蓄、凈、用、排等措施，將70%的降雨就地消納和利用，到2020年，城市建成區(qū)20%以上的面積到達(dá)目的要求；到2030年，城市建成區(qū)80%以上的面積到達(dá)目的要求[1].海綿城市建設(shè)在國內(nèi)處于起步和探尋求索階段，關(guān)于海綿城市的內(nèi)涵以及怎樣因地制宜開展海綿城市的建設(shè)仍存在較多的爭議，需要結(jié)合實(shí)際建設(shè)進(jìn)一步深切進(jìn)入討論和研究，各地區(qū)也通過海綿城市的試點(diǎn)建設(shè)積極總結(jié)經(jīng)歷體驗(yàn)和教訓(xùn)。本文以西咸新區(qū)為例，討論西北地區(qū)海綿城市建設(shè)的施行策略和控制重點(diǎn)，為其他類似地區(qū)的海綿城市建設(shè)提供參考和借鑒。2西咸新區(qū)大概情況西咸新區(qū)位于陜西省西安市和咸陽市建成區(qū)之間，轄空港新城、灃東新城、秦漢新城、灃西新城、涇河新城等五個組團(tuán)。屬溫帶大陸性季風(fēng)型半干旱、半濕潤氣候區(qū)。夏季炎熱多雨，冬季嚴(yán)寒枯燥，四季干、濕、冷、暖分明。根據(jù)鄰近的秦都區(qū)國家基本氣象站1960-2020年日最大降雨量和1981-2018年月平均降雨量的統(tǒng)計分析，西咸新區(qū)多年平均降雨量約520mm,華而不實(shí)，7-9月降雨量占全年降雨量的50%左右，且夏季降水多以暴雨形式出現(xiàn)，易造成洪、澇和水土流失等自然災(zāi)禍。西咸新區(qū)是我們國家首個以創(chuàng)新城市發(fā)展方式為主題的國家級新區(qū)，被賦予建設(shè)絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶重要支點(diǎn)、我們國家向西開放重要樞紐、西部大開發(fā)新引擎和中華特點(diǎn)新型城鎮(zhèn)化范例的歷史責(zé)任。2020年以來，西咸新區(qū)將海綿城市建設(shè)作為創(chuàng)新城市發(fā)展方式的重要著力點(diǎn)和突破口，根據(jù)低影響開發(fā)理念開展海綿城市建設(shè)探尋求索和實(shí)踐。3海綿城市內(nèi)涵海綿城市，從字面上能夠理解為像海綿一樣的城市。海綿具有良好的吸水、持水、釋水的水力特性，在城市中則詳細(xì)表現(xiàn)為下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水釋放并加以利用。通過自然途徑與人工措施的結(jié)合，在保障城市排水防澇安全的前提下，最大限度地實(shí)現(xiàn)雨水在城市區(qū)域的積存、浸透和凈化，促進(jìn)雨水資源的利用和生態(tài)環(huán)境保衛(wèi)[2,3].海綿城市是一種以雨水綜合管控為出發(fā)點(diǎn)的城市建設(shè)形式，是統(tǒng)籌解決水資源、水環(huán)境、水安全等水系統(tǒng)問題的重要措施和手段，其核心的技術(shù)內(nèi)容是低影響開發(fā)〔LID〕。相較于國外提出的最佳管理措施〔BMP〕、可持續(xù)排水系統(tǒng)〔SUDS〕、水敏感城市〔watersensitiveurbandesign,WSUD〕等雨水管理方式，海綿城市在關(guān)注雨水管控的基礎(chǔ)上，同時強(qiáng)調(diào)對城市原有生態(tài)系統(tǒng)的維持和修復(fù)，使城市在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)禍等方面具有良好的彈性.4西咸新區(qū)海綿城市建設(shè)4.1建設(shè)目的根據(jù)(指南〕中我們國家大陸地區(qū)年徑流總量控制率分區(qū)，西咸新區(qū)位于Ⅱ區(qū)，年徑流總量控制率目的為80%85%.綜合考慮西咸新區(qū)降雨特征、土壤性質(zhì)、建筑密度等因素，結(jié)合已有規(guī)劃和研究[4],確定年徑流總量控制率目的為80%.