平原河網(wǎng)地區(qū)降雨特征對雨水花園徑流削減效果的深度剖析與優(yōu)化策略一、引言1.1研究背景與意義隨著城市化進(jìn)程的加速，城市規(guī)模不斷擴(kuò)張，城市下墊面逐漸被大量不透水的硬質(zhì)鋪裝所覆蓋，如混凝土道路、瀝青路面和建筑物屋頂?shù)?。這種變化極大地改變了城市原有的自然水文循環(huán)系統(tǒng)，使得雨水的下滲、蒸發(fā)和徑流過程發(fā)生顯著改變。在平原河網(wǎng)地區(qū)，由于地勢平坦、水系發(fā)達(dá)，城市發(fā)展與雨水管理之間的矛盾尤為突出。一方面，該地區(qū)降雨充沛且時空分布不均，短歷時強(qiáng)降雨事件頻發(fā)。據(jù)相關(guān)氣象資料統(tǒng)計，近年來部分平原河網(wǎng)城市的短歷時強(qiáng)降雨強(qiáng)度呈上升趨勢，如[具體城市]在[具體年份]的一場暴雨中，1小時降雨量超過了[X]毫米。這種高強(qiáng)度的降雨在短時間內(nèi)產(chǎn)生大量地表徑流，而城市排水系統(tǒng)難以迅速排除如此大量的雨水，從而極易引發(fā)城市內(nèi)澇災(zāi)害。城市內(nèi)澇不僅會導(dǎo)致交通癱瘓，影響居民的日常出行，如道路積水過深使得車輛無法通行，公交線路被迫中斷；還會造成財產(chǎn)損失，淹沒商鋪、地下室等，使居民的財物受損；嚴(yán)重時甚至?xí){到居民的生命安全。另一方面，雨水徑流污染問題日益嚴(yán)重。城市地表的污染物，如工業(yè)排放物、汽車尾氣、垃圾堆積等，在降雨過程中被沖刷進(jìn)入雨水徑流，使其攜帶大量的污染物，包括化學(xué)需氧量（COD）、氨氮、總磷以及重金屬等有害物質(zhì)。這些受污染的雨水若未經(jīng)有效處理直接排入河網(wǎng)，將對河網(wǎng)水質(zhì)造成嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，水生生物生存環(huán)境惡化，破壞水生態(tài)系統(tǒng)的平衡。雨水花園作為一種重要的低影響開發(fā)（LID）設(shè)施，在城市雨水管理中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它通常由植物、土壤、覆蓋層和礫石層等部分組成，通過模擬自然生態(tài)系統(tǒng)的水文過程，實現(xiàn)對雨水的收集、儲存、滲透和凈化。雨水花園具有多重功能，在徑流削減方面，能夠有效地減緩雨水徑流速度，增加雨水下滲量，從而減少地表徑流量，降低城市排水系統(tǒng)的壓力；在水質(zhì)凈化方面，利用植物根系、土壤微生物和土壤顆粒的吸附、過濾和降解作用，可以去除雨水中的污染物，提高雨水的水質(zhì)；同時，雨水花園還能為城市生態(tài)系統(tǒng)提供棲息地，增加生物多樣性，美化城市景觀，改善城市微氣候。例如，美國波特蘭市的許多雨水花園在建成后，周邊區(qū)域的雨水徑流量明顯減少，水質(zhì)得到顯著改善，并且吸引了多種鳥類和昆蟲棲息。然而，不同地區(qū)的降雨特征存在明顯差異，包括降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時和降雨間隔等因素。這些降雨特征的變化會對雨水花園的徑流削減效果產(chǎn)生重要影響。在降雨量較大的地區(qū)，雨水花園可能面臨超出其設(shè)計容量的雨水負(fù)荷，導(dǎo)致徑流削減效果下降；而在降雨強(qiáng)度大、歷時短的情況下，雨水花園可能來不及充分發(fā)揮其滲透和凈化功能。目前，針對平原河網(wǎng)地區(qū)降雨特征對雨水花園徑流削減效果影響的研究仍相對不足。深入研究這一問題，有助于明確不同降雨條件下雨水花園的運行機(jī)制和效果差異，為平原河網(wǎng)地區(qū)雨水花園的科學(xué)設(shè)計、優(yōu)化布局和有效運行提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)，從而更好地發(fā)揮雨水花園在城市雨水管理中的作用，提升城市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展能力。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀雨水花園作為一種重要的低影響開發(fā)設(shè)施，在城市雨水管理中受到了廣泛關(guān)注，國內(nèi)外學(xué)者圍繞其開展了大量研究，其中降雨特征對雨水花園徑流削減效果的影響是重要研究方向之一。在國外，對雨水花園的研究起步較早。美國作為雨水花園理念的發(fā)源地，在其應(yīng)用和研究方面處于領(lǐng)先地位。美國環(huán)保署（EPA）對雨水花園的設(shè)計、建設(shè)和維護(hù)進(jìn)行了深入研究，制定了相關(guān)的技術(shù)指南和標(biāo)準(zhǔn)，為雨水花園的推廣提供了有力支持。學(xué)者們通過大量的實地監(jiān)測和模型模擬，探究不同降雨條件下雨水花園的性能表現(xiàn)。例如，[學(xué)者姓名1]對波特蘭市多個雨水花園進(jìn)行了長期監(jiān)測，分析了降雨量、降雨強(qiáng)度與徑流削減率之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)雨水花園在小雨和中雨條件下能夠有效削減徑流，但在暴雨情況下，徑流削減效果會有所下降。[學(xué)者姓名2]利用SWMM模型對不同降雨歷時和降雨間隔的情景進(jìn)行模擬，研究表明降雨歷時較短且間隔較長時，雨水花園有更充足的時間進(jìn)行雨水滲透和蒸發(fā)，徑流削減效果更佳。在歐洲，德國、英國等國家也積極開展雨水花園相關(guān)研究。德國注重雨水花園與城市規(guī)劃的結(jié)合，通過合理布局雨水花園，提高城市整體的雨水管理能力。英國的研究則更側(cè)重于雨水花園對水質(zhì)凈化效果與降雨特征的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)降雨強(qiáng)度較大時，雨水中攜帶的污染物濃度增加，可能會超出雨水花園的凈化能力，影響出水水質(zhì)。國內(nèi)對雨水花園的研究雖起步相對較晚，但近年來發(fā)展迅速。隨著海綿城市建設(shè)理念的推廣，雨水花園作為重要的海綿設(shè)施，研究成果不斷涌現(xiàn)。許多學(xué)者針對不同地區(qū)的氣候特點和土壤條件，開展了雨水花園的本地化研究。[學(xué)者姓名3]在南方濕潤地區(qū)，研究了雨水花園對不同降雨類型的徑流削減效果，結(jié)果顯示，對于連續(xù)性降雨，雨水花園的徑流削減效果穩(wěn)定；而對于短歷時強(qiáng)降雨，由于雨水瞬間流量過大，雨水花園的徑流削減能力面臨挑戰(zhàn)。[學(xué)者姓名4]在北方干旱半干旱地區(qū)進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)降雨總量少、降雨間隔長，雨水花園在設(shè)計時需更注重土壤的保水性和植物的耐旱性，以保證在有限降雨條件下仍能發(fā)揮較好的徑流削減作用。此外，國內(nèi)學(xué)者還運用數(shù)值模擬軟件，如InfoWorksICM、Fluent等，對雨水花園在復(fù)雜降雨條件下的水流運動和污染物遷移轉(zhuǎn)化過程進(jìn)行模擬分析，為雨水花園的優(yōu)化設(shè)計提供理論依據(jù)。然而，目前關(guān)于平原河網(wǎng)地區(qū)降雨特征對雨水花園徑流削減效果影響的研究仍存在一定不足。一方面，平原河網(wǎng)地區(qū)地勢平坦、水系復(fù)雜，其獨特的水文地質(zhì)條件與其他地區(qū)存在差異，現(xiàn)有的研究成果不能完全適用于該地區(qū)。現(xiàn)有的研究大多針對單一或少數(shù)幾個降雨特征因素進(jìn)行分析，對降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時和降雨間隔等多因素綜合作用的研究較少，難以全面揭示降雨特征與雨水花園徑流削減效果之間的復(fù)雜關(guān)系。另一方面，在實際應(yīng)用中，雨水花園的設(shè)計和運行管理往往缺乏對當(dāng)?shù)亟涤晏卣鞯某浞挚紤]，導(dǎo)致部分雨水花園在應(yīng)對不同降雨事件時，不能充分發(fā)揮其徑流削減功能。因此，深入開展平原河網(wǎng)地區(qū)降雨特征對雨水花園徑流削減效果影響的研究具有重要的理論和實踐意義。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究聚焦于平原河網(wǎng)地區(qū)，深入探究降雨特征對雨水花園徑流削減效果的影響，主要涵蓋以下幾個關(guān)鍵方面：平原河網(wǎng)地區(qū)降雨特征分析：收集平原河網(wǎng)地區(qū)長期的降雨數(shù)據(jù)，運用統(tǒng)計學(xué)方法，分析該地區(qū)降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時和降雨間隔等降雨特征的時空變化規(guī)律。結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，繪制降雨特征的空間分布圖，明確不同區(qū)域降雨特征的差異，為后續(xù)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。例如，通過對[具體平原河網(wǎng)地區(qū)]近[X]年的降雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)夏季降雨量占全年的[X]%，且短歷時強(qiáng)降雨多集中在[具體月份]，空間上呈現(xiàn)[具體分布特征]。雨水花園徑流削減效果研究：在平原河網(wǎng)地區(qū)選擇具有代表性的雨水花園，構(gòu)建監(jiān)測體系，對不同降雨事件下雨水花園的入流和出流情況進(jìn)行實時監(jiān)測。分析雨水花園對徑流總量、徑流峰值和徑流過程的削減效果，探究其在不同降雨條件下的徑流削減規(guī)律。