摘要 為探究不同綠地調(diào)控方式對降雨徑流的削減作用，以武漢市南湖匯水分區(qū)為研究對象，基于暴雨洪水管理模型（storm water management model，SWMM）模擬分析海綿綠地改造措施下的年徑流總量控制率、峰值流量及峰現(xiàn)時間的變化規(guī)律，揭示藍綠協(xié)同視角下城市匯水分區(qū)綠地削減雨水徑流效應特征。結(jié)果顯示：城市匯水分區(qū)尺度20%～30% 的下凹式綠地改造，可實現(xiàn)年徑流控制率65% 的海綿城市建設目標；不同的海綿綠地改造措施中，復雜下凹綠地（具備蓄水層和下排管）和簡單下凹綠地（無蓄水層和下排管）對于單場降雨事件的作用差異不明顯，但長歷時多場次降雨情況復雜下凹綠地的效果會更加顯著。

關鍵詞 藍綠空間； 雨水徑流； 暴雨洪水管理模型； 匯水區(qū)； 生態(tài)效應； 情景模擬

中圖分類號 TU986 文獻標識碼 A 文章編號 1000-2421（2024）06-0171-11

隨著全球氣候變化及城市化進程的加快，城市水循環(huán)過程發(fā)生了顯著的變化，導致城市雨洪災害問題日益嚴重［1］，北京、鄭州、武漢、杭州、廣州等大城市都受到過嚴重的內(nèi)澇災害影響。如何有效地減少城市暴雨徑流對城市生活的影響是當前城市建設的巨大挑戰(zhàn)。城市化對地表水的影響一直采用基于灰色基礎設施的雨洪管理方式，但面對日益增加的城市內(nèi)澇問題存在改造難、資金投入大等問題，迫切需要探索一種更具彈性的雨洪管理方式，專家學者們逐漸將目光放在綠色基礎設施的建設調(diào)控及綠地系統(tǒng)的優(yōu)化上，藍-綠-灰耦合系統(tǒng)的建設成為目前雨洪管理研究的熱點［2］。

城市匯水分區(qū)是海綿城市建設、滯納雨洪的基本單元。城市藍綠基礎設施作為城市匯水分區(qū)系統(tǒng)僅存的保留有水氣循環(huán)功能的重要組成部分，對改善城市生態(tài)環(huán)境、減少地表徑流流量、增強土壤滲透性、回補地下水具有重要作用［3］。通過具體的藍綠空間系統(tǒng)優(yōu)化，實現(xiàn)對地塊內(nèi)雨水的控制和有效利用，是海綿城市規(guī)劃的主要途徑［4］。成玉寧等［5］提出在空間格局、水文過程以及生態(tài)服務上的伴生關系和互補機制等方面改善藍綠空間，可以有效提升城市雨洪韌性，創(chuàng)建有機、高效的城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境。程江等［6］基于土地利用變化的視角對高度城市化匯水區(qū)綠地系統(tǒng)的暴雨徑流響應進行分析，表示城市匯水區(qū)尺度的綠地系統(tǒng)在削減城市降雨徑流、削減徑流洪峰及推遲峰現(xiàn)時間方面具有良好的表現(xiàn)。Ahiablame 等［7］通過PCMSWMM 模擬研究匯水區(qū)尺度上LID 措施對城市流域洪水的削減作用，結(jié)果表明LID 措施在較大的城市匯水區(qū)尺度上可以有效降低洪水風險。目前針對城市建成區(qū)范圍在建設過程中缺少進一步擴大綠地面積的條件，更多地選擇是提升現(xiàn)有綠地的雨洪調(diào)蓄功能，調(diào)整綠地的位置及形狀來消納更多的徑流。其中，下凹綠地是目前海綿綠地改造中最易實施的海綿改造措施，成本低、效果好，在城市匯水分區(qū)中截留雨水徑流、蓄存雨水方面具有顯著優(yōu)勢。邢國平等［8］基于天津市下凹綠地的研究發(fā)現(xiàn)，下凹綠地率為30%、下凹深度為100mm 的下凹綠地改造在較為理想的徑流匯入綠地情況下可以消納1 年1 遇和2 年1 遇的降雨事件下70%的降雨徑流。另外，屋頂綠化是城市存量發(fā)展過程中最具優(yōu)勢的增加城市綠色空間占比的方式。

