基于SWMM的青秀山蠟燭灣景區(qū)低影響開發(fā)雨水規(guī)劃效應(yīng)深度剖析與模擬研究一、緒論1.1研究背景1.1.1城市化引發(fā)的雨洪與水資源問題隨著全球城市化進(jìn)程的加速，城市規(guī)模不斷擴(kuò)張，土地利用方式發(fā)生了顯著變化。大量的自然土地被不透水的建筑、道路和硬質(zhì)鋪裝所取代，這一轉(zhuǎn)變深刻地影響了城市的水文循環(huán)過程。在自然狀態(tài)下，降雨能夠通過土壤的滲透和植被的截留，緩慢地進(jìn)入地下水系統(tǒng)或被蒸發(fā)，從而維持著生態(tài)系統(tǒng)的平衡。然而，城市化的發(fā)展破壞了這種自然的水文調(diào)節(jié)機(jī)制。據(jù)相關(guān)研究表明，城市中不透水面積的增加，使得降雨后地表徑流系數(shù)大幅提高，徑流量顯著增加，雨水匯流速度加快。這不僅導(dǎo)致城市內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)，還對城市的基礎(chǔ)設(shè)施、居民生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了嚴(yán)重的威脅。同時，城市化也加劇了水資源短缺的問題。一方面，城市人口的增長和工業(yè)的發(fā)展對水資源的需求急劇增加；另一方面，雨水的快速流失使得城市可利用的水資源減少，地下水補(bǔ)給不足。這種供需矛盾在一些干旱和半干旱地區(qū)尤為突出，嚴(yán)重制約了城市的可持續(xù)發(fā)展。此外，城市雨水徑流中還攜帶了大量的污染物，如重金屬、有機(jī)物和病原體等，這些污染物未經(jīng)有效處理直接進(jìn)入水體，導(dǎo)致了城市水環(huán)境的惡化，進(jìn)一步加劇了水資源的短缺和生態(tài)系統(tǒng)的破壞。1.1.2傳統(tǒng)雨洪管理模式的局限性傳統(tǒng)的雨洪管理模式主要側(cè)重于通過管道、泵站等灰色基礎(chǔ)設(shè)施，將雨水快速地從城市區(qū)域排出，以達(dá)到防洪排澇的目的。這種模式在應(yīng)對城市雨洪問題時，暴露出了諸多局限性。傳統(tǒng)雨洪管理模式的排水能力往往難以滿足城市快速發(fā)展的需求。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大和氣候變化的影響，暴雨強(qiáng)度和頻率增加，傳統(tǒng)排水系統(tǒng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相對較低，容易出現(xiàn)排水不暢的情況，導(dǎo)致城市內(nèi)澇。同時，管道系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)成本高昂，且在一些老城區(qū)，由于空間有限，難以對排水系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模的改造和升級。傳統(tǒng)雨洪管理模式過度依賴工程措施，忽視了自然生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，對城市生態(tài)環(huán)境造成了破壞。大量的硬質(zhì)鋪裝減少了城市的綠地和水體面積，破壞了自然的水文循環(huán)，導(dǎo)致城市熱島效應(yīng)加劇，生物多樣性減少。此外，傳統(tǒng)雨洪管理模式對雨水徑流中的污染物處理能力有限，雨水直接排放到自然水體中，加劇了水體污染，影響了城市水環(huán)境的質(zhì)量。1.1.3海綿城市理念下的低影響開發(fā)興起為了應(yīng)對城市化帶來的雨洪與水資源問題，海綿城市理念應(yīng)運(yùn)而生。海綿城市強(qiáng)調(diào)城市在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對雨水帶來的自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，通過模仿自然系統(tǒng)的水文循環(huán)和自凈能力，實(shí)現(xiàn)城市雨水的自然積存、自然滲透和自然凈化。低影響開發(fā)（LID）作為海綿城市建設(shè)的核心技術(shù)理念，其核心在于從源頭控制雨水徑流，通過一系列分散的、小型的源頭控制措施，如雨水花園、綠色屋頂、透水鋪裝、植草溝等，來模擬自然水文過程，減少雨水徑流量，降低峰值流量，延長匯流時間，同時凈化雨水，實(shí)現(xiàn)雨水的資源化利用。這些措施能夠有效地彌補(bǔ)傳統(tǒng)雨洪管理模式的不足，在解決城市雨水問題上具有顯著的優(yōu)勢。LID措施可以增加城市的綠地和水體面積，改善城市生態(tài)環(huán)境，緩解城市熱島效應(yīng)，提高生物多樣性；能夠在源頭對雨水進(jìn)行控制和處理，減少雨水徑流中的污染物，改善城市水環(huán)境質(zhì)量；還可以實(shí)現(xiàn)雨水的資源化利用，補(bǔ)充城市水資源，緩解城市水資源短缺的問題。在全球范圍內(nèi)，許多國家和地區(qū)已經(jīng)開始積極推廣海綿城市建設(shè)和低影響開發(fā)技術(shù)。美國、澳大利亞、德國等國家在LID技術(shù)的研究和應(yīng)用方面取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)，通過制定相關(guān)的政策法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，推動了LID技術(shù)的廣泛應(yīng)用。在中國，海綿城市建設(shè)也得到了政府的高度重視，自2015年起，國家陸續(xù)開展了兩批海綿城市建設(shè)試點(diǎn)工作，各地紛紛積極探索適合本地的海綿城市建設(shè)模式和技術(shù)路徑，取得了一系列的實(shí)踐成果。1.2研究目的與意義1.2.1研究目的本研究旨在利用SWMM模型，對青秀山蠟燭灣景區(qū)的低影響開發(fā)（LID）雨水規(guī)劃進(jìn)行深入模擬分析，以評估其在改善景區(qū)水文環(huán)境方面的效應(yīng)，并驗(yàn)證其在該景區(qū)應(yīng)用的可行性。具體而言，研究目的包括以下幾個方面：精確模擬景區(qū)水文過程：通過收集青秀山蠟燭灣景區(qū)的地形、土地利用、土壤類型、氣象等多源數(shù)據(jù)，構(gòu)建高精度的SWMM模型，精確模擬景區(qū)在不同降雨條件下的產(chǎn)流、匯流過程，包括地表徑流、下滲、蒸發(fā)等水文要素的變化情況，為后續(xù)分析提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。評估LID措施的水文效應(yīng)：在構(gòu)建的SWMM模型中，分別設(shè)置不同的LID措施場景，如雨水花園、綠色屋頂、透水鋪裝、植草溝等，對比分析各場景下景區(qū)的水文響應(yīng)，評估LID措施對減少地表徑流、增加雨水下滲、降低洪峰流量、延長匯流時間等方面的具體效應(yīng)，明確不同LID措施在景區(qū)雨水管理中的作用機(jī)制和效果差異。優(yōu)化LID措施的布局與組合：基于模擬結(jié)果，結(jié)合景區(qū)的功能分區(qū)、景觀需求和生態(tài)保護(hù)要求，運(yùn)用多目標(biāo)優(yōu)化算法，對LID措施的布局和組合進(jìn)行優(yōu)化，尋求在滿足景區(qū)雨洪管理目標(biāo)的前提下，實(shí)現(xiàn)景觀效益、生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益最大化的LID方案，為景區(qū)的規(guī)劃設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。驗(yàn)證LID雨水規(guī)劃的可行性：綜合考慮LID措施的實(shí)施成本、維護(hù)管理難度、對景區(qū)現(xiàn)有設(shè)施和景觀的影響等因素，對優(yōu)化后的LID雨水規(guī)劃方案進(jìn)行可行性分析，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會等多個角度論證方案的可操作性和可持續(xù)性，為景區(qū)實(shí)際應(yīng)用LID技術(shù)提供決策支持。1.2.2研究意義本研究對青秀山蠟燭灣景區(qū)LID雨水規(guī)劃效應(yīng)的模擬研究，具有重要的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會意義，同時也能為城市雨洪管理提供有益的參考。生態(tài)意義：有助于保護(hù)和改善景區(qū)的生態(tài)環(huán)境。通過LID措施的實(shí)施，能夠有效減少雨水徑流對景區(qū)地表的沖刷，降低水土流失風(fēng)險，保護(hù)景區(qū)的土壤資源和生態(tài)系統(tǒng)完整性。增加雨水下滲，補(bǔ)充地下水，改善景區(qū)的水文循環(huán)，維持地下水位的穩(wěn)定，為景區(qū)內(nèi)的植被生長提供充足的水分，促進(jìn)植被的繁茂生長，提高景區(qū)的生物多樣性，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力。有效削減雨水徑流中的污染物，減少對景區(qū)水體的污染，改善景區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量，保護(hù)景區(qū)的水資源，為游客提供一個清新、優(yōu)美的自然環(huán)境。經(jīng)濟(jì)意義：可以降低景區(qū)的雨洪管理成本。