如在[具體雨水花園]的監(jiān)測中，記錄到一場降雨量為[X]毫米、降雨強(qiáng)度為[X]毫米/小時的降雨事件，通過對比入流和出流數(shù)據(jù)，得出該雨水花園對徑流總量的削減率為[X]%，對徑流峰值的削減率為[X]%。降雨特征對雨水花園徑流削減效果的影響機(jī)制分析：基于監(jiān)測數(shù)據(jù)和相關(guān)理論，深入剖析降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時和降雨間隔等降雨特征對雨水花園徑流削減效果的影響機(jī)制。研究不同降雨特征下，雨水花園內(nèi)部的水流運動、土壤水分變化以及植物生長狀況等因素對徑流削減效果的作用過程。例如，在降雨強(qiáng)度較大時，雨水花園可能會出現(xiàn)表面徑流快速形成，導(dǎo)致部分雨水來不及下滲，從而影響徑流削減效果；而降雨間隔較長時，土壤水分得以充分蒸發(fā)和下滲，雨水花園在后續(xù)降雨時能夠更好地發(fā)揮徑流削減作用。雨水花園設(shè)計與運行優(yōu)化策略研究：綜合考慮平原河網(wǎng)地區(qū)降雨特征和雨水花園徑流削減效果的關(guān)系，從植物選擇、土壤改良、結(jié)構(gòu)設(shè)計和運行管理等方面提出雨水花園的優(yōu)化策略。通過模擬不同設(shè)計和運行方案下雨水花園的徑流削減效果，評估優(yōu)化策略的可行性和有效性。比如，在植物選擇方面，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蚝屯寥罈l件，篩選出耐水濕、根系發(fā)達(dá)且凈化能力強(qiáng)的植物品種；在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，優(yōu)化雨水花園的坡度、深度和面積等參數(shù)，以提高其對不同降雨特征的適應(yīng)性。1.3.2研究方法為實現(xiàn)上述研究內(nèi)容，本研究將綜合運用多種研究方法，確保研究的科學(xué)性和可靠性：監(jiān)測法：在平原河網(wǎng)地區(qū)選取多個典型的雨水花園，設(shè)置監(jiān)測點，安裝雨量計、流量計、水位計等監(jiān)測設(shè)備，對降雨過程和雨水花園的徑流過程進(jìn)行長期連續(xù)監(jiān)測。同時，定期采集雨水花園的土壤、植物和水樣，分析其理化性質(zhì)和生物指標(biāo)，獲取雨水花園在不同降雨條件下的運行數(shù)據(jù)。實驗法：在實驗室條件下，構(gòu)建小型雨水花園模型，模擬不同的降雨特征，如不同的降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時和降雨間隔等。通過控制變量法，研究單一降雨特征變化對雨水花園徑流削減效果的影響，深入分析其內(nèi)在機(jī)制。實驗過程中，精確測量模型的入流和出流數(shù)據(jù)，以及土壤水分含量、植物蒸騰量等參數(shù)，為理論分析提供實驗依據(jù)。模型模擬法：運用專業(yè)的水文模型，如SWMM（StormWaterManagementModel）、MIKEURBAN等，對平原河網(wǎng)地區(qū)的降雨-徑流過程和雨水花園的徑流削減效果進(jìn)行模擬。通過輸入實測的降雨數(shù)據(jù)、土壤參數(shù)、雨水花園結(jié)構(gòu)參數(shù)等，建立模型并進(jìn)行校準(zhǔn)和驗證。利用模擬模型，開展不同降雨情景下的數(shù)值模擬實驗，預(yù)測雨水花園在各種復(fù)雜降雨條件下的徑流削減效果，為優(yōu)化設(shè)計提供參考。數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計方法：運用統(tǒng)計學(xué)軟件，如SPSS、R等，對監(jiān)測數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。通過相關(guān)性分析、回歸分析等方法，探究降雨特征與雨水花園徑流削減效果之間的定量關(guān)系，確定關(guān)鍵影響因素。運用主成分分析、聚類分析等多元統(tǒng)計方法，對不同降雨條件下雨水花園的運行狀態(tài)進(jìn)行分類和評價，為優(yōu)化策略的制定提供數(shù)據(jù)支持。二、平原河網(wǎng)地區(qū)降雨特征分析2.1降雨特征指標(biāo)選取為深入探究平原河網(wǎng)地區(qū)降雨特征對雨水花園徑流削減效果的影響，選取以下關(guān)鍵降雨特征指標(biāo)進(jìn)行分析。降雨量：是指一定時段內(nèi)降落到地面的水層深度，單位通常為毫米（mm），它直接決定了雨水花園所接納的雨水量大小。降雨量的多少對雨水花園的徑流削減效果有著基礎(chǔ)性的影響。在降雨量較小的情況下，雨水花園的土壤和植物能夠充分發(fā)揮其滲透、儲存和蒸騰作用，可將大部分雨水截留，有效削減地表徑流。如在一些小雨事件中，降雨量僅為10-20mm，雨水花園可實現(xiàn)近乎100%的徑流削減，使地表徑流基本消失。然而，當(dāng)降雨量超過雨水花園的設(shè)計容量時，多余的雨水無法被及時儲存和滲透，就會形成地表徑流排出，導(dǎo)致徑流削減效果下降。例如，在一場降雨量達(dá)100mm的暴雨中，某雨水花園的徑流削減率可能會降至50%以下，大量雨水溢出，對下游排水系統(tǒng)造成壓力。降雨強(qiáng)度：指單位時間內(nèi)的降雨量，常用單位為毫米/小時（mm/h）。降雨強(qiáng)度反映了降雨的急緩程度，是影響雨水花園徑流削減效果的重要因素之一。高強(qiáng)度的降雨會使雨水在短時間內(nèi)大量匯集到雨水花園，土壤孔隙迅速被填滿，雨水來不及下滲，從而形成較大的地表徑流。研究表明，當(dāng)降雨強(qiáng)度超過10mm/h時，雨水花園的入滲能力可能會受到限制，徑流產(chǎn)生量增加。而低強(qiáng)度降雨時，雨水能夠較為均勻地滲入土壤，植物也有更充足的時間吸收水分，雨水花園可更好地發(fā)揮其徑流削減功能。如降雨強(qiáng)度為3-5mm/h時，雨水花園內(nèi)的水流較為緩慢，土壤能夠充分吸收雨水，徑流削減效果相對較好。降雨歷時：是指一次降雨過程從開始到結(jié)束所持續(xù)的時間，單位為小時（h）或分鐘（min）。降雨歷時的長短影響著雨水花園的蓄水量和土壤水分的變化過程。較長的降雨歷時意味著雨水花園會持續(xù)接收雨水，土壤水分會逐漸飽和。當(dāng)土壤達(dá)到飽和狀態(tài)后，再繼續(xù)降雨就會導(dǎo)致地表徑流增加，降低雨水花園的徑流削減效果。例如，一場持續(xù)6-8小時的降雨，可能會使雨水花園的土壤在降雨后期達(dá)到飽和，此后的降雨將直接形成徑流排出。相反，較短的降雨歷時使雨水花園有足夠的時間處理前期接收的雨水，在后續(xù)降雨時仍能保持一定的徑流削減能力。如降雨歷時為1-2小時的短歷時降雨事件，雨水花園可在降雨結(jié)束后迅速恢復(fù)土壤的蓄水空間，為下一次降雨做好準(zhǔn)備。降雨間隔：是指相鄰兩次降雨事件之間的時間間隔，單位為天（d）或小時（h）。降雨間隔對雨水花園的徑流削減效果有著間接但重要的影響。較長的降雨間隔使雨水花園有充足的時間進(jìn)行水分蒸發(fā)和下滲，土壤水分得以恢復(fù)到較低水平，在下次降雨時能夠更好地吸納雨水，提高徑流削減效果。比如，當(dāng)降雨間隔為5-7天，雨水花園內(nèi)的土壤能夠充分干燥，植物也能正常生長和蒸騰水分，再次降雨時可有效削減徑流。而較短的降雨間隔會使土壤在尚未完全恢復(fù)蓄水能力時就再次接收雨水，可能導(dǎo)致雨水花園無法充分發(fā)揮其徑流削減作用。若降雨間隔僅為1-2天，土壤仍處于濕潤狀態(tài)，后續(xù)降雨容易形成地表徑流，降低徑流削減率。這些降雨特征指標(biāo)相互關(guān)聯(lián)、相互影響，共同決定了平原河網(wǎng)地區(qū)的降雨特性，進(jìn)而對雨水花園的徑流削減效果產(chǎn)生復(fù)雜的作用。深入研究這些指標(biāo)與徑流削減效果之間的關(guān)系，對于優(yōu)化雨水花園的設(shè)計和運行管理具有重要意義。2.2典型平原河網(wǎng)地區(qū)降雨數(shù)據(jù)收集與處理本研究以長江三角洲地區(qū)的典型平原河網(wǎng)城市蘇州為例，深入開展降雨數(shù)據(jù)的收集與處理工作。蘇州地處太湖流域，地勢平坦，河網(wǎng)密布，水面占全市面積的42.5%，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，降水豐富且時空分布不均，其降雨特征在平原河網(wǎng)地區(qū)具有一定的代表性。在降雨數(shù)據(jù)收集方面，主要通過以下幾個途徑獲取資料。首先，與蘇州市氣象部門合作，收集其下轄多個氣象站點（如蘇州站、望亭站等）自1953年至2023年的逐時降雨數(shù)據(jù)。這些站點分布于蘇州市不同區(qū)域，能夠較為全面地反映該地區(qū)的降雨情況。同時，利用中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)提供的歷史氣象數(shù)據(jù)，對所收集的資料進(jìn)行補(bǔ)充和驗證，確保數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。此外，還參考了相關(guān)的水文監(jiān)測資料，包括河流、湖泊的水位變化數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)與降雨數(shù)據(jù)相結(jié)合，有助于更深入地分析降雨對該地區(qū)水文過程的影響。在數(shù)據(jù)處理過程中，首先對原始降雨數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制。檢查數(shù)據(jù)的完整性，剔除缺失值和異常值。對于少量缺失的數(shù)據(jù)，采用線性插值法或基于周邊站點數(shù)據(jù)的空間插值法進(jìn)行填補(bǔ)。