本研究以武漢市南湖匯水分區(qū)作為研究對象，通過模擬不同綠地調(diào)控情景下南湖匯水區(qū)降雨徑流過程，探究不同綠地調(diào)控方式對降雨徑流的削減作用以及雨洪調(diào)蓄需求下匯水區(qū)綠地的功能提升策略，旨在為城市匯水分區(qū)尺度藍綠空間整體性建設提供實踐參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

南湖匯水區(qū)位于武漢市中心城區(qū)，水域面積760.11 hm2，匯水分區(qū)面積3 744 hm2（依據(jù)《武漢市海綿城市專項規(guī)劃（2016—2030 年）》），為武漢市僅次于東湖和湯遜湖的第三大城中湖。南湖匯水區(qū)范圍除獅子山外，整體地勢較為平坦，地面高程在20.15～24.00 m（黃海高程系，下同），最高點為流域西南片的獅子山，海拔約67 m。從自然流域上來講，南湖屬于湯遜湖水系，位于湯遜湖水系的北部，通過南湖連通渠與其他湖泊、外江連通（圖1）。

1.2 南湖匯水區(qū)用地現(xiàn)狀

南湖匯水區(qū)綠地以附屬綠地為主，主要分布在濱湖一帶以及高等院校區(qū)域內(nèi)，用地構(gòu)成主要以居住用地（R）、教育科研用地（A3）和水域為主，同時存在少量工業(yè)用地（M）和商業(yè)設施用地（B1）。采用SPOT6 遙感影像數(shù)據(jù)結(jié)合ENVI5.3 及ArcGIS10.5進行遙感信息解譯，提取南湖匯水區(qū)綠地共991.16hm2（圖2）。

1.3 模型構(gòu)建

1）子匯水區(qū)劃分。匯水區(qū)是城市雨水管控的最優(yōu)結(jié)構(gòu)單元，在海綿城市建設中按照匯水區(qū)的不同來采取不同的管控措施和目標，匯水區(qū)的進一步細分輸入對構(gòu)建場地暴雨洪水管理模型（storm watermanagement model，SWMM）的準確性具有重要的影響，為提高子匯水區(qū)劃分精度，綜合考慮地形和城市排水管網(wǎng)，最終本研究在南湖匯水區(qū)規(guī)劃的13 個區(qū)域子匯水區(qū)基礎上，根據(jù)DEM 水文分析法和泰森多邊形法將整個研究區(qū)域劃分為352 個子匯水區(qū)（圖3）。

2）排水管網(wǎng)概化。依據(jù)排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)及實地調(diào)查結(jié)果，采用GIS 對排水管網(wǎng)上下游管底高程、管徑等數(shù)據(jù)進行提取，便于后續(xù)構(gòu)建SWMM 模型。南湖匯水區(qū)現(xiàn)狀為共有346 條管道以及361 個節(jié)點，并根據(jù)實際情況將湖泊及河道概化計入排水系統(tǒng)，因南湖匯水區(qū)進行了新的管網(wǎng)規(guī)劃，故后續(xù)規(guī)劃情景中的模型使用南湖匯水區(qū)規(guī)劃排水管網(wǎng)進行概化，共得到489 個節(jié)點和491 條管道（圖4）。

3）參數(shù)取值。SWMM 模型徑流模擬參數(shù)包括不透水率、平均坡度、初損雨量、地表狀況參數(shù)、土壤下滲參數(shù)等。其中，不透水率通過遙感解譯分析獲??；平均坡度由高程數(shù)據(jù)計算獲??；地表狀況參數(shù)、土壤下滲模型選用Horton 模型，參數(shù)取值結(jié)合不同土地利用屬性、土壤環(huán)刀取樣分析獲取。其余參數(shù)的設置主要參考SWMM 用戶手冊［9］及相關研究經(jīng)驗值［10-11］，子匯水區(qū)的不透水曼寧系數(shù)取值0.016，匯水區(qū)曼寧系數(shù)取值0.18；排水管網(wǎng)選擇動力波法，曼寧系數(shù)取值0.014；無洼地存蓄的不透水面積比值取25%。子匯水區(qū)特征寬度的取值使用雨水地表漫流距離進行換算，由于場地位于城市建成區(qū)，雨水地表漫流距離的一般經(jīng)驗數(shù)值為30～50 m，多次嘗試比對選擇50 m 作為地表漫流距離進行換算。利用子匯水區(qū)面積除以地表漫流距離得到每個子匯水區(qū)的特征寬度。