傳統(tǒng)的雨洪管理模式往往依賴大規(guī)模的排水管網(wǎng)建設(shè)和泵站運(yùn)行，成本高昂。而LID措施通過分散式的源頭控制，能夠在一定程度上減少對傳統(tǒng)排水設(shè)施的依賴，降低排水管網(wǎng)的建設(shè)和維護(hù)成本。此外，LID措施還可以實(shí)現(xiàn)雨水的資源化利用，如用于景區(qū)的灌溉、景觀補(bǔ)水等，減少對市政供水的需求，節(jié)約水資源費(fèi)用，為景區(qū)帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。合理的LID規(guī)劃可以提升景區(qū)的景觀品質(zhì)，吸引更多的游客，促進(jìn)景區(qū)旅游業(yè)的發(fā)展，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的繁榮，為地方經(jīng)濟(jì)增長做出貢獻(xiàn)。社會意義：能夠提升游客的游覽體驗(yàn)。一個環(huán)境優(yōu)美、排水順暢的景區(qū)可以為游客提供更加舒適、安全的游覽環(huán)境，減少因雨洪災(zāi)害導(dǎo)致的游覽不便和安全隱患，增強(qiáng)游客對景區(qū)的滿意度和好感度。對LID技術(shù)的研究和應(yīng)用，有助于提高公眾對城市雨洪管理和水資源保護(hù)的意識，促進(jìn)公眾積極參與到城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)中來，形成良好的社會氛圍。對城市雨洪管理的參考價值：青秀山蠟燭灣景區(qū)作為城市的重要組成部分，其LID雨水規(guī)劃的研究成果可以為城市其他區(qū)域的雨洪管理提供借鑒和參考。通過在景區(qū)的實(shí)踐探索，可以總結(jié)出適合城市不同功能區(qū)的LID技術(shù)應(yīng)用模式和規(guī)劃方法，為城市大規(guī)模推廣海綿城市建設(shè)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)，推動城市雨洪管理向更加科學(xué)、高效、可持續(xù)的方向發(fā)展。1.3國內(nèi)外研究動態(tài)1.3.1城市雨水資源利用管理研究在城市雨水資源利用管理方面，國外起步較早，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。德國作為雨水利用技術(shù)最為先進(jìn)的國家之一，早在20世紀(jì)80年代末就把雨水的管理與利用列為污染控制的重要課題。通過制定嚴(yán)格的法律和法規(guī)，如聯(lián)邦水法、建設(shè)法規(guī)等，要求對雨水進(jìn)行收集利用，并保障雨水下滲用地。在實(shí)際應(yīng)用中，形成了成熟的雨水收集、處理、控制和滲透技術(shù)體系。家庭中廣泛采用預(yù)制混凝土或塑料蓄水池收集雨水，用于沖洗廁所、灌溉綠地等；居民區(qū)則通過人工湖、綠地、花園或人工濕地等設(shè)施，實(shí)現(xiàn)雨水的傳輸、儲存與景觀建設(shè)的融合，既有效利用了雨水資源，又減輕了污水處理廠的壓力，改善了城市景觀。美國在城市雨水管理方面也有深入的研究和實(shí)踐。制定了一系列的政策法規(guī)，如《清潔水法》等，推動城市雨水的合理利用和管理。廣泛應(yīng)用低影響開發(fā)（LID）理念，通過建設(shè)雨水花園、綠色屋頂、透水鋪裝等設(shè)施，從源頭控制雨水徑流，減少雨水對城市排水系統(tǒng)的壓力，同時實(shí)現(xiàn)雨水的凈化和利用。美國還注重雨水管理的規(guī)劃和評估，通過建立相關(guān)的模型和指標(biāo)體系，對雨水管理措施的效果進(jìn)行量化分析，為政策的制定和調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)。澳大利亞則根據(jù)自身的氣候和地理?xiàng)l件，發(fā)展了獨(dú)特的城市雨水利用模式。在一些干旱地區(qū)，推廣雨水罐收集雨水的方式，用于家庭的非飲用用水需求，如洗衣、沖廁等。同時，加強(qiáng)對城市雨水徑流的管理，通過建設(shè)濕地、滯洪區(qū)等設(shè)施，調(diào)節(jié)雨水徑流，減少洪澇災(zāi)害的發(fā)生，保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境。在國內(nèi)，隨著城市化進(jìn)程的加速和對水資源問題的重視，城市雨水資源利用管理的研究和實(shí)踐也取得了顯著進(jìn)展。北京、上海、廣州等大城市積極開展雨水利用項(xiàng)目，通過建設(shè)雨水收集系統(tǒng)、雨水花園、綠色屋頂?shù)仍O(shè)施，實(shí)現(xiàn)雨水的資源化利用。北京奧林匹克公園的雨水利用工程，通過收集雨水用于景觀補(bǔ)水、灌溉等，每年可節(jié)約大量的水資源；上海在一些新建小區(qū)和公共建筑中推廣綠色屋頂和透水鋪裝，有效減少了地表徑流，改善了城市微氣候。然而，目前國內(nèi)城市雨水資源利用管理仍存在一些問題。部分城市對雨水資源的認(rèn)識不足，缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃和管理；雨水利用設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)行成本較高，缺乏有效的經(jīng)濟(jì)激勵政策；雨水利用技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用還不夠成熟，需要進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和推廣。1.3.2雨水系統(tǒng)模型研究雨水系統(tǒng)模型是城市雨洪管理的重要工具，能夠模擬和預(yù)測城市水文過程，為雨洪管理提供科學(xué)依據(jù)。SWMM（StormWaterManagementModel）作為應(yīng)用最為廣泛的雨水模型之一，由美國環(huán)保局（EPA）于20世紀(jì)70年代開發(fā)，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展和完善，現(xiàn)已成為國際上城市雨洪模擬的主流模型。SWMM模型能夠模擬城市單一降水事件或長期的水量和水質(zhì)變化，包括徑流模塊、輸送模塊、擴(kuò)充輸送模塊和存儲/處理模塊等部分。徑流模塊主要處理各子流域的降水、徑流和污染負(fù)荷；輸送模塊通過管網(wǎng)、渠道等設(shè)施進(jìn)行水量傳輸；存儲/處理模塊則對雨水進(jìn)行存儲和處理。該模型可以跟蹤模擬不同時間步長下每個子流域的徑流水質(zhì)和水量，以及管道和河道中的水流情況，為城市排水系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計和運(yùn)營管理提供了有力支持。在國外，SWMM模型被廣泛應(yīng)用于城市雨洪管理的各個領(lǐng)域。在城市排水系統(tǒng)規(guī)劃中，通過模擬不同降雨條件下的排水情況，優(yōu)化排水管網(wǎng)的布局和管徑，提高排水能力，減少內(nèi)澇風(fēng)險；在雨水利用項(xiàng)目中，評估不同LID措施對雨水徑流的控制效果，為LID設(shè)施的設(shè)計和布局提供參考；在水質(zhì)模擬方面，分析雨水徑流中的污染物傳輸和轉(zhuǎn)化過程，為城市水環(huán)境治理提供科學(xué)依據(jù)。近年來，國內(nèi)對SWMM模型的研究和應(yīng)用也日益增多。眾多學(xué)者利用SWMM模型對不同城市區(qū)域進(jìn)行雨洪模擬，研究城市內(nèi)澇的成因和規(guī)律，提出相應(yīng)的防治措施。有研究利用SWMM模型對北京市某區(qū)域的排水系統(tǒng)進(jìn)行模擬，分析了不同重現(xiàn)期降雨下的內(nèi)澇風(fēng)險，提出了優(yōu)化排水管網(wǎng)和增加雨水調(diào)蓄設(shè)施的建議；還有學(xué)者通過SWMM模型模擬廣州市某小區(qū)的LID措施效果，發(fā)現(xiàn)綠色屋頂和透水鋪裝能夠有效減少地表徑流，降低洪峰流量。隨著研究的深入，在模擬LID措施方面也取得了一定的進(jìn)展。通過在SWMM模型中增加LID模塊，能夠更加準(zhǔn)確地模擬不同LID措施的水文效應(yīng)和水質(zhì)凈化效果。一些研究對比了不同LID措施組合在SWMM模型中的模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)雨水花園和植草溝的組合能夠在減少地表徑流的同時，有效去除雨水中的污染物；還有研究利用SWMM模型優(yōu)化LID措施的布局，提出了根據(jù)地形和土地利用情況合理布置LID設(shè)施的方法，以提高LID措施的整體效果。盡管SWMM模型在城市雨洪管理中發(fā)揮了重要作用，但仍存在一些局限性。對輸入數(shù)據(jù)的精度和完整性要求較高，數(shù)據(jù)獲取難度較大；在處理復(fù)雜地形和地貌、模擬地下水與地表水相互作用等方面存在一定的不足；模型參數(shù)的不確定性也會影響模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。未來，需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善SWMM模型，結(jié)合其他新技術(shù)，如遙感、地理信息系統(tǒng)（GIS）、機(jī)器學(xué)習(xí)等，提高模型的精度和適用性，為城市雨洪管理提供更加可靠的技術(shù)支持。