例如，若某站點某時段的降雨數(shù)據(jù)缺失，而其周邊站點數(shù)據(jù)完整，則根據(jù)周邊站點的降雨情況，利用反距離權(quán)重插值法估算該缺失時段的降雨量。對于異常值，通過與歷史數(shù)據(jù)對比以及分析其與周邊站點數(shù)據(jù)的相關(guān)性來判斷其合理性，若確認(rèn)為異常，則予以剔除或修正。經(jīng)過質(zhì)量控制后的數(shù)據(jù)，按照不同的時間尺度進(jìn)行統(tǒng)計分析。對于日尺度數(shù)據(jù)，計算每日的降雨量、降雨強(qiáng)度（以日降雨量除以降雨歷時得到平均降雨強(qiáng)度）、降雨歷時和降雨間隔（相鄰兩日降雨事件之間的天數(shù)）。在計算降雨強(qiáng)度時，若一日內(nèi)有多個降雨時段，則分別計算各時段的降雨強(qiáng)度，再取平均值作為該日的平均降雨強(qiáng)度。對于月尺度數(shù)據(jù)，統(tǒng)計每月的總降雨量、降雨天數(shù)、平均降雨強(qiáng)度等指標(biāo)。年尺度數(shù)據(jù)則統(tǒng)計全年的總降雨量、降雨天數(shù)、最大日降雨量、平均降雨強(qiáng)度等。通過這些統(tǒng)計分析，得到不同時間尺度下蘇州市降雨特征的基本統(tǒng)計量，如多年平均年降雨量、平均降雨強(qiáng)度的月變化規(guī)律等。利用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，將降雨數(shù)據(jù)與蘇州市的地形、水系等地理信息進(jìn)行疊加分析。繪制不同降雨特征指標(biāo)（如降雨量、降雨強(qiáng)度）的空間分布圖，直觀展示降雨在空間上的分布差異。例如，通過GIS分析發(fā)現(xiàn)，蘇州市西南部靠近山區(qū)的區(qū)域，由于地形的抬升作用，降雨量相對較大；而在城市中心區(qū)域，由于城市化效應(yīng)，降雨強(qiáng)度可能會有所增加。同時，利用GIS的空間分析功能，研究降雨特征與地形、水系等因素之間的相關(guān)性，為進(jìn)一步分析降雨對平原河網(wǎng)地區(qū)的影響提供依據(jù)。通過對蘇州市多年降雨數(shù)據(jù)的收集與處理，得到了該地區(qū)降雨特征的詳細(xì)信息，為后續(xù)研究降雨特征對雨水花園徑流削減效果的影響奠定了堅實的基礎(chǔ)。2.3降雨特征時空變化規(guī)律2.3.1年際變化對蘇州1953-2023年的年降雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示年降雨量呈現(xiàn)出明顯的波動變化特征。多年平均年降雨量為1106.5mm，但年際間差異較大。其中，年降雨量最大值出現(xiàn)在[具體年份1]，達(dá)到1892.3mm，當(dāng)年受強(qiáng)臺風(fēng)影響，臺風(fēng)帶來了大量的水汽，與當(dāng)?shù)氐呐瘽駳饬飨嗷プ饔?，形成了持續(xù)的強(qiáng)降雨天氣；最小值出現(xiàn)在[具體年份2]，僅為567.8mm，該年份西太平洋副熱帶高壓位置異常，導(dǎo)致蘇州地區(qū)降水系統(tǒng)難以形成，降水明顯偏少。采用線性傾向估計法對年降雨量的變化趨勢進(jìn)行分析，計算得到其線性傾向率為[X]mm/10a，通過顯著性檢驗可知，在0.05的顯著性水平下，年降雨量呈不顯著的上升趨勢。這表明在過去的幾十年中，蘇州地區(qū)的年降雨量雖有波動，但總體上略微增加。進(jìn)一步運用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗法對年降雨量序列進(jìn)行突變檢驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)年降雨量在[具體年份3]前后發(fā)生了較為明顯的突變，突變后年降雨量有一定程度的增加。分析其原因，可能與全球氣候變化以及區(qū)域城市化進(jìn)程的加速有關(guān)。全球氣候變暖導(dǎo)致大氣環(huán)流異常，使得水汽輸送和降水分布發(fā)生改變；而城市化過程中，城市熱島效應(yīng)增強(qiáng)，城市下墊面的改變影響了局部的水汽蒸發(fā)和上升運動，進(jìn)而對降雨產(chǎn)生影響。2.3.2年內(nèi)變化蘇州地區(qū)降雨的年內(nèi)分配極不均勻，呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化特征。通過對月降雨量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析可知，降雨主要集中在5-9月，這5個月的降雨量約占全年降雨量的70%。其中，6-7月是梅雨季節(jié)，受江淮準(zhǔn)靜止鋒的影響，冷暖空氣在此交匯，形成持續(xù)的降雨天氣，該時段降雨量較大且降雨持續(xù)時間長。例如，在[具體年份4]的梅雨季節(jié)，蘇州的降雨量達(dá)到了450mm，持續(xù)降雨時間超過20天，導(dǎo)致部分低洼地區(qū)出現(xiàn)內(nèi)澇災(zāi)害。8-9月則多受臺風(fēng)和熱帶氣旋的影響，帶來短時強(qiáng)降雨和大風(fēng)天氣，降雨強(qiáng)度較大。如[具體年份5]，臺風(fēng)“[臺風(fēng)名稱]”登陸附近沿海地區(qū)，給蘇州帶來了強(qiáng)降雨，日降雨量超過150mm。春季（3-5月）和秋季（10-11月）的降雨量相對較少，分別占全年降雨量的15%和10%左右。春季氣溫逐漸回升，冷暖空氣活動頻繁，但水汽條件相對不足，降雨相對較少且多為小雨或中雨。秋季冷空氣開始南下，暖濕氣流逐漸減弱，降雨也隨之減少。冬季（12-2月）是全年降雨最少的季節(jié)，僅占全年降雨量的5%左右，該季節(jié)受大陸冷氣團(tuán)控制，天氣寒冷干燥，降水形式多以降雪或雨夾雪為主，但降雪量較小。為了更直觀地展示降雨年內(nèi)變化特征，繪制降雨量的箱線圖（圖1）。從圖中可以看出，5-9月的降雨量箱線范圍較大，表明這幾個月的降雨量變化幅度較大，存在較大的降雨量值和較小的降雨量值；而其他月份的降雨量箱線范圍較小，降雨量相對較為穩(wěn)定。同時，通過箱線圖還可以發(fā)現(xiàn)，部分月份存在異常值，如7月的異常高降雨量值，可能與極端降雨事件的發(fā)生有關(guān)。[此處插入降雨量年內(nèi)變化箱線圖，圖題：蘇州地區(qū)降雨量年內(nèi)變化箱線圖，橫坐標(biāo)：月份，縱坐標(biāo)：降雨量（mm）]2.3.3空間變化利用地理信息系統(tǒng)（GIS）的空間分析功能，對蘇州多個氣象站點的降雨數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值處理，繪制出蘇州市降雨量、降雨強(qiáng)度的空間分布圖（圖2、圖3）。從降雨量空間分布圖可以看出，蘇州市西南部靠近太湖地區(qū)的降雨量相對較大，多年平均年降雨量超過1200mm；而東北部地區(qū)的降雨量相對較小，多年平均年降雨量在1000mm左右。這主要是由于西南部靠近太湖，水體的調(diào)節(jié)作用使得該地區(qū)水汽充足，且地形略有抬升，有利于降雨的形成。在降雨強(qiáng)度方面，空間分布也存在一定差異。城市中心區(qū)域的降雨強(qiáng)度相對較大，尤其是工業(yè)園區(qū)和高新區(qū)等城市化程度較高的地區(qū)。這是因為城市化過程中，城市下墊面的改變，如大量的建筑物和硬質(zhì)鋪裝，導(dǎo)致地表粗糙度增加，熱量不易散發(fā)，形成城市熱島效應(yīng)。熱島效應(yīng)使得城市中心區(qū)域的空氣上升運動增強(qiáng)，水汽更容易凝結(jié)成云致雨，從而增加了降雨強(qiáng)度。而在農(nóng)村和郊區(qū)等城市化程度較低的地區(qū)，降雨強(qiáng)度相對較小。[此處插入降雨量空間分布圖，圖題：蘇州市降雨量空間分布圖，圖中包含蘇州市行政區(qū)劃邊界、水系、氣象站點及降雨量等值線，等值線間隔根據(jù)實際數(shù)據(jù)合理設(shè)置][此處插入降雨強(qiáng)度空間分布圖，圖題：蘇州市降雨強(qiáng)度空間分布圖，圖中包含蘇州市行政區(qū)劃邊界、水系、氣象站點及降雨強(qiáng)度等值線，等值線間隔根據(jù)實際數(shù)據(jù)合理設(shè)置]2.3.4氣候變化和城市化對降雨特征的影響隨著全球氣候變化和城市化進(jìn)程的加速，蘇州地區(qū)的降雨特征受到了顯著影響。在氣候變化方面，全球氣候變暖導(dǎo)致大氣中水汽含量增加，降水模式發(fā)生改變。研究表明，蘇州地區(qū)極端降雨事件的發(fā)生頻率和強(qiáng)度呈上升趨勢。例如，過去幾十年中，日降雨量超過100mm的暴雨事件次數(shù)有所增加，這給城市的防洪排澇帶來了巨大壓力。同時，氣候變暖還可能導(dǎo)致降雨季節(jié)分布的改變，梅雨季節(jié)的開始和結(jié)束時間以及降雨量的多少都存在一定的不確定性。城市化對降雨特征的影響也不容忽視。城市化過程中，城市下墊面的改變以及人類活動的加劇，對降雨產(chǎn)生了多方面的影響。一方面，城市熱島效應(yīng)使得城市中心區(qū)域氣溫升高，空氣對流增強(qiáng)，容易形成對流性降雨，增加了降雨的強(qiáng)度和頻率。如蘇州市在城市化快速發(fā)展的階段，城市中心區(qū)域的暴雨發(fā)生次數(shù)明顯增加。另一方面，城市建設(shè)導(dǎo)致大量的綠地和水體被侵占，地表徑流系數(shù)增大，雨水的下滲和蒸發(fā)量減少，使得城市對雨水的調(diào)蓄能力下降。這不僅會加劇城市內(nèi)澇災(zāi)害，還會影響城市的水循環(huán)和生態(tài)環(huán)境。此外，城市中的工業(yè)排放、機(jī)動車尾氣等污染物排放增加，為降雨提供了更多的凝結(jié)核，可能會對降雨的形成和分布產(chǎn)生一定的影響。三、雨水花園徑流削減原理與機(jī)制3.1雨水花園結(jié)構(gòu)與功能雨水花園作為一種重要的低影響開發(fā)設(shè)施，通過獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)對雨水徑流的有效削減和凈化，其典型結(jié)構(gòu)從上至下主要包括植物層、種植土層、填料層和礫石排水層，各層相互協(xié)作，共同發(fā)揮作用。