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路、绿化及小型景观水体；大尺度城区流域包含多个中尺度的系统，包括建筑群、道路、大型绿化空
间与河涌等（表 １）。且各尺度区域下的雨水管网分别对应着市政的三级排水管网 ［１７］ 。
表 １ 本文界定的海绵系统与空间尺度所包含的要素

海绵系统 空间 对应市政 研究
包含要素
尺度 尺度 管网级数 重点

局域集水 建筑单体、周围道 场地要素
小尺度 一级
单元 路及绿化带 控制

多个建筑、道路、
城市 出流峰值
中尺度 绿地绿化、小型景 二级
汇水区 控制
观水体

城区 建筑群、道路、大 区域积水
大尺度 三级
小流域 型绿化、河涌 缓解
图 １ 海绵城市不同规划尺度低影响开发系统的关系 ［３］

３ 实例分析研究

３．１ 研究方法与数据来源 基于所界定划分的三种海绵系统与空间尺度，本文的研究方法为：分别建
立三个研究区域的 ＳＷＭＭ模型（建模数据来源见表 ２），输入设计降雨，依据所掌握研究区域资料情
况，采用径流系数法 ［１８ － ２０］ 率定验证模型的参数，依据各尺度区域的海绵城市重点控制要素，设计海绵
改造方案，并将方案置入模型中进行模拟、分析与研究。
径流系数法是估算流域内降雨－ 径流产生量的经验方法，校准时可采用典型形式的合成降雨 ［１７］ 。
本文以依据各研究区域下垫面情况所计算出的综合径流系数作为目标函数（各类下垫面的雨量径流系
数值取自 《指南》），率定验证了各模型的参数。在模型中，选用经典霍顿方程进行下渗过程的计算，
选用动力波法进行管网中水流的计算。各方案的设置在 ＳＷＭＭ 模型中可通过改变各子汇水区的排出
口、添加 ＬＩＤ模块和添加蓄水单元等操作完成。

表 ２ 各空间尺度区域模型数据来源
数据类型 数据名称 数据属性需求 数据来源
地形数据 地面高程 ＤＥＭ、汇水面积、平均坡度 区域资料、ＧＩＳ处理
基础数据 土地利用数据 各种类下垫面面积、范围、径流系数 区域资料、相关手册
管网数据 节点底部及顶部高程、管道形状、尺寸、长度、起点及终点标高 区域资料
降雨数据 雨量站、降雨－ 历时曲线 当地气象局、相关手册
建模数据 当地条件、参考文献、
其他数据 透水及不透水地表曼宁系数、洼蓄量、管道粗糙系数、下渗模型参数等
模型手册、后期率定

３．２ 设计降雨 对于城市区域，常选用短历时的设计降雨进行研究，依据严正宵等 ［２１］ 对中小流域设计
暴雨雨型的研究，本文选择芝加哥雨型，设计暴雨强度公式依 《广州市中心城区暴雨公式及计算图表》
取得（见表 ３），不同尺度研究区域的设计降雨历时 ｔ均取 １２０ｍｉｎ，雨峰系数 ｒ取 ０．５，模拟时间步长取
１ｍｉｎ，总模拟时间 １２ｈ。取 ２ａ的设计降雨作为各尺度研究区域模型进行参数率定与验证时的输入降雨。
不同规划尺度的海绵城市雨水系统设计，对应着不同大小重现期的设计降雨（图 １），同时，本着
海绵城市雨水系统在规划建设中通过 “适度超前” 设计规模以应对超标暴雨洪水的理念，本文针对不
同尺度的海绵系统提出了相应需要重点分析研究的设计降雨重现期（表 ４）。

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