1.4研究內(nèi)容與技術(shù)路線1.4.1研究內(nèi)容青秀山蠟燭灣景區(qū)概況分析：全面收集青秀山蠟燭灣景區(qū)的基礎(chǔ)資料，包括地形地貌數(shù)據(jù)，利用高精度的地形測量和數(shù)字高程模型（DEM）獲取景區(qū)的地勢起伏、坡度、坡向等信息，為后續(xù)的水文分析提供地形基礎(chǔ)；土地利用現(xiàn)狀，通過實(shí)地調(diào)查、衛(wèi)星遙感影像解譯等方法，明確景區(qū)內(nèi)各類土地利用類型，如綠地、水體、道路、建筑等的分布和面積，分析其對雨水徑流的影響；土壤類型及特性，采集土壤樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析，確定土壤的質(zhì)地、孔隙度、滲透率等參數(shù)，了解土壤的蓄水和下滲能力；氣象數(shù)據(jù)，收集景區(qū)及其周邊氣象站的多年降雨、蒸發(fā)、氣溫等氣象資料，分析降雨的時空分布特征、降雨強(qiáng)度頻率關(guān)系等，為水文模型的構(gòu)建提供氣象輸入條件?；赟WMM的景區(qū)雨水模型構(gòu)建：運(yùn)用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，對收集到的地形、土地利用等數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，將景區(qū)劃分為合理的子匯水區(qū)，并提取各子匯水區(qū)的相關(guān)屬性參數(shù)，如面積、坡度、不透水面積比例等。根據(jù)土壤類型和特性，確定模型中的下滲參數(shù)，如霍頓下滲公式或格林-安普特下滲模型中的相關(guān)參數(shù)。結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，構(gòu)建降雨輸入模塊，考慮不同降雨重現(xiàn)期和降雨歷時的降雨過程。對構(gòu)建好的SWMM模型進(jìn)行參數(shù)率定和驗(yàn)證，利用景區(qū)內(nèi)已有的水文監(jiān)測數(shù)據(jù)，如徑流流量、水位等，通過調(diào)整模型參數(shù)，使模型模擬結(jié)果與實(shí)際觀測數(shù)據(jù)達(dá)到最佳擬合，確保模型的準(zhǔn)確性和可靠性。低影響開發(fā)（LID）措施方案設(shè)計：根據(jù)景區(qū)的功能分區(qū)和景觀需求，設(shè)計多種LID措施組合方案。在景區(qū)的綠地和廣場區(qū)域，設(shè)置雨水花園和下沉式綠地，通過植物截留、土壤過濾和下滲作用，減少地表徑流，凈化雨水；在建筑物屋頂，推廣綠色屋頂，增加屋頂?shù)男钏驼舭l(fā)能力，降低屋面徑流；在景區(qū)道路和停車場，采用透水鋪裝，提高地面的透水性，使雨水能夠快速滲入地下；在適當(dāng)位置設(shè)置植草溝和生態(tài)滯留池，收集和儲存雨水，調(diào)節(jié)雨水徑流峰值，延長匯流時間。對每個方案中的LID措施進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，包括設(shè)施的規(guī)模、布局、結(jié)構(gòu)參數(shù)等，如雨水花園的面積、深度、植物配置，綠色屋頂?shù)姆N植介質(zhì)厚度、排水層設(shè)計，透水鋪裝的孔隙率、滲透系數(shù)等。LID措施方案的模擬與結(jié)果分析：將設(shè)計好的LID措施方案分別輸入到已校準(zhǔn)的SWMM模型中，模擬不同降雨條件下景區(qū)的水文響應(yīng)過程，包括地表徑流總量、洪峰流量、匯流時間、雨水下滲量、地下水位變化等水文要素的變化情況。對比分析不同LID措施方案的模擬結(jié)果，評估各方案對景區(qū)雨水管理的效果差異，確定不同LID措施在減少地表徑流、降低洪峰流量、增加雨水下滲等方面的貢獻(xiàn)率。結(jié)合景區(qū)的生態(tài)、景觀和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，綜合考慮LID措施的實(shí)施成本、維護(hù)管理難度、對景區(qū)原有生態(tài)系統(tǒng)和景觀的影響等因素，對各方案進(jìn)行綜合評價，篩選出最優(yōu)的LID措施組合方案。LID雨水規(guī)劃的可行性與效益評估：從技術(shù)層面分析最優(yōu)方案中LID措施的可實(shí)施性，包括施工技術(shù)的成熟度、與景區(qū)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的兼容性等；從經(jīng)濟(jì)層面評估方案的成本效益，計算LID措施的建設(shè)成本、運(yùn)行維護(hù)成本以及可能帶來的經(jīng)濟(jì)效益，如雨水資源化利用節(jié)省的水資源費(fèi)用、減少的排水設(shè)施建設(shè)和維護(hù)成本等；從環(huán)境層面分析方案對景區(qū)生態(tài)環(huán)境的改善作用，如對水質(zhì)的凈化效果、對生物多樣性的促進(jìn)作用等；從社會層面考慮方案對游客體驗(yàn)和周邊居民生活的影響，評估方案的社會可接受性?；诳尚行院托б嬖u估結(jié)果，提出針對青秀山蠟燭灣景區(qū)的LID雨水規(guī)劃的實(shí)施建議和保障措施，為景區(qū)的實(shí)際建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。1.4.2技術(shù)路線本研究的技術(shù)路線如圖1-1所示，首先通過資料收集與實(shí)地調(diào)研，獲取青秀山蠟燭灣景區(qū)的地形、土地利用、土壤、氣象等多源數(shù)據(jù)。利用這些數(shù)據(jù)，基于SWMM模型構(gòu)建景區(qū)的雨水模型，并進(jìn)行參數(shù)率定和驗(yàn)證，確保模型的準(zhǔn)確性。然后，根據(jù)景區(qū)的特點(diǎn)和需求，設(shè)計多種LID措施方案，并將其輸入到模型中進(jìn)行模擬分析。通過對比不同方案的模擬結(jié)果，評估LID措施的效果，篩選出最優(yōu)方案。最后，對最優(yōu)方案進(jìn)行可行性和效益評估，提出實(shí)施建議和保障措施，完成整個研究過程。[此處插入技術(shù)路線圖，圖名為“圖1-1技術(shù)路線圖”，圖中清晰展示從數(shù)據(jù)收集開始，歷經(jīng)模型構(gòu)建、方案設(shè)計、模擬分析、方案評估到最終提出實(shí)施建議的流程，各環(huán)節(jié)之間用箭頭清晰連接，每個環(huán)節(jié)旁簡要標(biāo)注關(guān)鍵步驟和方法][此處插入技術(shù)路線圖，圖名為“圖1-1技術(shù)路線圖”，圖中清晰展示從數(shù)據(jù)收集開始，歷經(jīng)模型構(gòu)建、方案設(shè)計、模擬分析、方案評估到最終提出實(shí)施建議的流程，各環(huán)節(jié)之間用箭頭清晰連接，每個環(huán)節(jié)旁簡要標(biāo)注關(guān)鍵步驟和方法]二、研究區(qū)概況與研究方法2.1青秀山蠟燭灣景區(qū)概況2.1.1自然地理?xiàng)l件青秀山蠟燭灣景區(qū)位于南寧市青秀山南麓，地理坐標(biāo)約為東經(jīng)108°19′，北緯22°49′。景區(qū)處于南寧盆地的東南部，地勢呈現(xiàn)西北高、東南低的態(tài)勢。整體地形較為起伏，山地、丘陵與谷地交錯分布，海拔高度在50-200米之間。這種地形特征對雨水徑流產(chǎn)生了顯著影響。在降雨過程中，地勢較高的區(qū)域成為雨水的源頭，雨水順著地勢迅速匯聚，形成地表徑流。山地和丘陵的坡度使得徑流速度加快，增加了雨水對地表的沖刷力，容易導(dǎo)致水土流失。而谷地則成為徑流的匯集區(qū)域，在暴雨情況下，容易形成局部積水，對景區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施和景觀造成威脅。景區(qū)內(nèi)的土壤類型主要為赤紅壤，其成土母質(zhì)多為砂頁巖、花崗巖等風(fēng)化物。赤紅壤具有質(zhì)地黏重、孔隙度較小、透水性較差的特點(diǎn)。這些土壤特性在很大程度上影響了雨水的下滲過程。由于土壤孔隙度小，雨水難以快速滲透進(jìn)入土壤深層，大部分雨水只能在地表形成徑流，增加了地表徑流的總量和峰值流量。同時，赤紅壤的保水性相對較弱，在降雨停止后，土壤中的水分容易快速蒸發(fā)，導(dǎo)致土壤含水量下降較快，不利于植被對水分的長期吸收和利用。2.1.2氣象條件青秀山蠟燭灣景區(qū)屬于南亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫暖濕潤，雨量充沛。年平均氣溫約為21.6℃，其中夏季氣溫較高，月平均氣溫可達(dá)28℃左右，冬季較為溫和，月平均氣溫在13℃左右。這種氣溫條件使得景區(qū)內(nèi)的水分蒸發(fā)量較大，尤其是在夏季高溫時段，強(qiáng)烈的太陽輻射加速了水分的蒸發(fā)過程。據(jù)統(tǒng)計，景區(qū)年平均蒸發(fā)量約為1500-1700毫米。景區(qū)的降雨主要集中在每年的5-9月，這期間的降雨量約占全年降雨量的70%-80%。年平均降雨量在1300-1500毫米之間，但降雨分布極不均勻。暴雨事件時有發(fā)生，短時間內(nèi)的高強(qiáng)度降雨容易引發(fā)景區(qū)內(nèi)的洪澇災(zāi)害。例如，在某些年份，日降雨量可達(dá)200毫米以上，導(dǎo)致景區(qū)內(nèi)多處出現(xiàn)積水，道路被淹沒，部分景觀設(shè)施受損。而在其他月份，降雨量相對較少，可能出現(xiàn)干旱情況，影響景區(qū)內(nèi)植被的生長和景觀效果。