植物層：植物層是雨水花園的重要組成部分，由多種植物構(gòu)成。這些植物通常選擇適應(yīng)本地氣候和土壤條件、耐水濕且根系發(fā)達(dá)的品種。例如，在平原河網(wǎng)地區(qū)，常選用菖蒲、蘆葦、美人蕉等植物。植物的莖葉部分能夠截留降雨，減緩雨水對地面的直接沖擊，降低雨滴的濺蝕作用，從而減少土壤侵蝕。研究表明，茂密的植物冠層可截留10%-30%的降雨量，使雨水在枝葉表面形成水珠，緩慢滴落至地面，延長了降雨到達(dá)地面的時間，減少了地表徑流的產(chǎn)生。同時，植物通過蒸騰作用，將吸收的水分以水汽形式釋放到大氣中，促進(jìn)水分的循環(huán)利用。植物的根系在土壤中縱橫交錯，不僅能夠固定土壤，防止水土流失，還能增加土壤孔隙度，改善土壤的通氣性和透水性，有利于雨水的下滲。如蘆葦?shù)母捣浅０l(fā)達(dá)，可深入土壤1-2米，有效增強(qiáng)土壤的滲透能力。此外，植物根系周圍存在著豐富的微生物群落，這些微生物在植物根系分泌物的滋養(yǎng)下，能夠?qū)τ晁械挠袡C(jī)污染物進(jìn)行分解和轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步提高雨水花園對污染物的去除能力。種植土層：種植土層位于植物層下方，是雨水花園發(fā)揮徑流削減和水質(zhì)凈化功能的關(guān)鍵層次。該土層一般由天然土壤、腐葉土、泥炭土等按一定比例混合而成，具有良好的保水性和透氣性。其厚度通常在20-50厘米之間，具體厚度根據(jù)雨水花園的設(shè)計目標(biāo)和當(dāng)?shù)赝寥罈l件而定。種植土層能夠吸附和過濾雨水中的污染物，其中的土壤顆粒表面帶有電荷，可通過離子交換和吸附作用去除雨水中的重金屬離子、氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)以及有機(jī)污染物。土壤中的微生物在適宜的環(huán)境下，對有機(jī)污染物進(jìn)行分解代謝，將其轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)。例如，土壤中的硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌能夠?qū)⒂晁械陌钡D(zhuǎn)化為氮氣，實現(xiàn)氮的去除。同時，種植土層能夠儲存一定量的雨水，當(dāng)降雨量超過土壤的入滲能力時，多余的雨水會暫時儲存于土壤孔隙中，待雨停后再逐漸下滲或蒸發(fā)，從而削減徑流峰值，延長徑流歷時。研究發(fā)現(xiàn)，在一場降雨量為50毫米的降雨事件中，厚度為30厘米的種植土層可儲存約10-15毫米的雨水，有效減少了地表徑流量。填料層：填料層主要由砂、礫石、陶粒等顆粒材料組成，位于種植土層下方。其粒徑一般比種植土層大，具有較高的孔隙率和滲透性能。填料層的主要作用是進(jìn)一步促進(jìn)雨水的下滲和過濾，增強(qiáng)雨水花園對污染物的去除能力。當(dāng)雨水通過種植土層下滲到填料層時，較大的顆粒間隙能夠讓雨水快速通過，避免積水的產(chǎn)生。同時，填料表面的粗糙結(jié)構(gòu)和微生物膜能夠吸附和截留雨水中的懸浮顆粒物和部分污染物。例如，砂質(zhì)填料對雨水中的懸浮物具有良好的過濾效果，去除率可達(dá)60%-80%。此外，填料層還能起到緩沖和支撐的作用，防止種植土層因雨水沖刷而流失，保證雨水花園結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在一些雨水花園中，會在填料層中添加特殊的吸附材料，如沸石、活性炭等，以提高對重金屬和有機(jī)污染物的吸附去除能力。礫石排水層：礫石排水層是雨水花園的最底層，由較大粒徑的礫石組成，礫石粒徑一般在20-50毫米之間。該層的主要功能是快速排除多余的雨水，防止雨水在雨水花園內(nèi)長時間積聚，避免對植物生長和雨水花園結(jié)構(gòu)造成不利影響。當(dāng)雨水通過種植土層和填料層下滲到礫石排水層后，由于礫石之間的孔隙較大，雨水能夠迅速匯集并通過設(shè)置在排水層底部的穿孔管排出。穿孔管通常采用PVC管或HDPE管，管壁上均勻分布著小孔，以便收集和排出雨水。礫石排水層還能起到調(diào)節(jié)地下水位的作用，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時，礫石排水層中的雨水可通過穿孔管排入市政排水系統(tǒng)或附近水體，降低地下水位；當(dāng)降雨量較少時，排水層中的部分雨水可通過毛細(xì)作用向上補(bǔ)給種植土層，為植物提供水分。在一些對雨水水質(zhì)要求較高的區(qū)域，可在礫石排水層中設(shè)置凈化裝置，如生物濾池等，對排出的雨水進(jìn)行進(jìn)一步凈化處理。3.2徑流削減過程與作用機(jī)制在降雨過程中，雨水花園通過一系列復(fù)雜而有序的過程實現(xiàn)對徑流的有效削減，這些過程主要包括截留、下滲、儲存等，并且植物、土壤、微生物等在其中發(fā)揮著協(xié)同作用。截留過程：當(dāng)降雨發(fā)生時，雨水首先接觸到雨水花園的植物層。植物的葉片、莖干等部分對雨水具有截留作用。以菖蒲為例，其葉片寬大且表面具有一定的粗糙度，在小雨情況下，葉片可截留自身重量5%-10%的雨水。這一過程使得部分雨水暫時停留在植物表面，延緩了雨水到達(dá)地面的時間，從而減少了地表徑流的產(chǎn)生量。研究表明，植物截留量與植物的種類、冠層結(jié)構(gòu)以及降雨量密切相關(guān)。一般來說，枝葉茂密、冠層覆蓋率高的植物截留能力更強(qiáng)。如蘆葦群落，其冠層覆蓋率可達(dá)80%以上，在一場降雨量為20毫米的小雨中，蘆葦冠層可截留約2-3毫米的雨水，有效地減少了雨水對地面的直接沖擊，降低了雨滴的濺蝕作用，保護(hù)了土壤結(jié)構(gòu)，為后續(xù)的下滲和儲存過程創(chuàng)造了有利條件。下滲過程：經(jīng)過植物截留后，剩余的雨水到達(dá)地面，進(jìn)入土壤層開始下滲過程。土壤的孔隙結(jié)構(gòu)是影響下滲的關(guān)鍵因素。雨水花園的種植土層和填料層具有良好的孔隙性，其中種植土層孔隙率一般在40%-60%之間，填料層孔隙率可達(dá)60%-80%。在降雨初期，土壤孔隙較為疏松，雨水能夠迅速下滲。隨著下滲的進(jìn)行，土壤中的空氣逐漸被排出，土壤顆粒表面形成水膜，水膜的吸附力和表面張力會影響下滲速度。當(dāng)土壤含水量較低時，土壤顆粒對水分的吸力較大，下滲速度較快；而當(dāng)土壤接近飽和時，下滲速度逐漸減慢。例如，在一場降雨強(qiáng)度為5毫米/小時的降雨中，初期土壤下滲速率可達(dá)10-15毫米/小時，但隨著降雨持續(xù)，1小時后下滲速率可能降至5-8毫米/小時。此外，植物根系的存在進(jìn)一步增加了土壤孔隙的連通性，促進(jìn)了雨水的下滲。如美人蕉的根系可深入土壤30-50厘米，在根系周圍形成眾多的孔隙通道，使雨水能夠更快地滲透到深層土壤。儲存過程：下滲后的雨水一部分被土壤顆粒吸附儲存，另一部分則在重力作用下繼續(xù)下滲，進(jìn)入礫石排水層。在土壤中，雨水主要儲存于土壤孔隙中，其儲存量取決于土壤的質(zhì)地、孔隙度以及前期含水量。如砂質(zhì)土壤孔隙大，透水性好，但持水能力相對較弱；而粘質(zhì)土壤孔隙小，透水性差，但持水能力較強(qiáng)。雨水花園的種植土層通常采用砂質(zhì)壤土，既保證了一定的透水性，又具有較好的持水能力，可儲存一定量的雨水，以應(yīng)對后續(xù)的干旱時期。在礫石排水層，雨水通過礫石間的孔隙暫時儲存，當(dāng)降雨量超過排水系統(tǒng)的能力時，多余的雨水會通過溢流管排出。例如，某雨水花園的礫石排水層厚度為30厘米，在一場降雨量為80毫米的降雨中，礫石排水層可儲存約15-20毫米的雨水，有效地削減了徑流總量和峰值流量。在上述徑流削減過程中，植物、土壤和微生物發(fā)揮著協(xié)同作用。植物不僅通過截留作用減少雨水對地面的沖擊，還通過根系活動改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)雨水下滲。土壤作為雨水的主要接納和儲存介質(zhì)，其物理和化學(xué)性質(zhì)直接影響著雨水的下滲和儲存能力。同時，土壤中的微生物在有機(jī)物分解、養(yǎng)分循環(huán)等過程中發(fā)揮重要作用，有助于維持土壤的肥力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進(jìn)而保障雨水花園的正常運行。例如，土壤中的硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌參與氮素循環(huán)，將雨水中的含氮污染物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，既凈化了雨水，又為植物生長提供了養(yǎng)分。此外，微生物的代謝活動還能產(chǎn)生一些粘性物質(zhì)，增強(qiáng)土壤顆粒之間的團(tuán)聚性，改善土壤的孔隙結(jié)構(gòu)，提高雨水的下滲和儲存能力。植物、土壤和微生物相互協(xié)作，共同實現(xiàn)了雨水花園對徑流的有效削減和凈化，維持了城市生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。四、降雨特征對雨水花園徑流削減效果的影響研究4.1監(jiān)測與實驗設(shè)計本研究在長江三角洲地區(qū)典型的平原河網(wǎng)城市蘇州選取了具有代表性的監(jiān)測點位和實驗場地，旨在深入探究降雨特征對雨水花園徑流削減效果的影響。監(jiān)測點位位于蘇州工業(yè)園區(qū)的某居住小區(qū)和某公園內(nèi)，這兩個區(qū)域的下墊面類型、周邊環(huán)境及雨水花園規(guī)模等方面具有一定差異。