1.4 降雨設計

本研究進行雨洪模擬的降雨事件分為3 種。（1）基于武漢市氣象站2015—2019 全年日降雨量實測數(shù)據(jù)整理得到全年降雨事件。經(jīng)驗證2015 年全年降雨事件與2015—2019 年超長歷時降雨事件的模擬結(jié)果基本一致，為了便于后期模擬分析，選擇較有代表性的2015 年全年降雨事件進行后期模擬。（2）設計降雨量對應設計降雨事件。武漢市海綿城市建設規(guī)范中規(guī)定了不同年徑流控制率對應的設計降雨量，《武漢市海綿城市專項規(guī)劃（2016—2030 年）》中規(guī)定南湖匯水區(qū)的年徑流控制率目標是達到65%，本研究主要基于年徑流控制率65% 對應設計降雨量生成降雨事件進行模擬分析，設計降雨量為20.8 mm/d。（3）通過芝加哥雨型生成短歷時暴雨事件?！段錆h市暴雨強度公式及設計暴雨雨型》中暴雨強度公式為：

i = 9.686（1 + 0.887 lg P ）／（t+11.23） 0.658 （1）

q = 1614（1 + 0.887 lg P ）／（t+11.23） 0.658 （2）

式（1）～（2）中：i 為設計暴雨強度，mm/min；P 為重現(xiàn)期，a；t 為降雨歷時，min；q 為設計暴雨強度，L/（s·hm2）；適用范圍：5 min≤t≤1 440 min，2 a≤P≤100 a。據(jù)此生成重現(xiàn)期P=1、2、3、5、10、50 a 的3 h 暴雨事件。

1.5 模型驗證

本研究中的模型通過內(nèi)澇區(qū)域、漬水點、年徑流控制率及系統(tǒng)連續(xù)性誤差進行驗證。SWMM 模型連續(xù)性誤差包括地表徑流和流量演算2 個方面［12］，計算公式為：

QC = （1 -QO／QI ）× 100% （3）

式（3）中，QC 為連續(xù)性誤差，QO 為總出流量（徑流量或流量），QI 為總?cè)肓髁俊?/p>

根據(jù)模型模擬，3 種降雨事件下模型的連續(xù)性誤差均小于5%，初判模型結(jié)果合理；再利用超長歷時降雨事件模擬計算得到年徑流控制率為32.32%、重現(xiàn)期P=1、2、3、5、10、50 a 的短歷時降雨事件得出歷史內(nèi)澇點主要位于卓刀泉保利華都、雄楚大道珞雄路口、光谷大道凌家山路口、關南園鐵路橋下和民族大道新竹路口等地，均與實際情況相符。綜上，模型能夠較為合理地得到研究區(qū)域的水文狀況。

1.6 綠地調(diào)控方式

匯水區(qū)綠地作為調(diào)控主體，通過海綿化改造的方式進行優(yōu)化。綠地作為城市中少有的透水下墊面，對降雨徑流有著顯著的攔截、吸收以及調(diào)蓄作用，對于減少地表徑流、改善城市內(nèi)澇有著重要的意義。本研究結(jié)合相關研究確定了簡單下凹綠地、復雜下凹綠地和屋頂綠化3 種綠地調(diào)控方式，應用于規(guī)劃情景。

1.7 情景設置

《武漢市海綿城市規(guī)劃（2016—2030 年）》和管網(wǎng)設計最新標準中分別對南湖匯水區(qū)做出了2 個要求：一是管道滿足設計重現(xiàn)期P=3 a 的暴雨排洪；二是年徑流控制率達到65%。根據(jù)這2個要求對南湖匯水區(qū)做出針對性模擬。結(jié)果顯示，該區(qū)域滿足要求的管道長度僅達33%，49.77% 的管道在P=1 a 的情況下超載，滿足65% 年徑流控制率的匯水區(qū)為21 個，面積為86.46 hm2，占南湖匯水區(qū)總面積（除水體外）的2.9%。