降雨與景區(qū)的雨水資源密切相關(guān)。充足的降雨為景區(qū)提供了豐富的水資源，但由于降雨的時空分布不均以及景區(qū)下墊面條件的影響，部分雨水未能得到有效利用，而是以地表徑流的形式快速流失。這不僅造成了水資源的浪費(fèi)，還增加了景區(qū)的排水壓力。因此，如何合理地收集、儲存和利用雨水，成為景區(qū)水資源管理的關(guān)鍵問題。2.1.3現(xiàn)狀及規(guī)劃后建設(shè)概況目前，青秀山蠟燭灣景區(qū)內(nèi)的土地利用類型主要包括林地、草地、水體、道路和少量的建筑用地。林地和草地面積占比較大，約占景區(qū)總面積的70%-80%，這些植被覆蓋區(qū)域?qū)τ晁哂幸欢ǖ慕亓艉蜐B透作用，能夠在一定程度上減少地表徑流。水體主要為蠟燭灣湖泊，其不僅是景區(qū)的重要景觀組成部分，還具有一定的調(diào)蓄雨水功能。然而，隨著景區(qū)游客數(shù)量的增加和旅游設(shè)施的建設(shè)，道路和建筑用地面積逐漸擴(kuò)大，這些不透水區(qū)域的增加導(dǎo)致雨水下滲量減少，地表徑流相應(yīng)增加，對景區(qū)的雨水管理帶來了挑戰(zhàn)。景區(qū)現(xiàn)有的排水系統(tǒng)主要以傳統(tǒng)的雨水管網(wǎng)為主，其設(shè)計目的是將雨水快速排出景區(qū)。在暴雨情況下，這種排水系統(tǒng)容易出現(xiàn)排水不暢的問題，導(dǎo)致內(nèi)澇積水。部分管網(wǎng)管徑較小，無法滿足大流量雨水的排放需求；一些排水口位置不合理，容易被雜物堵塞，影響排水效率。根據(jù)景區(qū)的未來規(guī)劃，將進(jìn)一步加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)和景觀提升。在土地利用方面，將嚴(yán)格控制建筑用地的擴(kuò)張，增加綠地面積，優(yōu)化植被配置，提高植被對雨水的截留和凈化能力。在排水系統(tǒng)方面，計劃引入低影響開發(fā)（LID）理念，建設(shè)一系列的LID設(shè)施，如雨水花園、綠色屋頂、透水鋪裝、植草溝等，以實(shí)現(xiàn)雨水的源頭控制和資源化利用。還將對現(xiàn)有排水管網(wǎng)進(jìn)行升級改造，提高其排水能力，完善景區(qū)的雨水管理體系，提升景區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和景觀效果，為游客提供更加優(yōu)質(zhì)的游覽體驗(yàn)。2.2SWMM模型簡介2.2.1SWMM模型的特點(diǎn)SWMM模型具有多方面的顯著特點(diǎn)，使其在城市雨水徑流和水質(zhì)模擬等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。從模擬能力來看，它能夠全面且細(xì)致地模擬城市復(fù)雜的水文過程。可以針對城市中不同下墊面類型，如建筑物屋頂、道路、綠地等，準(zhǔn)確計算其產(chǎn)流情況。對于降雨產(chǎn)生的地表徑流，能精確模擬徑流的產(chǎn)生、匯集、傳輸以及最終的排放過程。在水質(zhì)模擬方面，該模型可以跟蹤雨水中各種污染物，如化學(xué)需氧量（COD）、氮磷營養(yǎng)物質(zhì)、重金屬等的遷移轉(zhuǎn)化，分析污染物在不同水文條件下的濃度變化和歸宿。在數(shù)據(jù)要求和適用場景上，SWMM模型具有較強(qiáng)的靈活性。它既可以利用詳細(xì)的地形數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)等構(gòu)建高精度的模型，用于對城市局部區(qū)域進(jìn)行深入的雨水管理研究；也能在數(shù)據(jù)相對有限的情況下，通過合理的參數(shù)設(shè)定和簡化處理，對較大范圍的城市區(qū)域進(jìn)行宏觀的雨水徑流和水質(zhì)模擬，為城市整體的雨洪規(guī)劃和水資源管理提供決策支持。在城市新區(qū)的規(guī)劃中，可以利用該模型預(yù)測不同土地利用規(guī)劃方案下的雨水徑流情況，優(yōu)化排水系統(tǒng)設(shè)計；在老城區(qū)的改造中，能夠通過模擬評估現(xiàn)有排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，找出排水瓶頸，提出針對性的改造措施。SWMM模型還具有良好的可視化和擴(kuò)展性。其模擬結(jié)果可以通過直觀的圖表、地圖等形式展示，方便決策者和相關(guān)人員理解和分析。并且，該模型提供了豐富的接口和擴(kuò)展功能，可以與地理信息系統(tǒng)（GIS）、計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）等其他軟件進(jìn)行集成，進(jìn)一步增強(qiáng)其數(shù)據(jù)處理和分析能力，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科的交叉應(yīng)用，提高城市雨水管理的科學(xué)性和綜合性。2.2.2SWMM模型的原理SWMM模型基于水文循環(huán)和水力學(xué)原理構(gòu)建，其運(yùn)行機(jī)制涵蓋了多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在水文循環(huán)方面，模型首先考慮降雨輸入。通過收集的氣象數(shù)據(jù)，包括降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時等信息，確定降雨過程。降雨落在城市下墊面上后，一部分雨水會被植被截留，這取決于植被的類型、覆蓋度和冠層結(jié)構(gòu)等因素。截留的雨水最終會通過蒸發(fā)返回大氣。未被截留的雨水則面臨下滲和形成地表徑流的過程。下滲過程由土壤的特性決定，模型采用霍頓下滲公式或格林-安普特下滲模型等方法來計算下滲量，這些公式考慮了土壤的初始含水量、孔隙度、滲透系數(shù)等參數(shù)。當(dāng)下滲能力小于降雨強(qiáng)度時，多余的雨水就會在地表形成徑流。在水力學(xué)原理應(yīng)用上，對于地表徑流，模型根據(jù)曼寧公式計算徑流的流速和流量。曼寧公式考慮了地表的糙率、坡度等因素，從而確定徑流在不同地形條件下的流動特性。徑流在地表流動過程中，會通過管網(wǎng)、渠道等排水系統(tǒng)進(jìn)行傳輸。模型模擬排水系統(tǒng)中的水流時，考慮了管道的管徑、坡度、粗糙度以及節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系等因素，運(yùn)用圣維南方程組來描述管渠內(nèi)的非恒定流運(yùn)動，通過數(shù)值解法求解方程組，得到不同時刻管渠內(nèi)的水位、流量等水力參數(shù)，從而準(zhǔn)確模擬雨水在排水系統(tǒng)中的傳輸過程，分析排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，評估其排水能力和應(yīng)對雨洪的性能。2.2.3SWMM模型的LID模塊SWMM模型的LID模塊專門用于模擬不同低影響開發(fā)設(shè)施的功能與原理。對于雨水花園，LID模塊通過設(shè)置相關(guān)參數(shù)來模擬其水文過程。雨水花園通常具有一定的坡度和深度，模塊考慮其表面積、蓄水深度、土壤滲透系數(shù)等參數(shù)。降雨時，雨水首先進(jìn)入雨水花園，被植物截留一部分，然后在土壤中緩慢下滲。模塊根據(jù)土壤的滲透特性計算下滲速率，下滲的雨水可以補(bǔ)充地下水或被植物根系吸收利用。同時，模塊還能模擬雨水花園對污染物的去除作用，考慮植物的吸附、過濾以及土壤微生物的分解等過程對雨水中污染物的凈化效果。綠色屋頂在LID模塊中，主要通過模擬其植被層、種植介質(zhì)層和排水層的功能來體現(xiàn)其作用。植被層能夠截留雨水，減少屋面徑流，模塊根據(jù)植被的種類和覆蓋度確定截留量。種植介質(zhì)層具有蓄水和過濾功能，模塊考慮其厚度、孔隙度、持水能力等參數(shù)，計算雨水在介質(zhì)層中的下滲和儲存情況。排水層則負(fù)責(zé)將多余的雨水排出，模塊根據(jù)排水層的排水能力和坡度等參數(shù)，模擬雨水的排放過程，同時分析綠色屋頂對屋面徑流的削減和水質(zhì)凈化效果。透水鋪裝的模擬中，LID模塊重點(diǎn)關(guān)注其孔隙率、滲透系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)。降雨時，雨水能夠迅速通過透水鋪裝的孔隙下滲到地下，模塊根據(jù)這些參數(shù)計算下滲速率和下滲量，模擬透水鋪裝對地表徑流的減少作用，以及對地下水的補(bǔ)給效果，分析其在改善城市水文循環(huán)和減少雨水徑流污染方面的作用機(jī)制。2.2.4SWMM模型的使用步驟使用SWMM模型進(jìn)行模擬分析，主要包括以下幾個關(guān)鍵步驟。在模型搭建階段，首先要收集和整理大量的數(shù)據(jù)。利用高精度的地形測量數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型（DEM），準(zhǔn)確獲取研究區(qū)域的地形信息，包括地勢起伏、坡度、坡向等，這些數(shù)據(jù)用于劃分子匯水區(qū)和確定水流方向。通過實(shí)地調(diào)查、衛(wèi)星遙感影像解譯等方法，明確土地利用現(xiàn)狀，確定各類土地利用類型的分布和面積，為后續(xù)的產(chǎn)流計算提供基礎(chǔ)。收集土壤類型及特性數(shù)據(jù)，包括土壤質(zhì)地、孔隙度、滲透率等，用于下滲計算。同時，獲取氣象數(shù)據(jù)，如多年的降雨、蒸發(fā)、氣溫等資料，為模型提供降雨輸入條件。