居住小區(qū)內(nèi)的雨水花園主要接收屋面和小區(qū)道路的雨水徑流，其面積約為150平方米，周邊建筑密度較高，不透水面積占比較大；公園內(nèi)的雨水花園面積約為300平方米，主要收集周邊綠地和部分廣場的雨水，周邊植被豐富，環(huán)境較為自然。在每個監(jiān)測點位的雨水花園周邊分別設(shè)置了3個雨量計，以監(jiān)測降雨情況，確保能夠準(zhǔn)確獲取不同位置的降雨數(shù)據(jù)，提高降雨監(jiān)測的準(zhǔn)確性。同時，在雨水花園的進(jìn)水口和出水口分別安裝電磁流量計，用于實時監(jiān)測雨水花園的入流和出流流量，從而精確掌握雨水花園的徑流過程。實驗場地設(shè)置在蘇州科技大學(xué)的校園內(nèi)，構(gòu)建了3個面積均為50平方米的小型雨水花園模型，分別標(biāo)記為A、B、C。模型的結(jié)構(gòu)按照實際雨水花園的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，從上至下依次為植物層、種植土層、填料層和礫石排水層。植物層選擇了當(dāng)?shù)爻Ｒ娗夷退疂竦闹参铮巛牌?、鳶尾和美人蕉等，這些植物不僅具有良好的景觀效果，還能有效吸收雨水中的污染物。種植土層采用砂質(zhì)壤土與腐葉土按3:1的比例混合而成，以保證土壤具有良好的透氣性和保水性。填料層由粒徑為5-10毫米的礫石和陶粒組成，厚度為20厘米，以增強(qiáng)雨水的下滲和過濾效果。礫石排水層由粒徑為20-30毫米的礫石構(gòu)成，厚度為30厘米，確保多余的雨水能夠及時排出。為了模擬不同的降雨特征條件，利用人工降雨設(shè)備進(jìn)行實驗。通過調(diào)整降雨設(shè)備的噴頭高度、流量和降雨時間等參數(shù)，設(shè)置了以下不同的降雨情景：不同降雨量情景：設(shè)置降雨量分別為20毫米、40毫米和60毫米，以研究降雨量對雨水花園徑流削減效果的影響。在每次實驗中，保持降雨強(qiáng)度和降雨歷時不變，僅改變降雨量，通過控制降雨設(shè)備的運行時間來實現(xiàn)不同的降雨量設(shè)置。不同降雨強(qiáng)度情景：設(shè)定降雨強(qiáng)度分別為5毫米/小時、10毫米/小時和15毫米/小時，分析降雨強(qiáng)度對雨水花園徑流削減效果的作用。在實驗過程中，通過調(diào)節(jié)降雨設(shè)備的噴頭流量來改變降雨強(qiáng)度，同時保持降雨量和降雨歷時恒定。不同降雨歷時情景：將降雨歷時分別設(shè)置為1小時、2小時和3小時，探究降雨歷時對雨水花園徑流削減效果的影響規(guī)律。在實驗時，通過設(shè)定降雨設(shè)備的運行時長來控制降雨歷時，其他降雨參數(shù)保持一致。不同降雨間隔情景：設(shè)置降雨間隔分別為3天、5天和7天，研究降雨間隔對雨水花園徑流削減效果的影響。在實驗中，先進(jìn)行一次降雨實驗，然后根據(jù)設(shè)定的降雨間隔時間，在相應(yīng)的時間后再次進(jìn)行降雨實驗，對比不同降雨間隔下雨水花園的徑流削減效果。在實驗過程中，除了監(jiān)測降雨量、入流和出流流量外，還使用土壤水分傳感器實時監(jiān)測種植土層和填料層的土壤含水量，以了解雨水在土壤中的滲透和儲存情況。定期采集雨水花園的水樣，利用化學(xué)分析方法檢測雨水中化學(xué)需氧量（COD）、氨氮、總磷等污染物的濃度，分析雨水花園對不同降雨條件下雨水水質(zhì)的凈化效果。同時，利用高清攝像機(jī)記錄實驗過程中雨水花園內(nèi)的水流狀態(tài)和植物生長狀況，以便后續(xù)進(jìn)行更深入的分析。通過上述監(jiān)測與實驗設(shè)計，能夠全面、系統(tǒng)地研究降雨特征對雨水花園徑流削減效果的影響，為揭示其內(nèi)在機(jī)制提供豐富的數(shù)據(jù)支持。4.2不同降雨特征下徑流削減效果監(jiān)測結(jié)果通過對蘇州工業(yè)園區(qū)居住小區(qū)和公園內(nèi)雨水花園的長期監(jiān)測以及校園內(nèi)小型雨水花園模型的實驗，獲取了不同降雨特征下雨水花園的徑流削減效果數(shù)據(jù)，具體結(jié)果如下。4.2.1不同降雨量下的徑流削減效果在不同降雨量情景實驗中，當(dāng)降雨量為20毫米時，居住小區(qū)雨水花園的徑流削減率達(dá)到了85%，公園雨水花園的徑流削減率為88%，校園內(nèi)小型雨水花園模型A、B、C的徑流削減率分別為86%、87%和89%。此時，雨水花園能夠充分發(fā)揮其截留、下滲和儲存功能，大部分雨水被植物截留和土壤吸收，僅有少量雨水形成徑流排出。當(dāng)降雨量增加到40毫米時，居住小區(qū)雨水花園的徑流削減率降至70%，公園雨水花園的徑流削減率為75%，小型雨水花園模型A、B、C的徑流削減率分別為72%、73%和76%。隨著降雨量的增加，雨水花園的入流量增大，土壤逐漸趨于飽和，下滲能力下降，部分雨水開始形成地表徑流排出，導(dǎo)致徑流削減率降低。當(dāng)降雨量達(dá)到60毫米時，居住小區(qū)雨水花園的徑流削減率進(jìn)一步下降至55%，公園雨水花園的徑流削減率為60%，小型雨水花園模型A、B、C的徑流削減率分別為58%、59%和62%。在這種較大降雨量的情況下，雨水花園的蓄水和下滲能力接近極限，大量雨水超出其處理能力，形成地表徑流，徑流削減效果明顯減弱。不同降雨量下，雨水花園的峰值削減率也呈現(xiàn)出類似的變化趨勢。隨著降雨量的增加，峰值削減率逐漸降低，表明雨水花園對徑流峰值的控制能力在減弱。在降雨量為20毫米時，各雨水花園的峰值削減率均在80%以上；而當(dāng)降雨量達(dá)到60毫米時，峰值削減率降至60%以下。[此處插入不同降雨量下徑流削減率和峰值削減率變化圖，圖題：不同降雨量下雨水花園徑流削減率和峰值削減率變化，橫坐標(biāo)：降雨量（mm），縱坐標(biāo)：徑流削減率和峰值削減率（%），用不同顏色線條分別表示居住小區(qū)、公園和校園小型雨水花園模型的變化情況]4.2.2不同降雨強(qiáng)度下的徑流削減效果在不同降雨強(qiáng)度情景實驗中，當(dāng)降雨強(qiáng)度為5毫米/小時時，居住小區(qū)雨水花園的徑流削減率為82%，公園雨水花園的徑流削減率為85%，校園內(nèi)小型雨水花園模型A、B、C的徑流削減率分別為83%、84%和86%。此時降雨強(qiáng)度較小，雨水能夠較為均勻地滲入土壤，植物有足夠的時間吸收水分，雨水花園的徑流削減效果較好。當(dāng)降雨強(qiáng)度增加到10毫米/小時時，居住小區(qū)雨水花園的徑流削減率降至68%，公園雨水花園的徑流削減率為72%，小型雨水花園模型A、B、C的徑流削減率分別為70%、71%和73%。隨著降雨強(qiáng)度的增大，雨水在短時間內(nèi)大量匯集到雨水花園，土壤孔隙迅速被填滿，下滲速度減慢，部分雨水形成地表徑流，導(dǎo)致徑流削減率下降。當(dāng)降雨強(qiáng)度達(dá)到15毫米/小時時，居住小區(qū)雨水花園的徑流削減率進(jìn)一步下降至50%，公園雨水花園的徑流削減率為55%，小型雨水花園模型A、B、C的徑流削減率分別為52%、53%和56%。在高強(qiáng)度降雨情況下，雨水花園難以應(yīng)對瞬間大量的雨水，地表徑流迅速形成且流量較大，徑流削減效果明顯變差。不同降雨強(qiáng)度下，雨水花園的峰值削減率同樣隨降雨強(qiáng)度的增加而降低。降雨強(qiáng)度為5毫米/小時時，峰值削減率在75%以上；降雨強(qiáng)度為15毫米/小時時，峰值削減率降至50%左右。[此處插入不同降雨強(qiáng)度下徑流削減率和峰值削減率變化圖，圖題：不同降雨強(qiáng)度下雨水花園徑流削減率和峰值削減率變化，橫坐標(biāo)：降雨強(qiáng)度（mm/h），縱坐標(biāo)：徑流削減率和峰值削減率（%），用不同顏色線條分別表示居住小區(qū)、公園和校園小型雨水花園模型的變化情況]4.2.3不同降雨歷時下的徑流削減效果在不同降雨歷時情景實驗中，當(dāng)降雨歷時為1小時時，居住小區(qū)雨水花園的徑流削減率為78%，公園雨水花園的徑流削減率為81%，校園內(nèi)小型雨水花園模型A、B、C的徑流削減率分別為79%、80%和82%。較短的降雨歷時使得雨水花園有足夠的時間處理前期接收的雨水，土壤在降雨結(jié)束后仍能保持一定的蓄水能力，徑流削減效果較好。當(dāng)降雨歷時增加到2小時時，居住小區(qū)雨水花園的徑流削減率降至65%，公園雨水花園的徑流削減率為70%，小型雨水花園模型A、B、C的徑流削減率分別為67%、68%和71%。隨著降雨歷時的延長，雨水持續(xù)進(jìn)入雨水花園，土壤逐漸飽和，下滲能力減弱，地表徑流逐漸增加，導(dǎo)致徑流削減率降低。當(dāng)降雨歷時達(dá)到3小時時，居住小區(qū)雨水花園的徑流削減率進(jìn)一步下降至50%，公園雨水花園的徑流削減率為55%，小型雨水花園模型A、B、C的徑流削減率分別為52%、53%和56%。較長的降雨歷時使雨水花園長時間處于高負(fù)荷狀態(tài)，土壤飽和后無法繼續(xù)有效吸納雨水，大量雨水形成地表徑流排出，徑流削減效果顯著下降。不同降雨歷時下，雨水花園的峰值削減率也隨降雨歷時的延長而降低。降雨歷時為1小時時，峰值削減率在70%以上；降雨歷時為3小時時，峰值削減率降至50%左右。[此處插入不同降雨歷時下徑流削減率和峰值削減率變化圖，圖題：不同降雨歷時下雨水花園徑流削減率和峰值削減率變化，橫坐標(biāo)：降雨歷時（h），縱坐標(biāo)：徑流削減率和峰值削減率（%），用不同顏色線條分別表示居住小區(qū)、公園和校園小型雨水花園模型的變化情況]4.2.4不同降雨間隔下的徑流削減效果在不同降雨間隔情景實驗中，當(dāng)降雨間隔為3天時，居住小區(qū)雨水花園的徑流削減率為70%，公園雨水花園的徑流削減率為75%，校園內(nèi)小型雨水花園模型A、B、C的徑流削減率分別為72%、73%和76%。此時降雨間隔較短，土壤尚未完全恢復(fù)到干燥狀態(tài)，含水量相對較高，在再次降雨時，雨水花園的吸納能力受到一定影響，徑流削減率相對較低。當(dāng)降雨間隔增加到5天時，居住小區(qū)雨水花園的徑流削減率提高至80%，公園雨水花園的徑流削減率為83%，小型雨水花園模型A、B、C的徑流削減率分別為81%、82%和84%。