通過搜集統(tǒng)計秦都區(qū)國家氣象站近30年的日降雨〔不包括降雪〕資料，扣除資料中小于2mm的數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計處理，得出當(dāng)設(shè)計降雨量為15.9mm時，小于該降雨量的降雨總量占總降雨量的80%〔圖1〕，故年徑流總量控制率80%對應(yīng)的設(shè)計降雨量為15.9mm,即西咸新區(qū)要實(shí)現(xiàn)80%年徑流總量控制率的目的，海綿城市各項設(shè)施需包容單位面積用地上不低于15.9mm的降雨量。4.2指標(biāo)分解海綿城市建設(shè)指標(biāo)的分解是落實(shí)年徑流總量控制率的重要環(huán)節(jié)，是將總量控制目的分解至排水分區(qū)、開發(fā)地塊及海綿設(shè)施等不同層次的設(shè)計和控制指標(biāo)的關(guān)鍵步驟，分解后的指標(biāo)能夠有效地指導(dǎo)海綿城市設(shè)施詳細(xì)的建設(shè)和施行，同時也為后期施行方案的考核評估提供了數(shù)據(jù)根據(jù)。下面以西咸新區(qū)海綿城市建設(shè)試點(diǎn)區(qū)域的1號排水分區(qū)為例，介紹指標(biāo)分解的方式方法和步驟〔表1〕?！?〕排水分區(qū)年徑流總量控制率目的初步分解。根據(jù)排水分區(qū)的規(guī)劃用地性質(zhì)、綠地數(shù)量、末端控制設(shè)施規(guī)模等，將西咸新區(qū)年徑流總量控制率80%初步分解至不同的排水分區(qū)。〔2〕地塊年徑流總量控制率目的初步分解。以控制性具體規(guī)劃中每個地塊為單元，按不同用地性質(zhì)對各地塊目的進(jìn)行初步設(shè)定，保證地塊控制容積之和等于分區(qū)總控制容積?！?〕地塊建設(shè)控制指標(biāo)初步設(shè)定。設(shè)定各類地塊具體控制指標(biāo)，包括下沉式綠地〔生態(tài)滯留設(shè)施〕的建設(shè)比例，可浸透地面面積比例，生態(tài)綠色屋頂覆蓋比例，不透水下墊面徑流控制比例等?！?〕道路指標(biāo)初步設(shè)定。鑒于道路的特殊性，其控制指標(biāo)不宜設(shè)置過高，一般應(yīng)比地塊的指標(biāo)低。道路建設(shè)控制指標(biāo)包括下沉式綠地〔生態(tài)滯留設(shè)施〕的建設(shè)比例，人行道透水鋪裝的建設(shè)比例等?！?〕搭建SWMM模型。利用SWMM軟件，基于地塊、道路、集中調(diào)蓄設(shè)施和規(guī)劃管網(wǎng)構(gòu)建水力模型進(jìn)行仿真模擬，計算地塊年徑流總量控制率能否能夠到達(dá)初步設(shè)定的值。根據(jù)計算結(jié)果，結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，根據(jù)總體最優(yōu)化的原則調(diào)整地塊和道路建設(shè)控制指標(biāo)，直至到達(dá)采用最少的設(shè)施知足示范區(qū)80%年徑流總量控制率的結(jié)果。圖1西咸新區(qū)多年降雨資料統(tǒng)計規(guī)律Fig.1RainfallpatternsofXixianNewAreainpastdecades〔6〕各級指標(biāo)最終確定。利用優(yōu)化后的模擬結(jié)果得到每個地塊的控制指標(biāo)及目的，對每個分區(qū)內(nèi)的各地塊指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)平均，得到各分區(qū)的控制指標(biāo)和目的。通過以上步驟，將西咸新區(qū)年徑流總量控制率80%的目的，逐步分解至各排水分區(qū)、控規(guī)地塊及海綿設(shè)施。