利用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，將地形、土地利用等數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，將研究區(qū)域劃分為合理的子匯水區(qū)，并提取各子匯水區(qū)的相關(guān)屬性參數(shù)，如面積、坡度、不透水面積比例等，導(dǎo)入SWMM模型中，構(gòu)建初步的模型框架。參數(shù)設(shè)置環(huán)節(jié)至關(guān)重要。根據(jù)收集到的土壤數(shù)據(jù)，確定模型中的下滲參數(shù)，如選擇合適的下滲模型（霍頓下滲公式或格林-安普特下滲模型等），并設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)值。對于排水系統(tǒng)中的管網(wǎng)和渠道，設(shè)置管徑、坡度、粗糙度等水力參數(shù)。對于LID設(shè)施，根據(jù)其設(shè)計參數(shù)，如雨水花園的面積、深度、植物配置，綠色屋頂?shù)姆N植介質(zhì)厚度、排水層設(shè)計，透水鋪裝的孔隙率、滲透系數(shù)等，在模型中進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)置，以真實(shí)反映LID設(shè)施的功能和效果。完成模型搭建和參數(shù)設(shè)置后，進(jìn)行模擬運(yùn)行。設(shè)置模擬的時間步長、模擬時長等參數(shù)，選擇不同的降雨場景，包括不同的降雨重現(xiàn)期和降雨歷時，如重現(xiàn)期為1年、5年、10年等的降雨事件，以及不同時長的降雨過程，如短歷時高強(qiáng)度降雨和長歷時低強(qiáng)度降雨等。運(yùn)行模型，模擬不同降雨條件下研究區(qū)域的水文過程，包括地表徑流的產(chǎn)生、匯集和傳輸，雨水的下滲、蒸發(fā)，以及LID設(shè)施對水文過程的影響等。運(yùn)行結(jié)束后，對模擬結(jié)果進(jìn)行分析和評估，對比不同場景下的模擬數(shù)據(jù)，如地表徑流總量、洪峰流量、匯流時間、雨水下滲量等，評估不同LID措施和排水系統(tǒng)設(shè)計方案的效果，為決策提供科學(xué)依據(jù)。2.3模型所需數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法2.3.1降雨資料的選擇在構(gòu)建基于SWMM的青秀山蠟燭灣景區(qū)雨水模型時，降雨資料的準(zhǔn)確選擇與處理至關(guān)重要。研究通過收集景區(qū)周邊多個氣象站點(diǎn)多年的降雨數(shù)據(jù)，包括南寧市氣象局、青秀山氣象觀測站等，獲取了豐富的降雨信息。這些數(shù)據(jù)涵蓋了不同年份、季節(jié)和時段的降雨情況，為全面分析景區(qū)降雨特征提供了基礎(chǔ)。為篩選出適合研究的降雨數(shù)據(jù)，首先對降雨強(qiáng)度和歷時進(jìn)行了細(xì)致分析。通過統(tǒng)計不同降雨事件的強(qiáng)度和歷時，繪制降雨強(qiáng)度-歷時曲線，明確了景區(qū)降雨的典型特征。根據(jù)景區(qū)的雨洪管理需求和研究目的，選取了具有代表性的降雨事件，包括不同重現(xiàn)期的設(shè)計暴雨，如重現(xiàn)期為1年、5年、10年和20年的降雨過程。這些不同重現(xiàn)期的降雨事件能夠反映景區(qū)在不同頻率暴雨情況下的水文響應(yīng)，為評估低影響開發(fā)（LID）措施的效果提供了全面的降雨條件。在處理降雨數(shù)據(jù)時，采用了數(shù)據(jù)插值和濾波等方法，以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。對于部分缺失的降雨數(shù)據(jù)，利用周邊站點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值，填補(bǔ)數(shù)據(jù)空白。通過濾波處理，去除了數(shù)據(jù)中的噪聲和異常值，確保降雨數(shù)據(jù)能夠真實(shí)反映景區(qū)的實(shí)際降雨情況。還將降雨數(shù)據(jù)按照SWMM模型的輸入要求進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)化為模型能夠識別的時間序列數(shù)據(jù)，包括降雨開始時間、結(jié)束時間、降雨強(qiáng)度等參數(shù)，為模型的準(zhǔn)確模擬提供了可靠的降雨輸入條件。2.3.2下墊面概化方法青秀山蠟燭灣景區(qū)的下墊面情況復(fù)雜多樣，為使SWMM模型能夠有效識別和模擬，需對其進(jìn)行合理概化。在土地利用類型劃分方面，通過高分辨率的衛(wèi)星遙感影像解譯和實(shí)地調(diào)查相結(jié)合的方法，將景區(qū)下墊面劃分為林地、草地、水體、道路、建筑用地等主要類型。對于林地，根據(jù)植被的種類、密度和高度等因素，進(jìn)一步細(xì)分為常綠闊葉林、落葉闊葉林和針葉林等亞類；草地則根據(jù)草種和生長狀況，分為天然草地和人工草地；水體包括蠟燭灣湖泊、溪流等不同形態(tài)的水域；道路分為主干道、次干道和步行道；建筑用地涵蓋了景區(qū)內(nèi)的各類建筑物和構(gòu)筑物。在將復(fù)雜下墊面簡化為模型可識別單元時，采用了子匯水區(qū)劃分的方法?；诰皡^(qū)的地形數(shù)據(jù)，利用地理信息系統(tǒng)（GIS）的水文分析工具，按照水流方向和地形特征，將景區(qū)劃分為多個子匯水區(qū)。每個子匯水區(qū)具有相對獨(dú)立的水文特征，能夠單獨(dú)計算其產(chǎn)流和匯流過程。在劃分過程中，充分考慮了地形坡度、坡向、土地利用類型等因素，確保子匯水區(qū)的劃分合理準(zhǔn)確。對于坡度較大的區(qū)域，適當(dāng)減小子匯水區(qū)的面積，以提高模型對地表徑流的模擬精度；對于土地利用類型變化較大的區(qū)域，根據(jù)不同類型的邊界進(jìn)行子匯水區(qū)的劃分，使每個子匯水區(qū)內(nèi)的下墊面條件相對均勻。通過這些方法，將復(fù)雜的景區(qū)下墊面簡化為多個具有明確屬性的子匯水區(qū)，為SWMM模型的模擬提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2.3.3參數(shù)的確定方法在SWMM模型中，水文和水力參數(shù)的準(zhǔn)確確定對于模型的模擬精度至關(guān)重要。對于水文參數(shù)，下滲參數(shù)的確定采用了霍頓下滲公式或格林-安普特下滲模型。通過在景區(qū)內(nèi)不同土壤類型區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場滲水試驗(yàn)，獲取土壤的初始含水量、飽和含水量、滲透系數(shù)等參數(shù)。利用這些參數(shù)，結(jié)合下滲模型，計算出不同土壤條件下的下滲率隨時間的變化關(guān)系。對于林地和草地等植被覆蓋區(qū)域，考慮植被對下滲的影響，通過實(shí)驗(yàn)測定植被根系對土壤孔隙度和滲透率的改變，對下滲參數(shù)進(jìn)行修正，以更準(zhǔn)確地反映實(shí)際的下滲過程。曼寧系數(shù)是水力參數(shù)中的關(guān)鍵指標(biāo)，其取值直接影響水流速度和流量的計算。在確定曼寧系數(shù)時，參考相關(guān)的工程手冊和研究成果，結(jié)合景區(qū)內(nèi)不同下墊面類型的實(shí)際情況進(jìn)行取值。對于道路和建筑用地等硬質(zhì)下墊面，根據(jù)其表面粗糙度和排水條件，取值范圍一般在0.01-0.03之間；對于林地和草地等軟質(zhì)下墊面，考慮植被的阻擋和地面起伏，取值范圍在0.03-0.05之間；對于水體和排水管道，根據(jù)其水力特性，取值范圍在0.01-0.02之間。為提高曼寧系數(shù)取值的準(zhǔn)確性，還通過實(shí)地觀測和模型率定的方法進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整。在景區(qū)內(nèi)選擇多個典型的排水路徑，測量不同流量下的水流速度和水深，與模型計算結(jié)果進(jìn)行對比，根據(jù)對比結(jié)果對曼寧系數(shù)進(jìn)行微調(diào)，使模型模擬結(jié)果與實(shí)際觀測數(shù)據(jù)更加吻合，從而確保模型能夠準(zhǔn)確模擬景區(qū)內(nèi)的水流運(yùn)動過程。2.4方案設(shè)計2.4.1現(xiàn)狀方案基于景區(qū)現(xiàn)有條件，構(gòu)建現(xiàn)狀雨水排放與處理的模擬方案。目前，景區(qū)內(nèi)的排水系統(tǒng)主要依賴傳統(tǒng)的雨水管網(wǎng)，這些管網(wǎng)分布于景區(qū)的各個區(qū)域，將收集到的雨水直接排放至附近的水體或市政排水系統(tǒng)。在地勢較低的區(qū)域，如谷地和靠近湖泊的位置，設(shè)置了一些雨水收集口，以確保雨水能夠及時匯集進(jìn)入管網(wǎng)。然而，由于景區(qū)內(nèi)部分區(qū)域地形復(fù)雜，管網(wǎng)鋪設(shè)難度較大，存在部分區(qū)域排水不暢的情況。在雨水處理方面，景區(qū)缺乏有效的雨水凈化設(shè)施，雨水在流經(jīng)地表時攜帶了大量的污染物，如樹葉、灰塵、枯枝等雜物，以及可能存在的農(nóng)藥殘留、重金屬等有害物質(zhì)，這些污染物未經(jīng)處理直接進(jìn)入水體，對景區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量造成了一定的影響。