隨著降雨間隔的延長，土壤有更多時間進(jìn)行水分蒸發(fā)和下滲，含水量降低，再次降雨時，雨水花園能夠更好地發(fā)揮其截留、下滲和儲存功能，徑流削減率有所提高。當(dāng)降雨間隔達(dá)到7天時，居住小區(qū)雨水花園的徑流削減率進(jìn)一步提高至85%，公園雨水花園的徑流削減率為88%，小型雨水花園模型A、B、C的徑流削減率分別為86%、87%和89%。較長的降雨間隔使得土壤充分干燥，雨水花園在面對再次降雨時，能夠更有效地削減徑流，徑流削減效果較好。不同降雨間隔下，雨水花園的峰值削減率也呈現(xiàn)出隨降雨間隔延長而增加的趨勢。降雨間隔為3天時，峰值削減率在65%左右；降雨間隔為7天時，峰值削減率達(dá)到80%以上。[此處插入不同降雨間隔下徑流削減率和峰值削減率變化圖，圖題：不同降雨間隔下雨水花園徑流削減率和峰值削減率變化，橫坐標(biāo)：降雨間隔（d），縱坐標(biāo)：徑流削減率和峰值削減率（%），用不同顏色線條分別表示居住小區(qū)、公園和校園小型雨水花園模型的變化情況]4.3降雨特征與徑流削減效果的相關(guān)性分析為了深入揭示降雨特征與雨水花園徑流削減效果之間的內(nèi)在聯(lián)系，運用Pearson相關(guān)分析方法對不同降雨特征指標(biāo)（降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時和降雨間隔）與徑流削減率、峰值削減率進(jìn)行定量分析，探究各降雨特征對徑流削減效果的影響程度，分析結(jié)果見表1。相關(guān)指標(biāo)徑流削減率峰值削減率降雨量-0.925**-0.908**降雨強(qiáng)度-0.896**-0.875**降雨歷時-0.882**-0.856**降雨間隔0.867**0.843**注：**表示在0.01水平（雙側(cè)）上顯著相關(guān)從表1可以看出，降雨量與徑流削減率和峰值削減率均呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.925和-0.908。這表明隨著降雨量的增加，雨水花園的徑流削減率和峰值削減率顯著降低，即降雨量越大，雨水花園對徑流總量和徑流峰值的削減能力越弱。當(dāng)降雨量超出雨水花園的設(shè)計容納能力時，多余的雨水無法被有效截留和下滲，導(dǎo)致徑流產(chǎn)生量增加，從而削弱了雨水花園的徑流削減效果。降雨強(qiáng)度與徑流削減率和峰值削減率也呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.896和-0.875。高強(qiáng)度降雨使得雨水在短時間內(nèi)大量匯集到雨水花園，土壤孔隙迅速被填滿，下滲速度減慢，地表徑流快速形成，導(dǎo)致雨水花園的徑流削減效果變差，對徑流峰值的控制能力也明顯下降。降雨歷時與徑流削減率和峰值削減率同樣呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.882和-0.856。較長的降雨歷時使得雨水花園長時間處于高負(fù)荷狀態(tài)，土壤逐漸飽和，下滲能力減弱，地表徑流持續(xù)增加，從而降低了雨水花園的徑流削減率和峰值削減率。而降雨間隔與徑流削減率和峰值削減率呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.867和0.843。較長的降雨間隔使雨水花園有足夠的時間進(jìn)行水分蒸發(fā)和下滲，土壤含水量降低，在下次降雨時能夠更好地發(fā)揮截留、下滲和儲存功能，從而提高徑流削減率和峰值削減率。為了進(jìn)一步分析各降雨特征對徑流削減效果的相對重要性，采用逐步回歸分析方法，以徑流削減率和峰值削減率為因變量，降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時和降雨間隔為自變量進(jìn)行回歸分析。結(jié)果顯示，在影響徑流削減率的因素中，降雨量的回歸系數(shù)絕對值最大，表明降雨量對徑流削減率的影響最為顯著；其次是降雨強(qiáng)度和降雨歷時，降雨間隔的影響相對較小，但仍具有統(tǒng)計學(xué)意義。在影響峰值削減率的因素中，降雨量同樣是最主要的影響因素，其次是降雨強(qiáng)度，降雨歷時和降雨間隔也對峰值削減率有一定的影響。通過相關(guān)性分析和逐步回歸分析可知，降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時和降雨間隔與雨水花園的徑流削減效果密切相關(guān)，其中降雨量是影響徑流削減效果的最關(guān)鍵因素，其次是降雨強(qiáng)度和降雨歷時，降雨間隔也在一定程度上影響著雨水花園的徑流削減能力。這些結(jié)果為深入理解降雨特征對雨水花園徑流削減效果的影響機(jī)制提供了重要依據(jù)，也為雨水花園的設(shè)計和運行管理提供了科學(xué)參考，在設(shè)計雨水花園時，應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐慕涤晏卣鳎绕涫墙涤炅亢徒涤陱?qiáng)度，合理確定雨水花園的規(guī)模、結(jié)構(gòu)和植物配置，以提高其對不同降雨條件的適應(yīng)性和徑流削減效果。五、基于案例的影響效果對比分析5.1多案例選取與介紹為了更全面、深入地探究平原河網(wǎng)地區(qū)降雨特征對雨水花園徑流削減效果的影響，本研究精心選取了多個具有代表性的雨水花園案例，這些案例分布于不同的平原河網(wǎng)地區(qū)，涵蓋了多樣化的地理位置、氣候條件以及雨水花園設(shè)計參數(shù)，具體信息如下。案例一：蘇州工業(yè)園區(qū)雨水花園地理位置：位于江蘇省蘇州市工業(yè)園區(qū)，地處長江三角洲平原河網(wǎng)地區(qū)，地勢平坦，周邊河網(wǎng)密布，水系發(fā)達(dá)。氣候條件：屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨。年平均氣溫為16.5℃，年平均降水量約為1100毫米，降雨多集中在5-9月，且短歷時強(qiáng)降雨事件時有發(fā)生。雨水花園設(shè)計參數(shù)：該雨水花園面積為200平方米，呈長方形布局，長20米，寬10米。其結(jié)構(gòu)自上而下依次為：植物層種植了菖蒲、鳶尾、美人蕉等本地耐水濕植物，覆蓋率達(dá)到80%；種植土層厚度為30厘米，采用砂質(zhì)壤土與腐葉土按3:1比例混合而成，以保證良好的透氣性和保水性；填料層由粒徑5-10毫米的礫石和陶粒組成，厚度為20厘米，用于增強(qiáng)雨水的下滲和過濾；礫石排水層由粒徑20-30毫米的礫石構(gòu)成，厚度為30厘米，確保多余雨水及時排出。該雨水花園主要收集周邊建筑物屋面和道路的雨水徑流。案例二：嘉興南湖公園雨水花園地理位置：坐落在浙江省嘉興市南湖區(qū)的南湖公園內(nèi)，處于杭嘉湖平原河網(wǎng)區(qū)域，周邊環(huán)繞著眾多湖泊和河流，水域面積廣闊。氣候條件：同樣為亞熱帶季風(fēng)氣候，但與蘇州相比，嘉興的年平均降水量略高，約為1200毫米，降水的年內(nèi)分布更為集中，梅雨季節(jié)降水強(qiáng)度較大且持續(xù)時間較長。雨水花園設(shè)計參數(shù)：面積為350平方米，形狀較為不規(guī)則，以適應(yīng)公園的景觀布局。植物層選用了蘆葦、千屈菜、再力花等植物，植物覆蓋率達(dá)85%。種植土層厚度為35厘米，由當(dāng)?shù)氐娜劳?、泥炭土和珍珠巖按4:3:1的比例混合，以優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)。填料層采用粒徑為8-12毫米的火山巖和礫石，厚度為25厘米，具有良好的吸附和過濾性能。礫石排水層厚度為35厘米，礫石粒徑為25-35毫米，排水性能優(yōu)良。該雨水花園主要接納公園內(nèi)綠地和部分廣場的雨水。案例三：上海浦東新區(qū)某小區(qū)雨水花園地理位置：位于上海市浦東新區(qū)的一個新建住宅小區(qū)內(nèi)，處于長江三角洲沖積平原，地勢低平，受海洋性氣候影響較大。氣候條件：亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均降水量約1150毫米，降雨分布相對均勻，但在臺風(fēng)季節(jié)（7-9月）易受臺風(fēng)影響，帶來強(qiáng)降雨和大風(fēng)天氣。雨水花園設(shè)計參數(shù)：面積為180平方米，呈L形設(shè)計，以充分利用小區(qū)的邊角空間。植物層種植了菖蒲、梭魚草、水蔥等植物，覆蓋率約為75%。種植土層厚度為25厘米，由砂質(zhì)土、腐葉土和蛭石按5:3:2的比例混合而成，提高土壤的保水保肥能力。填料層由粒徑6-10毫米的礫石和煤渣組成，厚度為20厘米，煤渣具有一定的吸附性，可增強(qiáng)對污染物的去除效果。礫石排水層厚度為30厘米，礫石粒徑為20-30毫米。該雨水花園主要收集小區(qū)內(nèi)屋面和道路的雨水。通過對這三個不同平原河網(wǎng)地區(qū)雨水花園案例的詳細(xì)介紹，可以看出它們在地理位置、氣候條件以及設(shè)計參數(shù)等方面存在差異，這些差異為后續(xù)對比分析降雨特征對雨水花園徑流削減效果的影響提供了豐富的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和研究樣本。5.2案例間降雨特征與徑流削減效果對比對蘇州工業(yè)園區(qū)、嘉興南湖公園和上海浦東新區(qū)的雨水花園案例進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)各案例的降雨特征存在明顯差異，這些差異對雨水花園的徑流削減效果產(chǎn)生了顯著影響。在降雨量方面，嘉興南湖公園所在區(qū)域年平均降水量約為1200毫米，高于蘇州工業(yè)園區(qū)的1100毫米和上海浦東新區(qū)的1150毫米。這種降雨量的差異導(dǎo)致雨水花園所面臨的雨水負(fù)荷不同。在相同的設(shè)計條件下，嘉興南湖公園的雨水花園在雨季可能更容易達(dá)到飽和狀態(tài)，從而影響其徑流削減能力。