以北方城市雨雪径流削减控制为研究目标,通过构建SWMM雨雪径流模型对北方城市夏季降雨径流量和春季融雪径流量进行模拟.同时根据研究区气候特点和实际情况制定了符合研究区低影响开发(LID)绿色生态措施方案,通过加入简单式绿化屋顶、雨雪收集双用装置和下凹式绿地3种控制措施,模拟了组合绿色生态措施对研究区夏季降雨和春季融雪径流的削减以及对排水管网压力的缓解效果.结果表明:2016年5月24日、6月10日和7月18日3场实测降雨模拟的最大径流量分别为2.7、6.2和7.4 m3·s-1,1、2、5、10年4种不同重现期降雨条件下的峰值流量分别为2.39、3.91、6.24和7.85 m3·s-1;在融雪期,峰值流量出现在3月初.LID措施在雨季对削减峰值流量、延迟峰值时间和缓解排水压力具有很好的控制效果,削减率最高可达70％左右,而且通过加入雪收集装置,对春季融雪径流也有一定的控制效果.

屋顶绿化能够削减暴雨径流,降低城市内涝发生频率,促进可持续雨洪管理.针对亚热带季风气候区典型绿化屋顶的全年径流削减效应,以南京为研究区,以简易型、花园型两类绿化屋顶为研究对象,基于1年现场观测数据及水量平衡方程,分析屋顶雨水的滞蓄、蒸发与径流量随季节变化规律及其关键影响因子,采用SCS-CN模型计算绿化屋面的径流曲线数(CN),并估算城市尺度大面积屋顶绿化的暴雨径流削减效果.结果 显示,简易型、花园型绿化屋顶全年径流削减率分别为42％和60.7％;径流削减效应的四季排序为春季＞冬季＞秋季＞夏季,平均径流削减率依次为78.6％、47.5％、33.2％、32.9％(简易型)及98％、84.3％、49.5％、48.1％(花园型);土壤基质层对雨水截留起主导作用,分别占径流削减总量的52％和62％;雨量和雨强是影响径流削减效应的关键因子,与径流削减率均呈显著负相关关系(P＜0.01),初始土壤湿度与简易型绿化屋顶的径流削减率呈显著负相关(0.01＜P＜ 0.05),但与花园型的径流削减率无显著相关性;基于全年77次降雨事件的降雨量-径流量数据测算得到简易型和花园型绿化屋顶的CN值分别为92和88;若南京主城区所有建筑屋顶面积的60％实施两类绿化,则其全年径流量可分别削减2.8×107 m3和4.2×107 m3.以上研究结果可为城市雨洪管理和海绵城市建设提供科学依据.

景观格局及其变化是影响地表径流及空间分布的重要因素,也是管理城市雨洪、治理生态环境的途径.以北京市平原区百万亩造林项目为背景,选取第一轮造林时间(2011、2013、2015、2017年)的遥感数据,以三环、五环、六环路为界,将平原区划分为核心区、中心区、近郊区、远郊区四个区域,分别分析整体及分区林地景观格局的变化.运用SWAT模型模拟不同格局对不同区域暴雨径流的影响,探究影响径流变化的主导林地景观指数.研究发现:1)平原区林地面积呈增长趋势,增幅为12.96％.除核心区和中心区的部分地区外,林地斑块更聚集、形状更复杂.2)百万亩造林工程对平原区雨洪风险的减缓有积极作用,但受城市建设及人类活动的影响,不同区域造林对径流的减缓强度与建设扩张的影响强度大小关系略有不同.核心区、中心区造林对径流的减缓强度大于建设扩张对径流的副作用,径流总量减小,减少比例为1.98％、4.29％.而近郊区、远郊区相反,径流总量变大,增大比例为0.09％与6.82％,其中远郊区建设扩张的强度是影响平原区径流风险的主导原因.3)不同区域雨洪减缓的关键性林地景观指数不同.核心区径流的主导林地因子为斑块数量与形状因子,中心区为面积因子,近郊区为聚合度因子和形状因子,远郊区为面积与聚合度因子.主导林地因子的大小调控将更高效的减缓雨洪风险.本研究通过SWAT模拟分析得到第一轮造林期间平原区森林格局与径流特征的空间变化及各区域径流减缓的关键性林地因子,为第二轮造林提高雨洪减缓功效提供参考.