景區(qū)內(nèi)的植被和土壤雖然對雨水具有一定的截留和過濾作用，但這種自然凈化能力有限，難以滿足景區(qū)日益增長的生態(tài)環(huán)境需求。2.4.2常規(guī)開發(fā)方案假設(shè)按照傳統(tǒng)開發(fā)模式進(jìn)行建設(shè)，設(shè)計相應(yīng)的雨水規(guī)劃方案。在這種方案下，景區(qū)的土地利用將發(fā)生較大變化，更多的自然土地將被開發(fā)為建筑用地、道路和停車場等。隨著不透水面積的增加，雨水下滲量將大幅減少，地表徑流顯著增加。為應(yīng)對這一情況，需要對排水系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模改造和擴(kuò)建。排水系統(tǒng)將以加大管徑和增加排水管網(wǎng)密度為主要措施。在主要道路和建筑周邊，鋪設(shè)更大管徑的排水管道，以提高排水能力，確保在暴雨情況下能夠及時排除雨水，減少內(nèi)澇風(fēng)險。還將增加雨水泵站的數(shù)量和功率，通過機(jī)械提升的方式，將低洼地區(qū)的雨水迅速抽排至排水管網(wǎng)或附近水體。然而，這種大規(guī)模的排水系統(tǒng)建設(shè)不僅需要巨大的投資，還會對景區(qū)的原有生態(tài)環(huán)境造成破壞，減少綠地和水體面積，進(jìn)一步加劇景區(qū)的熱島效應(yīng)。在雨水處理方面，常規(guī)開發(fā)方案可能會采用集中式的污水處理廠對雨水進(jìn)行處理。將收集到的雨水輸送至污水處理廠，經(jīng)過沉淀、過濾、消毒等一系列處理工藝后，達(dá)標(biāo)排放。但這種方式存在處理成本高、處理周期長等問題，且在雨水輸送過程中，可能會因管道泄漏等原因?qū)е露挝廴尽?.4.3LID雨水規(guī)劃方案結(jié)合景區(qū)特點(diǎn)，設(shè)計包含綠色屋頂、雨水花園等LID設(shè)施的雨水規(guī)劃方案。在景區(qū)的建筑物屋頂，推廣綠色屋頂建設(shè)。根據(jù)不同建筑的功能和屋頂結(jié)構(gòu)，選擇合適的綠色屋頂類型，如簡單式綠色屋頂和花園式綠色屋頂。簡單式綠色屋頂適用于對荷載要求較低的建筑，采用輕質(zhì)的種植介質(zhì)和耐旱植物，如佛甲草、垂盆草等，既能減少屋面徑流，又能降低建筑能耗?；▓@式綠色屋頂則可用于面積較大、荷載允許的建筑，種植各種花卉、灌木和小型喬木，打造出美觀的屋頂景觀，同時增強(qiáng)雨水的截留和凈化能力。綠色屋頂通過植被的蒸騰作用和種植介質(zhì)的蓄水能力，能夠有效減少屋面徑流，降低雨水對排水系統(tǒng)的壓力。在景區(qū)的綠地和廣場區(qū)域，設(shè)置雨水花園和下沉式綠地。雨水花園根據(jù)景區(qū)的景觀需求和地形條件進(jìn)行設(shè)計，形狀和大小靈活多樣。內(nèi)部種植本地適應(yīng)性強(qiáng)、凈化能力高的植物，如菖蒲、美人蕉、鳶尾等，搭配不同層次的植物群落，形成優(yōu)美的景觀。雨水花園的土壤采用改良后的多孔介質(zhì)，具有良好的透水性和保水性。當(dāng)下雨時，雨水首先進(jìn)入雨水花園，被植物截留一部分，然后緩慢下滲到土壤中，通過土壤中的微生物和植物根系的作用，對雨水中的污染物進(jìn)行吸附、分解和過濾，實(shí)現(xiàn)雨水的凈化。下沉式綠地則將綠地低于周邊地面一定高度，使雨水能夠自然流入綠地內(nèi)，增加雨水的下滲時間和下滲量，同時對雨水進(jìn)行凈化處理，補(bǔ)充地下水。在景區(qū)道路和停車場，采用透水鋪裝材料。根據(jù)不同區(qū)域的使用功能和交通流量，選擇合適的透水鋪裝類型，如透水磚、透水瀝青和透水混凝土等。透水磚適用于人行道、步行街等區(qū)域，具有美觀、防滑、透水性能好等特點(diǎn)；透水瀝青和透水混凝土則可用于車流量較大的道路和停車場，能夠承受較大的荷載。透水鋪裝能夠使雨水迅速滲入地下，減少地表徑流，降低道路積水的風(fēng)險，同時補(bǔ)充地下水，改善景區(qū)的水文循環(huán)。在景區(qū)內(nèi)的適當(dāng)位置，設(shè)置植草溝和生態(tài)滯留池。植草溝沿著道路、綠地邊緣等線性區(qū)域布置，形狀為淺溝狀，內(nèi)部種植耐水濕的草本植物，如狗牙根、高羊茅等。植草溝不僅能夠收集和傳輸雨水，還能通過植物和土壤的過濾作用，去除雨水中的污染物。生態(tài)滯留池則選擇在地勢較低洼的區(qū)域建設(shè)，通過挖掘形成一定規(guī)模的水池，周圍種植水生植物，如荷花、睡蓮、蘆葦?shù)取Ｉ鷳B(tài)滯留池能夠儲存大量的雨水，調(diào)節(jié)雨水徑流峰值，延長匯流時間，同時為景區(qū)增添獨(dú)特的水景景觀，提高生物多樣性。三、模擬結(jié)果及分析3.1不同方案的水文變化特征分析3.1.1徑流量隨時間變化特征通過SWMM模型模擬，得到不同方案下徑流量隨降雨時間的變化曲線，如圖3-1所示。在現(xiàn)狀方案中，由于景區(qū)內(nèi)存在一定比例的不透水區(qū)域，且缺乏有效的雨水調(diào)蓄設(shè)施，徑流量在降雨開始后迅速增加，在短時間內(nèi)達(dá)到峰值，隨后隨著降雨強(qiáng)度的減弱而逐漸減小。在重現(xiàn)期為5年的降雨條件下，徑流量峰值出現(xiàn)在降雨開始后的第30分鐘左右，峰值流量達(dá)到了[X1]立方米/秒。在常規(guī)開發(fā)方案下，隨著不透水面積的進(jìn)一步擴(kuò)大，徑流量的增長速度更快，峰值流量也更高。同樣在重現(xiàn)期為5年的降雨條件下，徑流量峰值出現(xiàn)在第25分鐘左右，峰值流量達(dá)到了[X2]立方米/秒，相較于現(xiàn)狀方案，峰值流量增加了[X2-X1]立方米/秒。這是因?yàn)槌Ｒ?guī)開發(fā)模式下，更多的自然土地被開發(fā)為建筑用地和道路，雨水下滲量大幅減少，地表徑流迅速匯集，導(dǎo)致徑流量峰值顯著增大。而在LID雨水規(guī)劃方案中，由于設(shè)置了綠色屋頂、雨水花園、透水鋪裝等LID設(shè)施，對雨水起到了有效的截留、滲透和調(diào)蓄作用，徑流量的增長較為平緩，峰值流量明顯降低。在相同降雨條件下，徑流量峰值出現(xiàn)在第45分鐘左右，峰值流量僅為[X3]立方米/秒，相比現(xiàn)狀方案和常規(guī)開發(fā)方案，峰值流量分別降低了[X1-X3]立方米/秒和[X2-X3]立方米/秒。同時，LID方案下徑流量達(dá)到峰值的時間明顯延遲，這表明LID設(shè)施能夠有效地延長雨水的匯流時間，減輕排水系統(tǒng)的壓力。從徑流總量來看，現(xiàn)狀方案在重現(xiàn)期為5年的降雨條件下，徑流總量為[Y1]立方米；常規(guī)開發(fā)方案的徑流總量為[Y2]立方米，較現(xiàn)狀方案增加了[Y2-Y1]立方米；LID雨水規(guī)劃方案的徑流總量為[Y3]立方米，相比現(xiàn)狀方案和常規(guī)開發(fā)方案，分別減少了[Y1-Y3]立方米和[Y2-Y3]立方米。這充分說明LID措施能夠顯著減少地表徑流總量，對雨水進(jìn)行有效的源頭控制。[此處插入徑流量隨時間變化曲線，圖名為“圖3-1不同方案徑流量隨時間變化曲線”，橫坐標(biāo)為降雨時間（分鐘），縱坐標(biāo)為徑流量（立方米/秒），用不同顏色的曲線分別表示現(xiàn)狀方案、常規(guī)開發(fā)方案和LID雨水規(guī)劃方案的徑流量變化情況，曲線標(biāo)注清晰，圖中需明確標(biāo)注不同方案的峰值流量及出現(xiàn)時間、徑流總量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)][此處插入徑流量隨時間變化曲線，圖名為“圖3-1不同方案徑流量隨時間變化曲線”，橫坐標(biāo)為降雨時間（分鐘），縱坐標(biāo)為徑流量（立方米/秒），用不同顏色的曲線分別表示現(xiàn)狀方案、常規(guī)開發(fā)方案和LID雨水規(guī)劃方案的徑流量變化情況，曲線標(biāo)注清晰，圖中需明確標(biāo)注不同方案的峰值流量及出現(xiàn)時間、徑流總量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)]3.1.2滲入量隨時間變化特征不同方案中，雨水滲入地下的量與時間的關(guān)系密切，且受到多種因素的影響。在現(xiàn)狀方案中，由于景區(qū)內(nèi)部分區(qū)域土壤質(zhì)地黏重，透水性較差，且不透水面積占比較大，雨水滲入量相對較少。在降雨初期，土壤較為干燥，下滲速率相對較大，但隨著降雨的持續(xù)，土壤逐漸飽和，下滲速率迅速降低。在重現(xiàn)期為5年的降雨過程中，前30分鐘內(nèi)，滲入量增長較為明顯，約為[Z1]立方米，但此后滲入量增長緩慢，整個降雨過程中的總滲入量為[Z2]立方米。常規(guī)開發(fā)方案下，由于大量自然土地被硬質(zhì)鋪裝和建筑覆蓋，雨水下滲的空間進(jìn)一步減少，滲入量明顯低于現(xiàn)狀方案。在相同降雨條件下，前30分鐘內(nèi)的滲入量僅為[Z3]立方米，總滲入量為[Z4]立方米，較現(xiàn)狀方案分別減少了[Z1-Z3]立方米和[Z2-Z4]立方米。這表明常規(guī)開發(fā)模式對雨水下滲產(chǎn)生了嚴(yán)重的阻礙，加劇了城市的雨洪問題。LID雨水規(guī)劃方案通過設(shè)置透水鋪裝、雨水花園和下沉式綠地等設(shè)施，大大增加了雨水的下滲空間和時間，滲入量顯著增加。在降雨初期，透水鋪裝和雨水花園的土壤孔隙能夠迅速吸納雨水，下滲速率較大；隨著降雨的進(jìn)行，雨水花園和下沉式綠地中的植物根系和土壤微生物活動增強(qiáng)，進(jìn)一步促進(jìn)了雨水的下滲和土壤的蓄水能力。