基于綠地削減雨水徑流的思路，結(jié)合《武漢市海綿城市專項規(guī)劃（2016—2030 年）》中2020 年達到20% 的建成區(qū)面積完成海綿化改造（考慮2020 年未完全實現(xiàn)，因此將該目標作為近期海綿城市改造目標）和在2030 年實現(xiàn)80% 的建成區(qū)面積完成海綿化改造這2 個要求，分別設置了以下情景：S0：對照情景；S1：按照建成區(qū)范圍20% 面積進行海綿化改造的近期情景。充分考慮海綿綠地改造的現(xiàn)實可行性，按照20%～50% 的綠地面積占比進行下凹式綠地改造；S2：按照建成區(qū)范圍80%面積進行海綿化改造的遠期情景。充分考慮海綿綠地改造的現(xiàn)實可行性，按照20%～50% 的綠地面積占比進行下凹式綠地改造。

1）近期情景設置。S1 中進行海綿化改造區(qū)域參考《武漢市國土空間總體規(guī)劃（2021—2035 年）》《武漢市國土空間“十四五”規(guī)劃》《南湖水環(huán)境提升規(guī)劃》《武漢市2023 年綠化工作方案》《武漢市海綿城市專項規(guī)劃（2016—2030 年）》，得到改造區(qū)域和新建綠地的空間分布情況，其中新建綠地主要為口袋公園、社區(qū)公園以及道路防護綠地、附屬綠地等小面積綠地，總面積13.69 hm2，改造區(qū)域為7 個大型院校區(qū)域和8 個大型居住小區(qū)，總面積661.15 hm2，占南湖匯水區(qū)面積的22.15%（圖5）。

2）遠期情景設置。遠期情景中需要達到80% 的建成區(qū)完成海綿化改造，相關規(guī)劃并未明確具體區(qū)域，結(jié)合歷年漬水點和近期情景規(guī)劃方向確定相關區(qū)域。其中，公共管理與公共服務用地面積775.03hm2、居住用地面積1 070.85 hm2、綠地及廣場用地面積449.55 hm2，共計2 295.43 hm2，占南湖匯水區(qū)除湖泊面積外的76.92%，基本符合南湖匯水區(qū)80% 的區(qū)域完成海綿化改造的目標。

3）海綿改造措施。①屋頂綠化?！段錆h市海綿城市規(guī)劃設計導則（試行）》中規(guī)定新建建筑小區(qū)中高度在30 m 以下、坡度小于10°的屋頂宜采用屋頂綠化，改造建筑小區(qū)根據(jù)條件考慮采用屋頂綠化，篩選出可設置屋頂綠化的建筑，分布如圖6 所示。

②下凹綠地。武漢海綿城市相關規(guī)范中下凹綠地率的引導性指標為25%，結(jié)合相關研究，將下凹綠地率設置為20%、30%、40%、50%。如圖7 所示，根據(jù)實際情況選擇2 種不同的下凹綠地，分別為簡單下凹綠地和復雜下凹綠地，兩者的不同體現(xiàn)在前者減少了土壤下層礫石層或透水土工布等工程量較大的措施，更便于改造和管理。圖7 展示了SWMM 模型中3 種LID 措施的示意圖，相關參數(shù)取值見表1。

4）詳細規(guī)劃情景。本研究充分考慮海綿綠地改造的可行性，結(jié)合各地塊休憩、游覽、教學、居住等功能，進行選擇性海綿改造，具體比例設置的詳細情景如表2 所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 近期情景對比