在指標(biāo)分解經(jīng)過中，需要注意下面重點(diǎn)：舊城更新項目〔道路〕目的和指標(biāo)低于新建項目〔道路〕；按已出讓地塊考慮到協(xié)調(diào)難度，目的和指標(biāo)低于未出讓地塊；地塊控制指標(biāo)應(yīng)與控規(guī)確定的建筑覆蓋率、綠地率、容積率等相協(xié)調(diào)[5].4.3建設(shè)策略西咸新區(qū)作為西北地區(qū)的典型城市，屬于半干旱、半濕潤氣候區(qū)，具有降雨量較少、水資源短缺、砂質(zhì)土層較多、土壤浸透系數(shù)較大等水文地質(zhì)特征。在構(gòu)建海綿城市的建設(shè)體系經(jīng)過中，必須結(jié)合本地特點(diǎn)，因地制宜解決城市發(fā)展經(jīng)過中存在的水系統(tǒng)問題?！?〕生態(tài)優(yōu)先，強(qiáng)化生態(tài)保衛(wèi)區(qū)的管控和內(nèi)涵修養(yǎng)。最大限度地保衛(wèi)原有河流、湖泊、濕地、坑塘、溝渠等水生態(tài)敏感區(qū)，留有足夠內(nèi)涵修養(yǎng)水源、應(yīng)對較大強(qiáng)度降雨的林地、草地、湖泊、濕地，維持城市開發(fā)前的自然水文特征[6].以秦嶺生態(tài)區(qū)、渭河干支流、渭北淺山丘陵生態(tài)區(qū)為骨干，以自然保衛(wèi)區(qū)、林地、大遺址為基本要素，延續(xù)區(qū)域生態(tài)格局，構(gòu)建兩帶、三廊、多綠楔的生態(tài)安全格局。構(gòu)建城市發(fā)展與自然生態(tài)、田塬水系相結(jié)合的生態(tài)綠地系統(tǒng)，主要包括生態(tài)公園綠地、道路附屬綠地、生態(tài)防護(hù)綠地、特色農(nóng)田、濱水生態(tài)綠地等類別。在知足綠地系統(tǒng)生態(tài)景觀、游憩空間、碳匯、隔離帶等基本功能的條件下，合理預(yù)留或創(chuàng)造空間條件，對綠地本身及周邊硬質(zhì)化地面的雨水徑流進(jìn)行滲、滯、蓄、凈等處理，并與城市傳統(tǒng)雨水排放系統(tǒng)、超標(biāo)雨水排放系統(tǒng)進(jìn)行銜接〔表2〕?！?〕節(jié)水為重，通過非常規(guī)水利用緩解水資源壓力。西咸新區(qū)屬于嚴(yán)重缺水地區(qū)，亟需通過海綿城市建設(shè)提高非常規(guī)水資源利用比例，以直接回用或者間接內(nèi)涵修養(yǎng)的方式，緩解水資源壓力。采取以地下水和地表水為主，適時利用中水和雨水資源的水資源配置方式，將開源與節(jié)流并重，通過蓄住天上水、攔住過境水、保衛(wèi)地下水、開發(fā)再生水的水資源利用策略，使水資源得到優(yōu)化配置、循環(huán)利用，知足區(qū)域生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水〔圖2〕。西咸新區(qū)當(dāng)前的城市用水均來自地下水，結(jié)合西咸新區(qū)土壤浸透系數(shù)較大的特征，采用低影響開發(fā)設(shè)施中的滲井技術(shù)，將雨水回灌至地下以補(bǔ)充地下水，緩解地下水位逐年下降的趨勢，構(gòu)成地下水庫。表1西咸新區(qū)海綿城市建設(shè)試點(diǎn)1號排水分區(qū)指標(biāo)分解結(jié)果示意Tab.1Targetdecompositionresultof1#drainagepisioninXixianNewArea〔3〕系統(tǒng)治水，修復(fù)并發(fā)揮山水林田湖的綜合生態(tài)效益。山水林田湖是一個生命共同體，以海綿城市建設(shè)為載體，統(tǒng)籌山水林田湖建設(shè)，最大限度修復(fù)水體水系和優(yōu)化生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)綜合生態(tài)效益最大化。