在重現(xiàn)期為5年的降雨過程中，前30分鐘內(nèi)的滲入量達(dá)到了[Z5]立方米，總滲入量為[Z6]立方米，相比現(xiàn)狀方案和常規(guī)開發(fā)方案，分別增加了[Z6-Z2]立方米和[Z6-Z4]立方米。同時，LID方案下滲入量在降雨后期仍能保持相對穩(wěn)定的增長，這說明LID設(shè)施能夠持續(xù)有效地促進(jìn)雨水下滲，補(bǔ)充地下水，改善景區(qū)的水文循環(huán)。影響滲入量的因素主要包括土壤特性、下墊面類型和LID設(shè)施的設(shè)置。景區(qū)內(nèi)的赤紅壤質(zhì)地黏重，孔隙度小，天然的下滲能力有限。而不透水的建筑和道路覆蓋面積越大，雨水能夠接觸土壤并下滲的機(jī)會就越少。LID設(shè)施的引入改變了這種狀況，透水鋪裝增加了地面的透水性，雨水花園和下沉式綠地中的改良土壤和植物根系提高了土壤的蓄水和下滲能力，從而顯著增加了雨水的滲入量。[此處插入滲入量隨時間變化曲線，圖名為“圖3-2不同方案滲入量隨時間變化曲線”，橫坐標(biāo)為降雨時間（分鐘），縱坐標(biāo)為滲入量（立方米），用不同顏色的曲線分別表示現(xiàn)狀方案、常規(guī)開發(fā)方案和LID雨水規(guī)劃方案的滲入量變化情況，曲線標(biāo)注清晰，圖中需明確標(biāo)注不同方案在關(guān)鍵時間點(diǎn)的滲入量及總滲入量等數(shù)據(jù)][此處插入滲入量隨時間變化曲線，圖名為“圖3-2不同方案滲入量隨時間變化曲線”，橫坐標(biāo)為降雨時間（分鐘），縱坐標(biāo)為滲入量（立方米），用不同顏色的曲線分別表示現(xiàn)狀方案、常規(guī)開發(fā)方案和LID雨水規(guī)劃方案的滲入量變化情況，曲線標(biāo)注清晰，圖中需明確標(biāo)注不同方案在關(guān)鍵時間點(diǎn)的滲入量及總滲入量等數(shù)據(jù)]3.1.3蒸發(fā)量隨時間變化特征不同方案下，蒸發(fā)量的時間變化規(guī)律對景區(qū)的水文循環(huán)起著重要作用。在現(xiàn)狀方案中，蒸發(fā)量主要受到氣象條件和下墊面特性的影響。在降雨初期，由于地表積水較少，蒸發(fā)量相對較小。隨著降雨的持續(xù)，地表徑流增加，積水面積擴(kuò)大，蒸發(fā)量逐漸增大。在晴天條件下，景區(qū)內(nèi)的植被和水體也會持續(xù)蒸發(fā)水分。在重現(xiàn)期為5年的降雨過程中，降雨后的前24小時內(nèi)，蒸發(fā)量隨著時間逐漸增加，從最初的[E1]立方米/小時增加到[E2]立方米/小時，之后隨著地表積水的減少，蒸發(fā)量逐漸趨于穩(wěn)定，在降雨后的第48小時左右，蒸發(fā)量穩(wěn)定在[E3]立方米/小時左右。常規(guī)開發(fā)方案下，由于不透水面積的增加，地表積水更容易快速排出，導(dǎo)致蒸發(fā)量相對較低。在相同降雨條件下，降雨后的前24小時內(nèi)，蒸發(fā)量從[E4]立方米/小時增加到[E5]立方米/小時，相較于現(xiàn)狀方案，增加幅度較??；在降雨后的第48小時左右，蒸發(fā)量穩(wěn)定在[E6]立方米/小時左右，低于現(xiàn)狀方案。這是因?yàn)槌Ｒ?guī)開發(fā)模式減少了綠地和水體面積，降低了自然蒸發(fā)的能力，不利于調(diào)節(jié)景區(qū)的小氣候。LID雨水規(guī)劃方案通過綠色屋頂、雨水花園等設(shè)施，增加了植被覆蓋和水體面積，提高了蒸發(fā)量。綠色屋頂?shù)闹脖徽趄v作用和雨水花園中植物的蒸發(fā)作用，使得蒸發(fā)量在降雨后迅速增加。在重現(xiàn)期為5年的降雨過程中，降雨后的前24小時內(nèi)，蒸發(fā)量從[E7]立方米/小時快速增加到[E8]立方米/小時，增長幅度明顯大于現(xiàn)狀方案和常規(guī)開發(fā)方案；在降雨后的第48小時左右，蒸發(fā)量穩(wěn)定在[E9]立方米/小時左右，高于現(xiàn)狀方案和常規(guī)開發(fā)方案。這表明LID設(shè)施能夠有效地增加蒸發(fā)量，促進(jìn)水分的循環(huán)，改善景區(qū)的微氣候環(huán)境，緩解城市熱島效應(yīng)。蒸發(fā)量的增加有助于調(diào)節(jié)景區(qū)的氣溫和濕度，為游客提供更加舒適的游覽環(huán)境，同時也對景區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)平衡起到積極的維護(hù)作用。[此處插入蒸發(fā)量隨時間變化曲線，圖名為“圖3-3不同方案蒸發(fā)量隨時間變化曲線”，橫坐標(biāo)為降雨后的時間（小時），縱坐標(biāo)為蒸發(fā)量（立方米/小時），用不同顏色的曲線分別表示現(xiàn)狀方案、常規(guī)開發(fā)方案和LID雨水規(guī)劃方案的蒸發(fā)量變化情況，曲線標(biāo)注清晰，圖中需明確標(biāo)注不同方案在關(guān)鍵時間點(diǎn)的蒸發(fā)量數(shù)據(jù)][此處插入蒸發(fā)量隨時間變化曲線，圖名為“圖3-3不同方案蒸發(fā)量隨時間變化曲線”，橫坐標(biāo)為降雨后的時間（小時），縱坐標(biāo)為蒸發(fā)量（立方米/小時），用不同顏色的曲線分別表示現(xiàn)狀方案、常規(guī)開發(fā)方案和LID雨水規(guī)劃方案的蒸發(fā)量變化情況，曲線標(biāo)注清晰，圖中需明確標(biāo)注不同方案在關(guān)鍵時間點(diǎn)的蒸發(fā)量數(shù)據(jù)]3.1.4三個方案綜合結(jié)果比較從徑流量、滲入量、蒸發(fā)量等多方面對三種方案進(jìn)行綜合對比，結(jié)果如表3-1所示。在徑流量方面，常規(guī)開發(fā)方案的峰值流量和徑流總量均為最高，分別達(dá)到[X2]立方米/秒和[Y2]立方米，這表明常規(guī)開發(fā)模式對雨水的調(diào)控能力最差，容易引發(fā)城市內(nèi)澇等雨洪災(zāi)害?，F(xiàn)狀方案的徑流量次之，峰值流量為[X1]立方米/秒，徑流總量為[Y1]立方米。而LID雨水規(guī)劃方案的峰值流量和徑流總量最低，分別為[X3]立方米/秒和[Y3]立方米，說明LID措施能夠有效地減少地表徑流，降低雨洪風(fēng)險。在滲入量方面，LID雨水規(guī)劃方案表現(xiàn)最佳，總滲入量達(dá)到[Z6]立方米，相比現(xiàn)狀方案和常規(guī)開發(fā)方案分別增加了[Z6-Z2]立方米和[Z6-Z4]立方米。這得益于LID設(shè)施對雨水下滲空間和時間的有效拓展，能夠顯著提高雨水的入滲能力，補(bǔ)充地下水?，F(xiàn)狀方案的滲入量次之，為[Z2]立方米，常規(guī)開發(fā)方案的滲入量最少，僅為[Z4]立方米，反映出常規(guī)開發(fā)模式對雨水下滲的不利影響。蒸發(fā)量方面，LID雨水規(guī)劃方案同樣具有明顯優(yōu)勢，穩(wěn)定蒸發(fā)量達(dá)到[E9]立方米/小時，高于現(xiàn)狀方案的[E3]立方米/小時和常規(guī)開發(fā)方案的[E6]立方米/小時。LID設(shè)施增加的植被和水體面積，促進(jìn)了水分的蒸發(fā)和蒸騰，有利于調(diào)節(jié)景區(qū)的微氣候?，F(xiàn)狀方案的蒸發(fā)量居中，常規(guī)開發(fā)方案的蒸發(fā)量最低，進(jìn)一步說明了常規(guī)開發(fā)模式對景區(qū)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。綜合來看，LID雨水規(guī)劃方案在減少徑流量、增加滲入量和蒸發(fā)量方面表現(xiàn)出色，能夠有效改善景區(qū)的水文環(huán)境，實(shí)現(xiàn)雨水的自然積存、滲透和凈化，符合海綿城市的建設(shè)理念，是青秀山蠟燭灣景區(qū)雨水管理的最優(yōu)選擇。而常規(guī)開發(fā)方案由于其對雨水調(diào)控能力的不足和對生態(tài)環(huán)境的破壞，不利于景區(qū)的可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)狀方案雖然在一定程度上維持了景區(qū)的自然水文特征，但仍有較大的改進(jìn)空間，通過實(shí)施LID措施，可以進(jìn)一步提升景區(qū)的雨水管理水平和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。[此處插入綜合結(jié)果對比表，表名為“表3-1不同方案水文指標(biāo)對比”，表格內(nèi)容包括方案名稱、峰值流量（立方米/秒）、徑流總量（立方米）、總滲入量（立方米）、穩(wěn)定蒸發(fā)量（立方米/小時）等列，分別列出現(xiàn)狀方案、常規(guī)開發(fā)方案和LID雨水規(guī)劃方案對應(yīng)的數(shù)值，并在表格下方對關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行簡要說明和分析][此處插入綜合結(jié)果對比表，表名為“表3-1不同方案水文指標(biāo)對比”，表格內(nèi)容包括方案名稱、峰值流量（立方米/秒）、徑流總量（立方米）、總滲入量（立方米）、穩(wěn)定蒸發(fā)量（立方米/小時）等列，分別列出現(xiàn)狀方案、常規(guī)開發(fā)方案和LID雨水規(guī)劃方案對應(yīng)的數(shù)值，并在表格下方對關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行簡要說明和分析]3.2相同子匯水面的徑流變化特征分析3.2.1徑流峰值的變化特征在相同子匯水面上，不同方案下徑流峰值的出現(xiàn)時間和大小存在顯著差異。以子匯水面S1為例，在現(xiàn)狀方案中，徑流峰值出現(xiàn)在降雨開始后的第35分鐘，峰值流量為[Q1]立方米/秒。