Page 60 - 2022年第53卷第7期

水量削减效果。Ｊｉａｎｇ等 ［１０］ 运用试验观测数据来构建生物滞留设施的 Ｈｙｄｒｕｓ － １Ｄ模型，发现实测和模
拟值之间的误差是由入流和入渗特性引起的。Ｈｉｌｔｅｎ等 ［１１］ 较早地将 Ｈｙｄｒｕｓ － １Ｄ模型运用于绿色屋顶的
模拟，以确定绿色屋顶在 ２４ｈ设计降雨下的峰值流量和产流时间。Ｈａｋｉｍｄａｖａｒ等 ［１２］ 评估了 Ｈｙｄｒｕｓ －
１Ｄ模型预测相同绿色屋顶安装在不同空间尺度上的差异，结果表明其预测的绝对误差随降雨量增大
而增加。Ｘｉｅ等 ［１３］ 构建了绿色屋顶的 Ｈｙｄｒｕｓ － １Ｄ模型和 ＳＷＭＭ 模型，并比较两者的产流量，结果表
明 Ｈｙｄｒｕｓ － １Ｄ的模拟结果总是大于 ＳＷＭＭ模型。Ｑｉｎ等 ［１４］ 基于 Ｈｙｄｒｕｓ － １Ｄ模型开发了含有存水层的
绿色屋顶数值模型，并用于绿色屋顶的土壤水分变化模拟，结果表明，在不进行灌溉的情况下，绿色
屋顶一年有 ３５％以上的时间遭受水分胁迫，且随着土层深度的增加，水分胁迫天数减少，但灌溉总量
增加。Ｚｈａｎｇ等 ［１５］ 通过 Ｈｙｄｒｕｓ － １Ｄ模型模拟分析表明绿色屋顶的水量削减率随降雨量周期呈指数下
降，但随基质厚度增加而增加。相对而言，运用 Ｈｙｄｒｕｓ － １Ｄ模型进行下凹式绿地和透水铺装模型模拟
的研究相对较少，比如张建锋等 ［１６］ 仅用 Ｈｙｄｒｕｓ － １Ｄ模型模拟分析了下凹式绿地的雨水径流污染物在
土壤中的迁移消减变化规律，Ｂｒｕｎｅｔｔｉ等 ［１７］ 运用 Ｈｙｄｒｕｓ － １Ｄ模型模拟研究了透水路面的水力性能。此
外，影响 ＬＩＤ措施雨水径流控制效应的参数众多，仍需进一步结合区域土壤特性和降雨特征探究 ＬＩＤ
措施在不同情形下的雨水径流控制效应。因此，本文基于试验研究成果 ［１８ － １９］ ，运用 Ｈｙｄｒｕｓ － １Ｄ模型
进一步探究生物滞留池、下凹式绿地和透水铺装在多种工况下的雨水径流控制效果和规律，以期为
ＬＩＤ措施的规划和设计提供参考。

２ 试验研究

２．１ 试验装置 生物滞留池试验装置长 ６．３５ｍ、宽 １．３ｍ、深 １ｍ，填料主要由蓄水层（２００ｍｍ）、种
植土层（２５０ｍｍ）、透水土工布、石屑填料层（３００ｍｍ）、砾石排水层（２５０ｍｍ）和基土层等构成。下凹
式绿地试验装置长和宽均为 ２ｍ，填料主要由土壤基层（赤红壤，５００ｍｍ）和种植土层（２００ｍｍ）组成，
雨水口高度为 ５０ｍｍ。下凹式绿地装置共设置 ４个等大的隔间，其中 ３个隔间分别种植玉龙草、马尼
拉草、大叶油草，另一个隔间为裸土，本文主要根据大叶油草下凹式绿地的试验结果展开模型模拟研
究。透水铺装试验装置长 ２ｍ、宽 １ｍ，主要由砾石排水层（３５ｍｍ）、土壤基层（４３０ｍｍ）、粗砂垫层
（ ３６ｍｍ）、级配碎石层（３６４ｍｍ）、找平层（２０ｍｍ）、透水砖（５０ｍｍ）等组成。各 ＬＩＤ措施的试验装置
填料结构图如图 １所示。在试验过程中，生物滞留池和下凹式绿地采用水塔提供模拟雨水径流，而透
水铺装采用人工模拟降雨系统提供模拟降雨。
２．２ 试验方案 对于生物滞留池，主要探究在汇水面积比为 ８％时 ４个不同降雨重现期（即 ０．２ａ、０．５ａ、
１ａ和 ２ａ）下的雨水径流控制效果；对于下凹式绿地，主要探究在汇水面积比为 ２０％时 ４个不同降雨
重现期（即 ０．５ａ、１ａ、２ａ和 ５ａ）下的雨水径流控制效果；对于透水铺装，主要探究小雨、中雨、大
雨及暴雨等 ４种不同降雨强度下的雨水径流控制效果。不同 ＬＩＤ措施试验对应的入流流量或降雨强度
计算方法有所不同。对于生物滞留池，主要基于广州市降雨强度公式（式（１））计算模拟降雨，并利用
芝加哥雨型进行雨型分配，然后结合雨水流量公式（式 （ ２））计算出不同降雨重现期下的入流流量过
程，其中生物滞留池的综合径流系数根据 《室外排水设计标准》 （ ＧＢ５００１４—２０２１）确定为 ０．９。对于
下凹式绿地，也基于广州市降雨强度公式计算降雨强度，并按照均匀雨型进行雨型分配，然后结合雨
水流量公式计算出不同降雨重现期下的入流流量过程，并根据 《室外排水设计标准》 确定下凹式绿地
的综合径流系数为 ０．８５。对于透水铺装，则按照人工模拟降雨系统的不同等级降雨进行模拟降雨。不
同 ＬＩＤ措施试验过程中对应的入流流量或降雨强度如表 １所示。
３６１８．４２７（１ ＋ ０．４３８ｌｇＰ）
ｑ ＝ （１）
（ｔ ＋ １１ ．２５９） ０．７５０
２
式中：ｑ为降雨强度，Ｌ?（ｓ·ｈｍ ）；Ｐ为重现期，ａ；ｔ为降雨历时，ｍｉｎ。
Ｑ ＝ ψ ｑＦ （２）
２
式中：Ｑ为入流流量，Ｌ?ｓ；ψ为综合径流系数；Ｆ为汇水面积，ｈｍ 。
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