1）年徑流總量控制率對比。采用65% 年徑流總量控制率對應的24 h 設計降雨事件，可以充分體現(xiàn)研究區(qū)域各海綿化改造措施在最佳狀態(tài)下對單場次小降雨事件的響應，其中簡單下凹綠地改造情景和復雜下凹綠地改造情景對徑流的削減作用相差不大。模擬結(jié)果顯示，S0 情景、S1-1 情景、S1-2 情景、S1-3 情景、S1-4 情景、S1-5 情景、S1-6 情景、S1-7 情景和S1-8 得到的年徑流總量控制率分別為40.10%、59.13%、61.00%、62.35%、63.47%、59.00%、60.90%、62.27% 及63.40%，可以看出其中對徑流的控制效果是復雜下凹綠地gt;簡單下凹綠地，但是復雜下凹綠地的優(yōu)勢在單場次降雨事件下不明顯，這主要是因為在單場次小降雨事件下，地表徑流流入下凹綠地基本都被表面層和土壤層吸收，在24 h 的時間內(nèi)只有極少數(shù)徑流向下流入蓄水層和排水層，導致2 種下凹綠地改造情景對徑流的削減作用基本一致。但是在更加貼近現(xiàn)實情況的全年降雨事件下，簡單下凹綠地的削減效果就明顯遜色于復雜下凹綠地，因為在年降雨事件下，綠地在消納全年多場降雨時并不是時時處于最佳的狀態(tài)，簡單下凹綠地內(nèi)所儲存的水分不能及時下滲導致其對多場次降雨徑流的削減作用不佳，復雜下凹綠地的蓄水層和排水層則能夠使綠地內(nèi)的水迅速排掉，使綠地能夠在多場次降雨情況下保持較好的狀態(tài)。

通過對比分析發(fā)現(xiàn)，不同的下凹綠地率與子匯水區(qū)的不透水率均會影響研究區(qū)域的徑流控制效果。由于規(guī)劃近期目標情景下改造面積有限，2 種下凹綠地改造情景下研究區(qū)域均未達到65% 的年徑流總量控制目標，達標子匯水區(qū)分布及數(shù)量如圖8 所示。由圖8 可知，提高下凹綠地率對改善其徑流狀況作用有限。以該研究區(qū)子匯水區(qū)的達標率來看，下凹綠地率30% 是對年徑流總量控制率發(fā)生突變的重要值，此時達標率漲幅最高。而在相同的下凹綠地率情景下，分析簡單下凹綠地情景中在單次降雨事件和年降雨事件中達標的子匯水區(qū)不透水率的差別，可以發(fā)現(xiàn)存在某一不透水率臨界值，該臨界值下的子匯水區(qū)簡單下凹綠地情景在2 種降雨事件下均能達標，但該臨界值之上的子匯水區(qū)簡單下凹綠地情景在單次降雨事件下可以達標，在年降雨事件下不能達標，分析得出此不透水率臨界值約為55%。

而添加綠色屋頂之后的S1-9 到S1-13 子情景徑流削減率如表3 所示，可以看出添加屋頂綠化對于徑流控制具有良好作用。但由于改造面積有限，匯水區(qū)整體不能達到目標，添加屋頂綠化后新增達標子匯水區(qū)主要位于住宅小區(qū)。

2）峰值流量與峰現(xiàn)時間對比。短歷時暴雨事件下，比較3 種LID 措施對峰值流量的削減作用，屋頂綠化效果最小，在P=1 a 的降雨事件下其峰值削減率為3.74%，作用遠不如下凹綠地，而簡單下凹綠地和復雜下凹綠地差別不大，其峰流量值一致，峰現(xiàn)時間也基本一致，這可能是因為短歷時降雨條件下復雜下凹綠地的蓄水層和排水層的作用難以顯現(xiàn)。僅對比下凹綠地的各個情景發(fā)現(xiàn)，匯水區(qū)洪峰流量隨著下凹綠地率的增加而減少，洪峰削減率隨著下凹綠地率的增加而增加，但增幅隨著下凹綠地率的增加而減少，在P=1 a 降雨事件下不同下凹綠地率情景下的洪峰流量變化，其中洪峰削減率在30% 的下凹綠地率情景下增幅最大，實現(xiàn)了效益最大化（表4）。

下凹綠地對不同重現(xiàn)期降雨事件的洪峰流量削減作用不同，但是在短歷時降雨事件下簡單下凹綠地改造情景和復雜下凹綠地改造情景模擬結(jié)果相似，因此，以最高下凹綠地率50% 的S1-8 情景為例進行分析（表5）。下凹綠地對匯水區(qū)洪峰流量的削減率隨著重現(xiàn)期的增大而減小，表明下凹綠地對小重現(xiàn)期的暴雨事件有著更好的削峰效果，這一結(jié)果也在屋頂綠化情景中得到了驗證。

