人工模拟降雨条件下典型城市绿地对地表径流影响的研究

作     者：魏小燕 

作者单位：北京林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：毕华兴

授予年度：2018年

学科分类：12[管理学] 1204[管理学-公共管理] 08[工学] 081303[工学-城市规划与设计(含：风景园林规划与设计）] 0815[工学-水利工程] 0813[工学-建筑学] 0834[工学-风景园林学（可授工学、农学学位）] 

主      题：普通草坪绿地 下凹式绿地 降雨径流 削减率 

摘      要：城市绿地能够有效调蓄雨水,缓解城市雨洪问题,对资源化利用降水和改善城市生态环境具有关键作用。本文以典型城市绿地(普通草坪绿地、下凹式绿地)为研究对象,通过模拟降雨试验,研究草坪绿地和下凹式绿地的产流机制及其调控地表径流的效果。对于普通草坪绿地,通过人工模拟降雨试验,以裸地作为对照,研究了草坪绿地在不同雨强(30、60、90mm/h)、不同覆盖度(60%、90%)、不同坡度(5°、10°、20°)条件下的产流特性、径流系数变化过程及其对降雨径流的削减效果。结果表明:(1)当草坪盖度达到90%时,本研究所有试验条件下绿地始终具有较好的延缓初始产流时间和径流峰值出现时间的效果,分别延缓17.6-38.5min、20.5-46.5min;(2)60%盖度草坪绿地在雨强90mm/h时,几乎没有延缓初始产流时间的效果,延缓时间平均仅为0.5min,但其在各试验条件下均能较好的延缓径流峰值出现时间,延缓时间在8.1-17.5min之间;(3)两种覆盖度草坪绿地可不同程度削减径流峰值,各试验条件下,60%、90%盖度草坪绿地的峰值产流率分别较裸地降低了 10.90%-18.80%、12.77%-30.37%;(4)两种覆盖度草坪绿地均能有效削减径流量,但削减程度随降雨强度的增加而逐渐下降,当雨强为30、60、90mm/h时,60%盖度草坪绿地径流削减率分别为31.05%、20.72%、13.40%,90%盖度草坪绿地径流削减率可达40%以上;(5)各试验条件下,60%、90%盖度草坪绿地场次降雨径流系数分别在0.29-0.58、0.20-0.39之间,分别较裸地平均降低了 21.96%、50.76%;(6)根据雨强、覆盖度、坡度、降雨历时,研究得出普通草坪绿地径流系数统计模型,经验证纳什效率系数大于0.80,模型可信度高。对于下凹式绿地,通过下凹式绿地试验装置,研究了降雨重现期(1、3、5a)、雨水溢流口高度(4、6、8cm)、渗滤材料(有砾石层、无砾石层)、雨型(均匀、后峰、前峰)等参数对下凹式绿地的产流特性、径流系数变化过程、削减地表径流效果的影响。结果表明:(1)1a降雨重现期,各雨水溢流口高度下下凹式绿地均未产流,其他试验条件下初始产流时间均超过60min;(2)下凹式绿地产流率—降雨时间曲线趋势受渗滤材料影响呈差异性变化,有砾石层下凹式绿地产流率随进水历时延长先逐渐增加,在峰值稳定一段时间后迅速降低,而无砾石层下凹式绿地产流率随进水历时延长先呈台阶式上升,随后在峰值附近波动一段时间后迅速降低;(3)下凹式绿地削减径流效果十分显著,降雨重现期1、3、5a时,下凹式绿地径流削减率分别平均为100%、70.48%、69.41%;(4)降雨重现期3、5a时,各雨水溢流口高度下下凹式绿地场次降雨径流系数分别在0.07-0.25、0.10-0.35之间,同时下凹式绿地场次降雨径流系数与各影响因子之间的相关性为渗滤材料雨水溢流口高度降雨重现期雨型;(5)根据降雨重现期、雨水溢流口高度、进水历时,研究得出下凹式绿地径流系数统计模型,经验证模型纳什效率系数为0.74,模型可信度高。