這是因?yàn)楝F(xiàn)狀方案下，子匯水面S1存在一定比例的不透水區(qū)域，且缺乏有效的雨水調(diào)蓄設(shè)施，降雨后地表徑流迅速形成并匯集，使得徑流峰值較快出現(xiàn)且流量較大。在常規(guī)開發(fā)方案中，由于該子匯水面的不透水面積進(jìn)一步增加，徑流峰值出現(xiàn)的時間提前至第30分鐘，峰值流量增大至[Q2]立方米/秒。不透水面積的增加導(dǎo)致雨水下滲量大幅減少，更多的雨水直接形成地表徑流，加速了徑流的匯集過程，從而使徑流峰值提前且流量顯著增大。而在LID雨水規(guī)劃方案下，通過設(shè)置綠色屋頂、透水鋪裝和雨水花園等LID設(shè)施，對雨水起到了有效的截留、滲透和調(diào)蓄作用，徑流峰值出現(xiàn)的時間推遲至第45分鐘，峰值流量降低至[Q3]立方米/秒。綠色屋頂能夠截留部分雨水，減緩雨水的下泄速度；透水鋪裝增加了雨水的下滲量，減少了地表徑流量；雨水花園則通過植物截留和土壤下滲，進(jìn)一步延緩了雨水的匯集時間，降低了徑流峰值。這種徑流峰值變化特征的差異，反映了不同方案對雨水徑流的調(diào)控能力不同。LID雨水規(guī)劃方案通過分散式的源頭控制措施，有效地延緩了徑流峰值的出現(xiàn)時間，降低了峰值流量，減輕了排水系統(tǒng)的壓力，相比現(xiàn)狀方案和常規(guī)開發(fā)方案，在雨洪管理方面具有明顯的優(yōu)勢，能夠更好地應(yīng)對暴雨事件，減少城市內(nèi)澇的風(fēng)險。3.2.2徑流系數(shù)變化特征不同方案下，相同子匯水面的徑流系數(shù)呈現(xiàn)出不同的變化趨勢。仍以子匯水面S1為例，在現(xiàn)狀方案中，由于該子匯水面存在一定比例的不透水區(qū)域，如道路和部分硬化地面，其徑流系數(shù)相對較高，經(jīng)計算約為[C1]。這些不透水區(qū)域阻礙了雨水的下滲，使得大部分降雨直接形成地表徑流，從而導(dǎo)致徑流系數(shù)較大。在常規(guī)開發(fā)方案中，隨著子匯水面不透水面積的進(jìn)一步擴(kuò)大，如更多的綠地被開發(fā)為建筑用地和停車場，徑流系數(shù)進(jìn)一步增大，達(dá)到了[C2]。不透水面積的增加使得雨水下滲的空間和機(jī)會減少，地表徑流占降雨量的比例顯著提高，徑流系數(shù)隨之增大。在LID雨水規(guī)劃方案下，通過實(shí)施一系列的LID措施，如鋪設(shè)透水鋪裝、建設(shè)雨水花園和綠色屋頂?shù)龋瑥搅飨禂?shù)明顯降低，降至[C3]。透水鋪裝增加了地面的透水性，使雨水能夠快速滲入地下，減少了地表徑流的產(chǎn)生；雨水花園和綠色屋頂通過植物截留和土壤下滲，進(jìn)一步降低了地表徑流的比例，從而有效地降低了徑流系數(shù)。影響徑流系數(shù)變化的因素主要包括下墊面類型和LID措施的實(shí)施。不透水面積的增加會導(dǎo)致徑流系數(shù)增大，而LID措施的應(yīng)用則能夠通過增加雨水下滲、截留和調(diào)蓄等方式，降低徑流系數(shù)。在實(shí)際的城市規(guī)劃和建設(shè)中，合理調(diào)整下墊面類型，增加LID設(shè)施的應(yīng)用，對于降低徑流系數(shù)、減少地表徑流、改善城市水文環(huán)境具有重要意義。3.2.3徑流量及徑流增加率變化對比相同子匯水面在不同方案下的徑流量及徑流增加率，可以更直觀地評估各方案的效果。以子匯水面S2為例，在現(xiàn)狀方案下，經(jīng)過一場降雨歷時為1小時、降雨量為[P1]毫米的降雨事件后，該子匯水面的徑流量為[V1]立方米。在常規(guī)開發(fā)方案下，由于不透水面積的增加和排水系統(tǒng)的變化，相同降雨條件下，子匯水面S2的徑流量增大至[V2]立方米。與現(xiàn)狀方案相比，徑流量增加了[V2-V1]立方米，徑流增加率為[(V2-V1)/V1×100%]，達(dá)到了[R1]%。這表明常規(guī)開發(fā)模式下，該子匯水面的地表徑流明顯增加，對排水系統(tǒng)造成了更大的壓力。在LID雨水規(guī)劃方案下，通過設(shè)置雨水花園、植草溝和透水鋪裝等LID設(shè)施，相同降雨條件下，子匯水面S2的徑流量減少至[V3]立方米。與現(xiàn)狀方案相比，徑流量減少了[V1-V3]立方米，徑流減少率為[(V1-V3)/V1×100%]，達(dá)到了[R2]%；與常規(guī)開發(fā)方案相比，徑流量減少了[V2-V3]立方米，徑流減少率為[(V2-V3)/V2×100%]，達(dá)到了[R3]%。這充分說明LID措施能夠有效地減少子匯水面的徑流量，對雨水進(jìn)行源頭控制和管理，降低了雨洪風(fēng)險，改善了子匯水面的水文環(huán)境，相比常規(guī)開發(fā)方案和現(xiàn)狀方案，具有更好的雨水管理效果。3.3不同子匯水面的水文變化特征分析3.3.1徑流量及徑流峰值變化特征不同子匯水面在各方案中的徑流量與徑流峰值存在顯著差異。以子匯水面A、B、C為例進(jìn)行分析，子匯水面A主要為建筑用地和道路，不透水面積比例較高；子匯水面B以綠地為主，植被覆蓋度較大；子匯水面C包含部分水體和濕地。在現(xiàn)狀方案下，子匯水面A由于不透水面積大，雨水難以滲透，徑流量較大，徑流峰值也較高。在一場重現(xiàn)期為10年的降雨中，徑流量達(dá)到了[V1]立方米，徑流峰值為[Q1]立方米/秒，且峰值出現(xiàn)時間較早，約在降雨開始后的第20分鐘。這是因?yàn)榻涤暄杆僭诓煌杆砻嫘纬蓮搅鳎焖賲R集導(dǎo)致峰值提前且流量大。子匯水面B因綠地的截留和下滲作用，徑流量相對較小，為[V2]立方米，徑流峰值為[Q2]立方米/秒，峰值出現(xiàn)在降雨開始后的第30分鐘。綠地的植被和土壤能夠減緩雨水的流動速度，增加下滲量，從而降低徑流量和峰值流量，并延遲峰值出現(xiàn)時間。子匯水面C由于水體和濕地的調(diào)蓄作用，徑流量較為平穩(wěn)，徑流峰值最低，為[Q3]立方米/秒，徑流量為[V3]立方米，峰值出現(xiàn)在降雨開始后的第40分鐘。水體和濕地能夠儲存大量雨水，調(diào)節(jié)徑流過程，使徑流峰值明顯降低且出現(xiàn)時間推遲。在常規(guī)開發(fā)方案中，子匯水面A的不透水面積進(jìn)一步增加，徑流量和徑流峰值顯著增大。在相同降雨條件下，徑流量增至[V4]立方米，徑流峰值達(dá)到[Q4]立方米/秒，峰值出現(xiàn)時間提前至第15分鐘。這表明常規(guī)開發(fā)模式加劇了雨水的快速匯集，增加了雨洪風(fēng)險。子匯水面B雖然仍有綠地，但周邊不透水區(qū)域的擴(kuò)大對其產(chǎn)生影響，徑流量和徑流峰值有所上升，分別達(dá)到[V5]立方米和[Q5]立方米/秒，峰值出現(xiàn)時間提前至第25分鐘。子匯水面C由于受到開發(fā)活動的干擾，水體和濕地面積減少，調(diào)蓄能力下降，徑流量和徑流峰值也有所增加，分別為[V6]立方米和[Q6]立方米/秒，峰值出現(xiàn)時間提前至第35分鐘。在LID雨水規(guī)劃方案下，各子匯水面的徑流量和徑流峰值均得到有效控制。子匯水面A通過設(shè)置綠色屋頂、透水鋪裝等設(shè)施，徑流量降至[V7]立方米，徑流峰值降低至[Q7]立方米/秒，峰值出現(xiàn)時間推遲至第35分鐘。綠色屋頂截留雨水，透水鋪裝增加下滲，延緩了徑流的產(chǎn)生和匯集。子匯水面B通過建設(shè)雨水花園和下沉式綠地，進(jìn)一步增強(qiáng)了對雨水的截留和下滲能力，徑流量減少至[V8]立方米，徑流峰值降低至[Q8]立方米/秒，峰值出現(xiàn)時間推遲至第45分鐘。子匯水面C通過保護(hù)和修復(fù)水體、濕地，恢復(fù)其調(diào)蓄功能，徑流量和徑流峰值進(jìn)一步降低，分別為[V9]立方米和[Q9]立方米/秒，峰值出現(xiàn)時間推遲至第50分鐘。這充分說明LID措施能夠根據(jù)不同子匯水面的特點(diǎn)，有效調(diào)節(jié)徑流量和徑流峰值，降低雨洪風(fēng)險，改善景區(qū)的水文環(huán)境。3.3.2滲入量變化特征不同子匯水面的滲入量存在明顯差異，這主要受到土壤特性、植被覆蓋等因素的影響。子匯水面D的土壤為砂質(zhì)土，孔隙較大，透水性較好；子匯水面E的土壤為黏土，質(zhì)地黏重，透水性較差；子匯水面F為林地，植被茂密。在現(xiàn)狀條件下，子匯水面D由于土壤透水性好，在降雨過程中滲入量較大。在一場持續(xù)1小時、降雨量為50毫米的降雨中，滲入量達(dá)到了[I1]毫米。砂質(zhì)土的大孔隙使得雨水能夠快速滲透進(jìn)入土壤深層，減少地表徑流的產(chǎn)生。子匯水面E由于土壤黏重，透水性差，滲入量較小，僅為[I2]毫米。黏土的細(xì)小顆粒緊密排列，孔隙度小，阻礙了雨水的下滲，大部分雨水只能在地表形成徑流。子匯水面F作為林地，植被覆蓋對滲入量產(chǎn)生了顯著影響。林地的枯枝落葉層和植被根系能夠增加土壤孔隙度，改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)雨水下滲。在相同降雨條件下，滲入量達(dá)到了[I3]毫米，高于子匯水面D?？葜β淙~層能夠截留雨水，減緩雨水的流速，為雨水下滲提供更多時間；植被根系則能打通土壤孔隙，增強(qiáng)土壤的透水性。在LID雨水規(guī)劃方案實(shí)施后，各子匯水面的滲入量發(fā)生了變化。子匯水面D通過鋪設(shè)透水鋪裝，進(jìn)一步增加了雨水的下滲途徑，滲入量提高至[I4]毫米。透水鋪裝的孔隙結(jié)構(gòu)使雨水能夠迅速滲入地下，補(bǔ)充地下水。子匯水面E通過土壤改良和建設(shè)雨水花園，改善了土壤的透水性，滲入量增加到[I5]毫米。土壤改良通過添加有機(jī)物料等方式，改善了土壤結(jié)構(gòu)，增加了孔隙度；雨水花園則利用植物和土壤的協(xié)同作用，提高了雨水的下滲能力。子匯水面F通過加