2.2 遠期情景對比

結(jié)合對近期情景的分析，對遠期情景的子情景進行選擇，僅選擇20%、30% 下凹綠地率與屋頂綠化的組合，并在綠地率小于45% 的區(qū)域建設復雜下凹綠地，大于45% 區(qū)域進行簡單下凹綠地改造。用最優(yōu)改造方式探尋遠期情景對徑流控制的最佳效果。

1）年徑流總量控制率對比。首先用年降雨事件進行模擬推求不同情景的年徑流控制率。模擬發(fā)現(xiàn)，當改造面積達到80% 時候，下凹綠地率為20%和30% 情景年徑流總量控制率分別達到60.75%、64.31%；當改造面積達到100% 時候，下凹綠地率為20% 和30% 情景年徑流總量控制率分別為77.02%、81.25%。因?qū)嶋H模擬過程中改造面積為77%，基本可以認為當實現(xiàn)80% 改造面積時，選擇30% 的下凹綠地率與屋頂綠化的結(jié)合可以實現(xiàn)65% 的年徑流總量控制目標。

2）峰值流量與峰現(xiàn)時間對比。與近期情景對比，遠期情景下較大的綠地改造面積較為均勻地分布在各個子匯水區(qū)，使得整個研究區(qū)域的徑流曲線發(fā)生較為明顯的變化。圖9A 展示了在P=1 a 的降雨事件下不同情景的徑流曲線，在短歷時暴雨事件下，海綿化改造可以降低峰值流量還可以推遲峰現(xiàn)時間，從圖9 可以看出，隨著LID 措施面積的增加，峰值流量逐漸減小，未改造情景的峰現(xiàn)時間為1∶14，遠期情景的子情景對峰現(xiàn)時間均有推遲效果。較大的綠地改造面積對峰值流量的削減效應也更加明顯，同樣在P=1 a 的降雨事件下，隨著LID 措施面積的增加，峰值流量減少，峰值流量削減率增加。如圖9B所示，20% 下凹綠地率情景峰值流量為11 m3 s，峰值流量削減率為4%，30% 下凹綠地率情景峰值流量為8 m3 s，峰值流量削減率為6%。

不同降雨強度的降雨事件下，不同情景對峰值流量的削減和對峰現(xiàn)時間的推遲效果不同。圖10 展現(xiàn)了20% 下凹綠地率遠期情景對不同重現(xiàn)期降雨事件的響應情況。結(jié)果顯示，P=1 a、P=2 a 到P=50 a的降雨事件模擬下，降雨強度增大，洪峰流量增大，洪峰流量削減率減小，洪峰推遲時間減小。從洪峰流量削減率的下降趨勢來看，LID 措施對小重現(xiàn)期的降雨事件尤其是重現(xiàn)期為1 a的降雨事件削減效果最好。

3 討論

本研究以南湖匯水區(qū)為典型案例，在徑流控制目標的導向下，以年徑流總量控制和徑流洪峰削減2種視角量化分析武漢市南湖匯水區(qū)適宜的綠地布局策略，通過模型模擬和情景設置揭示了藍綠協(xié)同視角下城市匯水分區(qū)綠地削減雨水徑流效應特征。城市匯水分區(qū)尺度20%～30% 的下凹式綠地改造可實現(xiàn)年徑流控制率65% 的海綿城市建設目標。不同的海綿綠地改造措施中，復雜下凹綠地（具備蓄水層和下排管）和簡單下凹綠地（無蓄水層和下排管）對單場降雨事件的作用差異不明顯，但對長歷時多場次降雨情況復雜下凹綠地的表現(xiàn)會更加顯著。屋頂綠化對徑流控制具有良好的作用，添加屋頂綠化前后不同下凹綠地率情景下子匯水區(qū)達標狀況差異顯著。比較3 種LID 措施對峰值流量的削減作用，屋頂綠化效果最小，在P=1 a 的降雨事件下其峰值削減率僅為3.74%。城市水域是天然雨洪調(diào)蓄池，做好武漢市南湖匯水區(qū)綠地和湖泊的聯(lián)動發(fā)展，形成海綿體系，能大幅提升南湖匯水區(qū)的雨洪調(diào)蓄能力。針對武漢市南湖匯水區(qū)綠地海綿化改造措施，應遵循“源頭滯蓄-過程消能-末端適應”的策略，根據(jù)綠地特點進行針對性建設。