建立從源頭到中途再到末端的雨水徑流管理形式，立足現(xiàn)在狀況，從單純依靠城市排水設(shè)施外排雨水向城市雨洪全經(jīng)過管理轉(zhuǎn)變，遵循源頭控制、中途蓄滯、末端排放的原則，構(gòu)建低影響開發(fā)規(guī)劃、雨水排水系統(tǒng)規(guī)劃、城市內(nèi)澇防治規(guī)劃三位一體的城市排水〔雨水〕防澇綜合規(guī)劃體系，建立低影響開發(fā)、雨水排水系統(tǒng)與內(nèi)澇防治系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，互相協(xié)作保障西咸新區(qū)有效應(yīng)對50年一遇暴雨?！?〕研究先行，因地制宜探尋求索西北地區(qū)的海綿城市技術(shù)。加強(qiáng)對低影響開發(fā)設(shè)施的理論研究，確定在西北地區(qū)的土壤、降雨、水質(zhì)、水量等條件下，各項低影響開發(fā)設(shè)施對城市雨水徑流水量水質(zhì)的調(diào)控效果、設(shè)計和運(yùn)行參數(shù)，為低影響開發(fā)的本地化應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。以干濕分明地區(qū)的雨水調(diào)蓄、民間傳統(tǒng)設(shè)計方式方法的傳承等為重點(diǎn)，探尋求索適用于西北地區(qū)的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。研究實(shí)踐雙側(cè)收集滯滲、單側(cè)收集存蓄、分段收集凈化三種道路收水方式，為道路低影響開發(fā)設(shè)計提供指導(dǎo)?！?〕規(guī)劃引領(lǐng)，各級城市規(guī)劃中加強(qiáng)海綿城市管控。城市規(guī)劃是落實(shí)海綿城市建設(shè)的詳細(xì)載體，規(guī)劃部門則是海綿城市相關(guān)規(guī)劃編制的執(zhí)行部門，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮規(guī)劃的先導(dǎo)作用，將海綿城市的建設(shè)目的、控制指標(biāo)及設(shè)計指引等，分解落實(shí)至不同層面的城市規(guī)劃中，對低影響開發(fā)設(shè)施的布局、規(guī)模、用地等進(jìn)行全面的規(guī)劃管控，為海綿城市下一層次的方案設(shè)計、建設(shè)施工以及運(yùn)營維護(hù)提供指導(dǎo)和根據(jù)。圖2西咸新區(qū)水資源綜合利用示意Fig.2ComprehensiveutilizationofwaterresourcesinXixianNewArea在城市總體規(guī)劃層面，應(yīng)當(dāng)在規(guī)劃方式方法和理念上進(jìn)行創(chuàng)新，結(jié)合規(guī)劃區(qū)的本地條件，開展低影響開發(fā)適宜性的專題研究，確定年徑流總量控制率目的和對應(yīng)的設(shè)計降雨量，明確海綿城市建設(shè)的總體施行策略和重點(diǎn)發(fā)展片區(qū)。在具體規(guī)劃層面，應(yīng)當(dāng)對總體規(guī)劃及上層次規(guī)劃確定的海綿城市建設(shè)目的進(jìn)行分解和細(xì)化，結(jié)合建筑覆蓋度、容積率、綠化覆蓋率等約束性控制指標(biāo)，提出各地塊的徑流總量控制率、綠地下沉比例、透水鋪裝比例、綠色屋頂比例等控制指標(biāo)，納入地塊規(guī)劃設(shè)計重點(diǎn)。在專項規(guī)劃層面，道路、豎向、綠地、排水防澇、水系等規(guī)劃應(yīng)當(dāng)與海綿城市建設(shè)的相關(guān)要求進(jìn)行銜接，規(guī)劃確定的低影響開發(fā)設(shè)施應(yīng)在相應(yīng)的專項規(guī)劃中予以落實(shí)和布局[7].5西北地區(qū)海綿城市建設(shè)探尋求索〔1〕西北濕陷性黃土地區(qū)的低影響開發(fā)。表2西咸新區(qū)綠地系統(tǒng)低影響開發(fā)指標(biāo)Tab.2LIDindexofgreenspacesysteminXixianNewArea濕陷性黃土是一種特殊性質(zhì)的