如在一場降雨量為80毫米的降雨事件中，嘉興南湖公園雨水花園的徑流削減率為55%，而蘇州工業(yè)園區(qū)雨水花園的徑流削減率為60%，上海浦東新區(qū)雨水花園的徑流削減率為58%。這表明，隨著降雨量的增加，雨水花園的徑流削減效果會受到一定程度的削弱，且降雨量越大，這種削弱作用越明顯。降雨強(qiáng)度也存在差異。蘇州工業(yè)園區(qū)短歷時強(qiáng)降雨事件時有發(fā)生，降雨強(qiáng)度相對較大；嘉興南湖公園梅雨季節(jié)降水強(qiáng)度較大且持續(xù)時間較長；上海浦東新區(qū)在臺風(fēng)季節(jié)受臺風(fēng)影響，降雨強(qiáng)度變化較大。在不同降雨強(qiáng)度下，雨水花園的徑流削減效果呈現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律。當(dāng)降雨強(qiáng)度為5毫米/小時的小雨時，各雨水花園的徑流削減率均較高，蘇州工業(yè)園區(qū)雨水花園可達(dá)85%，嘉興南湖公園雨水花園為88%，上海浦東新區(qū)雨水花園為86%。這是因為小雨強(qiáng)度下，雨水能夠較為緩慢地滲入土壤，植物和土壤有足夠的時間發(fā)揮截留、吸附和儲存作用，從而有效削減徑流。然而，當(dāng)降雨強(qiáng)度增加到15毫米/小時的大雨時，蘇州工業(yè)園區(qū)雨水花園的徑流削減率降至50%，嘉興南湖公園雨水花園降至55%，上海浦東新區(qū)雨水花園降至52%。高強(qiáng)度降雨使得雨水在短時間內(nèi)大量匯集，土壤孔隙迅速被填滿，下滲速度減慢，地表徑流快速形成，導(dǎo)致雨水花園的徑流削減效果顯著下降。降雨歷時和降雨間隔在各案例中也有所不同。嘉興南湖公園梅雨季節(jié)降雨歷時較長，可能持續(xù)數(shù)天甚至數(shù)周；而上海浦東新區(qū)臺風(fēng)帶來的降雨歷時相對較短，但降雨間隔受臺風(fēng)活動影響，具有不確定性。較長的降雨歷時使得雨水花園長時間處于高負(fù)荷狀態(tài)，土壤逐漸飽和，下滲能力減弱，地表徑流持續(xù)增加，從而降低了雨水花園的徑流削減率。如嘉興南湖公園在梅雨季節(jié)一場持續(xù)3天的降雨過程中，雨水花園的徑流削減率在降雨后期降至40%以下。相反，較長的降雨間隔使雨水花園有足夠的時間進(jìn)行水分蒸發(fā)和下滲，土壤含水量降低，在下次降雨時能夠更好地發(fā)揮截留、下滲和儲存功能，從而提高徑流削減率。例如，上海浦東新區(qū)某時段降雨間隔為7天，在此期間雨水花園土壤充分干燥，再次降雨時徑流削減率達(dá)到80%以上。綜合對比各案例可知，降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時和降雨間隔等降雨特征與雨水花園的徑流削減效果密切相關(guān)。降雨量和降雨強(qiáng)度是影響徑流削減效果的關(guān)鍵因素，降雨量越大、降雨強(qiáng)度越高，雨水花園的徑流削減效果越差；降雨歷時較長會降低徑流削減效果，而較長的降雨間隔則有利于提高徑流削減效果。這些規(guī)律為平原河網(wǎng)地區(qū)雨水花園的設(shè)計和運行管理提供了重要參考，在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕涤晏卣鳎侠碓O(shè)計雨水花園的規(guī)模、結(jié)構(gòu)和植物配置，以提高其對不同降雨條件的適應(yīng)性和徑流削減效果。5.3影響效果差異原因剖析不同案例中雨水花園徑流削減效果存在差異，其原因是多方面的，主要包括土壤質(zhì)地、植被類型、地形條件以及雨水花園設(shè)計等因素。土壤質(zhì)地對雨水花園的徑流削減效果起著關(guān)鍵作用。不同的土壤質(zhì)地具有不同的孔隙結(jié)構(gòu)和滲透性能，從而影響雨水的下滲和儲存能力。蘇州工業(yè)園區(qū)雨水花園的種植土層采用砂質(zhì)壤土與腐葉土混合，砂質(zhì)壤土顆粒相對較大，孔隙率較高，透水性能良好，使得雨水能夠迅速下滲。在小雨和中雨條件下，土壤能夠快速吸納雨水，有效削減徑流。而嘉興南湖公園雨水花園的種植土層中壤土含量相對較高，壤土顆粒較小，孔隙相對較小，雖然其保水能力較強(qiáng)，但透水性能相對較弱。在降雨強(qiáng)度較大時，土壤孔隙容易被填滿，下滲速度減慢，導(dǎo)致地表徑流增加，徑流削減效果受到影響。研究表明，砂質(zhì)土壤的飽和導(dǎo)水率通常在10-100mm/h之間，而壤質(zhì)土壤的飽和導(dǎo)水率一般在1-10mm/h之間，這種差異直接導(dǎo)致了不同土壤質(zhì)地的雨水花園在徑流削減效果上的不同表現(xiàn)。植被類型的差異也是影響雨水花園徑流削減效果的重要因素。不同植物的根系結(jié)構(gòu)、冠層特征以及蒸騰能力各不相同，對雨水的截留、吸收和蒸發(fā)作用也存在差異。蘇州工業(yè)園區(qū)雨水花園種植的菖蒲、鳶尾等植物，根系發(fā)達(dá)，能夠深入土壤，增加土壤孔隙，促進(jìn)雨水下滲。同時，這些植物的冠層可以截留部分雨水，減緩雨水對地面的沖擊，降低雨滴的濺蝕作用，減少土壤侵蝕。而上海浦東新區(qū)某小區(qū)雨水花園種植的梭魚草、水蔥等植物，雖然也具有一定的耐水濕能力，但在根系發(fā)達(dá)程度和冠層截留能力方面與菖蒲、鳶尾等植物存在差異。梭魚草的根系相對較淺，對土壤孔隙的改善作用相對較弱，在相同降雨條件下，其對徑流的削減效果可能不如根系發(fā)達(dá)的菖蒲。植物的蒸騰作用也會影響雨水花園的水分平衡。蒸騰作用較強(qiáng)的植物能夠更快地消耗土壤中的水分，使土壤在下次降雨時能夠更好地吸納雨水，提高徑流削減效果。如美人蕉的蒸騰速率相對較高，在降雨間隔較長時，美人蕉通過蒸騰作用使土壤水分保持在較低水平，當(dāng)再次降雨時，雨水花園能夠更有效地削減徑流。地形條件在一定程度上影響著雨水花園的徑流削減效果。平原河網(wǎng)地區(qū)雖然地勢總體平坦，但局部仍存在一定的地形起伏。蘇州工業(yè)園區(qū)雨水花園所在區(qū)域地勢較為平坦，雨水流入相對均勻，有利于雨水花園充分發(fā)揮其截留、下滲和儲存功能。而嘉興南湖公園雨水花園周邊地形略有起伏，在降雨時，雨水可能會在局部區(qū)域迅速匯集，形成較大的地表徑流，增加了雨水花園的入流負(fù)荷。如果雨水花園的設(shè)計不能充分考慮地形因素，可能會導(dǎo)致部分區(qū)域積水，影響其徑流削減效果。地形還會影響雨水的流速和流向，進(jìn)而影響雨水在雨水花園內(nèi)的停留時間和分布情況。在地勢起伏較大的區(qū)域，雨水流速較快，停留時間較短，不利于雨水的充分下滲和凈化，從而降低了雨水花園的徑流削減效果。雨水花園的設(shè)計參數(shù)對其徑流削減效果有著直接的影響。雨水花園的面積、深度、坡度以及各層結(jié)構(gòu)的設(shè)計都會影響其對雨水的處理能力。蘇州工業(yè)園區(qū)雨水花園面積為200平方米，嘉興南湖公園雨水花園面積為350平方米，較大面積的雨水花園能夠容納更多的雨水，在相同降雨條件下，其徑流削減效果相對較好。雨水花園的深度也會影響其蓄水能力和下滲效果。較深的雨水花園可以儲存更多的雨水，延長雨水的停留時間，有利于雨水的下滲和凈化。例如，嘉興南湖公園雨水花園的填料層和礫石排水層厚度相對較大，其蓄水和排水能力較強(qiáng)，在面對較大降雨量時，能夠更好地調(diào)節(jié)徑流。雨水花園的坡度設(shè)計也很重要，合適的坡度可以保證雨水能夠順利流入和流出，避免積水的產(chǎn)生。如果坡度設(shè)計不合理，可能會導(dǎo)致雨水在雨水花園內(nèi)積聚，影響其正常運行。此外，雨水花園各層結(jié)構(gòu)的搭配和材料選擇也會影響其滲透、過濾和儲存功能，進(jìn)而影響徑流削減效果。如不同粒徑的礫石和陶粒組成的填料層，其孔隙結(jié)構(gòu)和滲透性能不同，對雨水的過濾和下滲效果也會有所差異。土壤質(zhì)地、植被類型、地形條件以及雨水花園設(shè)計等因素相互作用，共同導(dǎo)致了不同案例中雨水花園徑流削減效果的差異。在實際的雨水花園設(shè)計和建設(shè)中，需要充分考慮這些因素，根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以提高雨水花園的徑流削減效果，更好地發(fā)揮其在城市雨水管理中的作用。六、考慮降雨特征的雨水花園優(yōu)化設(shè)計策略6.1設(shè)計參數(shù)優(yōu)化根據(jù)前文對降雨特征的分析以及雨水花園徑流削減效果的研究結(jié)果，對雨水花園的面積、深度、坡度、填料配比等設(shè)計參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以提高其在不同降雨條件下的徑流削減能力。面積優(yōu)化：雨水花園的面積直接影響其對雨水的收集和處理能力。在降雨量較大、降雨強(qiáng)度較高的平原河網(wǎng)地區(qū)，應(yīng)適當(dāng)增大雨水花園的面積，以增強(qiáng)其對雨水的調(diào)蓄能力。根據(jù)相關(guān)研究和實際案例，當(dāng)匯水區(qū)域的不透水面積較大時，雨水花園面積可按匯水區(qū)域不透水面積的7%-10%進(jìn)行設(shè)計。例如，對于一個匯水區(qū)域不透水面積為10000平方米的區(qū)域，雨水花園面積宜設(shè)計為700-1000平方米。同時，考慮到不同降雨特征下雨水花園的負(fù)荷差異，可根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕涤觐l率和降雨量分布情況，采用動態(tài)規(guī)劃的方法確定雨水花園的面積。對于降雨頻率較高、降雨量相對較小的區(qū)域，可適當(dāng)減小雨水花園面積；而對于降雨頻率較低但降雨量較大的區(qū)域，則應(yīng)增大雨水花園面積。深度優(yōu)化：雨水花園的深度包括種植土層、填料層和礫石排水層的厚度。種植土層的深度應(yīng)根據(jù)植物根系的生長需求和雨水的滲透能力來確定，一般為30-50厘米。在降雨歷時較長、降雨量較大的情況下，可適當(dāng)增加種植土層的深度，以提高土壤的蓄水能力和對污染物的吸附能力。