源頭滯蓄，提高綠地本體雨水蓄存能力。源頭滯蓄，主要是塊狀的城市綠地、透水廣場及道路、屋頂綠化以及小面積蓄水池等，主要是從源頭消納雨水，滲透滯留削減雨水徑流，回補地下水?！段錆h市中心城區(qū)湖泊“三線一路保護規(guī)劃”》中規(guī)劃有南湖匯水區(qū)環(huán)湖綠化控制線和環(huán)湖濱水建設控制線，綠化控制線內(nèi)區(qū)域主要進行保護和提升，綠化控制線外濱水建設控制線內(nèi)區(qū)域考慮適當增加公共綠地，作為匯水區(qū)雨水廊道的重要節(jié)點，濱水建設控制線外區(qū)域根據(jù)實際情況增加街頭綠地，從源頭控制徑流。

針對武漢市南湖匯水區(qū)，具體海綿改造措施主要考慮下凹綠地及屋頂綠化2 種措施。下凹綠地應用最廣泛，本研究表明武漢市南湖匯水區(qū)20%～30% 的下凹綠地率基本可以滿足區(qū)域的需求，應當以此為引導進行綠地的海綿化改造。其中，簡單下凹綠地適合45% 綠地率以上的地塊，而復雜下凹綠地適合45% 綠地率以下的地塊，屋頂綠化更適合建筑密度較高的居住區(qū)和商業(yè)區(qū)，作為輔助綠化手段消納城市雨水徑流。整體來看下凹綠地及屋頂綠化的組合措施對徑流的削減效果最好，本研究表明30% 下凹綠地率+屋頂綠化的方式可以達到65% 的年徑流控制率目標，是武漢市南湖匯水區(qū)綠地海綿化改造的適宜方式。同時，考慮到改造推進的難度和帶來的收益，可以將改造順序設計為：各大高校院區(qū)→綠化較好的新小區(qū)→醫(yī)院、機關單位等公共服務片區(qū)→光谷軟件園等工業(yè)用地→商業(yè)片區(qū)→老舊小區(qū)。改造過程中除注意改造順序還需注意不透水率，本研究發(fā)現(xiàn)武漢市南湖匯水區(qū)存在55% 的不透水率臨界值。根據(jù)相關文獻，其他研究者也得到不透水率55% 的結(jié)論，針對不同的地塊該數(shù)值可能有所不同，但是可以利用該方法得出相應的臨界值。

過程消能，形成藍綠耦合的削減雨水徑流廊道。過程消能主要是城市河道溪流、道路植草溝等線型綠道，特點是呈現(xiàn)線性分布，上游連接城市高密度建成區(qū)，下游連接城市水體，是城市線型海綿體，主要作為雨水廊道，發(fā)揮土壤滲透和植被截留的作用，削減徑流流量，減輕下游水體的調(diào)蓄壓力。南湖匯水區(qū)可結(jié)合匯水區(qū)及地表徑流排放規(guī)律，梳理綠地現(xiàn)狀，在遠離南湖的高密度建成區(qū)、內(nèi)澇較嚴重區(qū)域和南湖間盡量形成具有連通性雨水通廊，傳輸并削減過量雨水。

末端適應，發(fā)揮城市水域蓄滯雨水作用。末端適應主要為河流湖泊等城市自然水體以及部分人造池塘和調(diào)蓄池，具有較強的調(diào)蓄功能，能夠存蓄城市雨水，用以維持周邊生境及景觀。在城市后續(xù)建設過程中應更注重對于南湖本體的生態(tài)保護與修復，還可打通南湖雨水的外排通道，完善南湖連通渠兩側(cè)綠地，引導過量雨水流出匯水區(qū)。根據(jù)不同綠地的特點進行針對性改造可以充分發(fā)揮南湖匯水區(qū)的海綿功能，最大程度地保護湖泊本底和發(fā)揮湖泊的調(diào)蓄作用。

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（責行編輯：陸文昌）

基金項目：國家自然科學基金項目（32371950）；中央高校自主創(chuàng)新基金項目（2662022YLYJ005）；新疆生產(chǎn)建設兵團科技計劃項目（2023CB008-24）