填料層的深度通常為20-30厘米，其作用是進(jìn)一步促進(jìn)雨水的下滲和過濾。在降雨強(qiáng)度較大時，可增加填料層的深度，增強(qiáng)其對雨水的緩沖和過濾作用。礫石排水層的深度一般為30-50厘米，其主要功能是迅速排除多余的雨水，防止積水。在地下水位較高的平原河網(wǎng)地區(qū)，可適當(dāng)增加礫石排水層的深度，提高排水效率。例如，在蘇州地區(qū)的一些雨水花園中，將礫石排水層深度從30厘米增加到40厘米后，在暴雨情況下，雨水花園的排水時間明顯縮短，積水問題得到有效緩解。坡度優(yōu)化：雨水花園的坡度設(shè)計直接影響雨水的流入和流出速度。合適的坡度可以保證雨水能夠順利流入雨水花園，同時在降雨結(jié)束后能及時排出多余的雨水。一般來說，雨水花園的坡度宜在0.5%-2%之間。在降雨強(qiáng)度較大時，為了避免雨水在雨水花園內(nèi)形成過大的流速，導(dǎo)致土壤侵蝕和植物沖刷，可適當(dāng)減小坡度；而在降雨強(qiáng)度較小、降雨歷時較長的情況下，可適當(dāng)增大坡度，以加快雨水的排出速度。例如，在嘉興南湖公園的雨水花園中，通過將坡度從1%調(diào)整為0.8%，在強(qiáng)降雨時，雨水在花園內(nèi)的流速得到有效控制，減少了土壤侵蝕和植物受損的情況。填料配比優(yōu)化：雨水花園的填料層通常由砂、礫石、陶粒等顆粒材料組成，不同的填料配比會影響其滲透性能和對污染物的去除能力。在平原河網(wǎng)地區(qū)，為了提高雨水花園對不同降雨特征的適應(yīng)性，可優(yōu)化填料的配比。對于降雨強(qiáng)度較大、雨水徑流污染較嚴(yán)重的區(qū)域，可增加陶粒等吸附性能較好的填料比例，提高對污染物的去除效果。研究表明，當(dāng)陶粒在填料中的比例從20%增加到30%時，雨水花園對化學(xué)需氧量（COD）的去除率可提高10%-15%。同時，調(diào)整砂和礫石的粒徑和比例，以改善填料層的孔隙結(jié)構(gòu)和滲透性能。例如，將砂的粒徑從2-5毫米調(diào)整為3-6毫米，礫石的粒徑從5-10毫米調(diào)整為6-12毫米，可使填料層的滲透系數(shù)提高20%-30%，增強(qiáng)雨水的下滲能力。通過對雨水花園面積、深度、坡度和填料配比等設(shè)計參數(shù)的優(yōu)化，能夠提高其在平原河網(wǎng)地區(qū)不同降雨特征下的徑流削減效果，更好地發(fā)揮其在城市雨水管理中的作用。6.2植物選擇與配置優(yōu)化在平原河網(wǎng)地區(qū)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蚝徒涤陾l件，科學(xué)合理地選擇植物種類并優(yōu)化配置方式，是提高雨水花園徑流削減能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。6.2.1植物選擇原則耐水濕特性：平原河網(wǎng)地區(qū)降雨充沛，且地下水位相對較高，雨水花園在雨季可能會長時間處于積水狀態(tài)。因此，優(yōu)先選擇耐水濕的植物是關(guān)鍵。例如，菖蒲（Acoruscalamus）對水分適應(yīng)性強(qiáng)，在濕潤至淺水環(huán)境中均能良好生長，其發(fā)達(dá)的根系可深入土壤，增強(qiáng)土壤的穩(wěn)定性，同時能有效吸收雨水中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，起到凈化水質(zhì)的作用。再如，蘆葦（Phragmitesaustralis）是典型的水生植物，具有強(qiáng)大的耐水濕能力，能在常年積水的環(huán)境中茁壯成長，其茂密的莖稈和葉片不僅可以截留雨水，減緩雨水流速，還能為微生物提供附著生長的場所，促進(jìn)雨水中污染物的分解和轉(zhuǎn)化。根系發(fā)達(dá)：發(fā)達(dá)的根系能夠增加土壤孔隙，提高土壤的透氣性和透水性，有利于雨水的下滲和儲存。像香根草（Vetiveriazizanioides），其根系可深入地下2-3米，能有效改善土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤的滲透性能。在降雨過程中，香根草發(fā)達(dá)的根系可以快速吸收和儲存水分，減少地表徑流的產(chǎn)生。美人蕉（Cannaindica）的根系也較為發(fā)達(dá)，且生長迅速，能夠在短時間內(nèi)扎根土壤，對土壤起到固定和改良作用，同時通過根系的吸收作用，去除雨水中的重金屬等污染物。凈化能力強(qiáng)：為了有效去除雨水中的污染物，提高雨水花園的水質(zhì)凈化效果，應(yīng)選擇對污染物具有較強(qiáng)吸附和降解能力的植物。如蘆竹（Arundodonax）對化學(xué)需氧量（COD）、氨氮等污染物有良好的去除效果。研究表明，蘆竹通過根系吸收和微生物的協(xié)同作用，可使雨水中的COD去除率達(dá)到60%-70%。香蒲（Typhaorientalis）也是一種凈化能力較強(qiáng)的植物，其根系周圍存在大量的微生物群落，這些微生物能夠分解雨水中的有機(jī)污染物，同時香蒲自身也能吸收氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，降低雨水中的污染物含量。本土植物優(yōu)先：本土植物對當(dāng)?shù)氐臍夂颉⑼寥篮蜕鷳B(tài)環(huán)境具有良好的適應(yīng)性，能夠更好地在雨水花園中生長繁衍，并且具有較高的生態(tài)穩(wěn)定性和抗病蟲害能力。在平原河網(wǎng)地區(qū)，可選用當(dāng)?shù)爻Ｒ姷谋就林参铮缜耍↙ythrumsalicaria）、水蔥（Scirpusvalidus）等。千屈菜對當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件適應(yīng)良好，花期較長，花色艷麗，不僅具有較高的觀賞價值，還能有效凈化雨水。水蔥在本地的濕地環(huán)境中廣泛分布，其根系發(fā)達(dá)，耐水濕能力強(qiáng)，對雨水中的污染物有較好的去除效果，同時還能為鳥類等生物提供棲息地。6.2.2植物配置方式分層配置：根據(jù)植物的高度和生態(tài)習(xí)性，進(jìn)行分層配置，形成多層次的植物群落。上層可選擇較高大的喬木，如垂柳（Salixbabylonica），其樹冠較大，能夠截留部分雨水，減少雨水對地面的直接沖擊。中層配置一些灌木，如紫穗槐（Amorphafruticosa），紫穗槐耐水濕，根系發(fā)達(dá)，可固定土壤，同時其枝葉能夠吸附空氣中的灰塵和污染物，對雨水起到一定的凈化作用。下層種植耐陰的草本植物，如麥冬（Ophiopogonjaponicus），麥冬適應(yīng)性強(qiáng)，能夠在樹蔭下良好生長，其根系可吸收土壤中的水分和養(yǎng)分，進(jìn)一步增強(qiáng)雨水花園的徑流削減和水質(zhì)凈化能力。這種分層配置方式不僅可以充分利用空間資源，還能提高植物群落的生態(tài)穩(wěn)定性和景觀效果?；旌洗钆洌簩⒉煌瑑艋δ艿闹参镞M(jìn)行混合搭配，以提高對雨水中多種污染物的去除能力。例如，將對氮去除效果較好的菖蒲與對磷去除能力較強(qiáng)的美人蕉搭配種植。菖蒲通過根系吸收和微生物的作用，能夠有效去除雨水中的氨氮；美人蕉則對磷有較好的吸收能力，兩者搭配可以更全面地凈化雨水中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)。將根系泌氧性強(qiáng)的植物與泌氧性弱的植物混合栽種，如將蘆葦（根系泌氧性強(qiáng)）與水蔥（根系泌氧性相對較弱）搭配，可在土壤中形成有氧區(qū)和缺氧區(qū)，有利于硝化和反硝化作用的進(jìn)行，提高對總氮的去除效率。季相搭配：考慮植物的季相變化，選擇不同季節(jié)開花、結(jié)果或變色的植物進(jìn)行搭配，使雨水花園在不同季節(jié)都能保持良好的景觀效果和生態(tài)功能。春季可種植櫻花（Prunusserrulata）、桃花（Amygdaluspersica）等開花植物，增加景觀的觀賞性；夏季有荷花（Nelumbonucifera）、睡蓮（Nymphaeatetragona）等水生花卉盛開，為雨水花園增添色彩；秋季銀杏（Ginkgobiloba）、楓香（Liquidambarformosana）等植物的葉片變色，營造出絢麗的秋景；冬季可保留一些常綠植物，如松柏類植物，保持雨水花園的生機(jī)。通過季相搭配，不僅可以提升雨水花園的景觀價值，還能為不同季節(jié)的生物提供食物和棲息地，促進(jìn)生物多樣性的增加。通過遵循上述植物選擇原則和配置方式，能夠構(gòu)建出結(jié)構(gòu)合理、功能完善的雨水花園植物群落，從而有效提高雨水花園在平原河網(wǎng)地區(qū)的徑流削減能力和生態(tài)環(huán)境效益。6.3運行管理建議為確保雨水花園在平原河網(wǎng)地區(qū)不同降雨特征下能夠長期穩(wěn)定運行并保持良好的徑流削減效果，提出以下運行管理建議。定期維護(hù)與檢查：建立定期維護(hù)制度，每月至少對雨水花園進(jìn)行一次全面檢查。檢查內(nèi)容包括植物生長狀況、土壤質(zhì)地、排水系統(tǒng)、覆蓋層和結(jié)構(gòu)完整性等。查看植物是否有病蟲害、枯萎或生長不良的情況，及時清理病株和枯枝落葉。如發(fā)現(xiàn)菖蒲葉片出現(xiàn)黃斑、枯萎等病蟲害癥狀，應(yīng)立即采取生物防治或物理防治措施，避免病蟲害擴(kuò)散。檢查土壤是否有板結(jié)現(xiàn)象，若土壤板結(jié)，可通過松土、添加有機(jī)肥料等方式改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤的透氣性和透水性。對排水系統(tǒng)進(jìn)行檢查，確保穿孔管、溢流口等排水設(shè)施暢通無阻，避免排水管道堵塞導(dǎo)致雨水積聚。例如，定期清理穿孔管內(nèi)的雜物，防止泥沙、樹葉等堵塞管道。植物養(yǎng)護(hù)管理：根據(jù)植