山地城市典型下垫面径流系数研究.doc

山地城市典型下垫面径流系数研究近年来,硬质下垫面急剧增加,城市对雨水滞留能力大幅降低。暴雨来时,入渗雨水减少,产流量大,排水不及时,多地频频“看海”。国家在开展城市排水防涝工程体系建设的同时,极力推行自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”的建设。山地城市地势高低不平,起伏大,降雨时产流迅速,汇流量多,潜在危害性也更大,因此开展山地城市降雨产、汇流过程及径流系数的研究对内涝问题解决、海绵城市建设以及雨洪利用都有着重要意义。本论文以重庆园博园内草地、透水砖地面、沥青路面为研究对象,采用人工模拟降雨实验分析不同坡度下垫面在不同降雨强度下的产汇流过程及径流系数的变化规律,并以实测数据为基础拟合出不同降雨情况下径流系数与各影响因素的函数关系式,研究成果和结论如下：①草地下垫面产流出现在降雨开始的5-10min,雨强越大,产流越早出现。坡度为8。,雨强由0.63mm/min曾至1.62mm/min时,场次径流系数取值范围0.098-0.169；相近雨强下,坡度为25。时,场次径流系数变化范围：0.118-0.217。同雨强下,场次径流系数随坡度增大而增大,大雨强时两种坡度下的场次径流系数差值为0.048。②透水砖地面产流时间出现在降雨的7-12mmin,瞬时径流系数和场次径流系数随雨强增大而增大,降雨强度为0.68mm/min-1.301mm/min时,场次径流系数变化范围：0.208～0.423。雨强为0.68mm/min时,降雨46min后,瞬时径流系数增加明显。③沥青路面产流快,产流出现在降雨的1min-2min。雨强和坡度对初始产流时间及瞬时径流系数影响较小。坡度对场次径流系数的影响为：场次径流系数随坡度的增大而稍有增大。④草地下垫面瞬时径流系数Ψt与降雨历时t的关系可用Ψt=a-be-ct和Ψt=a-bt-0.5表示。Ψt自产流形成时刻开始逐渐增大,增长速率随t改变,降雨历时t无限大时,Ψt趋近于常数a,两种函数拟合中a的取值范围分别为0.130-0.278、0.217-0.423。⑤草地场次径流系数Ωc与雨强q的关系可用函数Ψc=1-a/q-b表示,Ωc随q的增大而增大,当q足够大时,Ωc的值趋近1。Ψc与坡度i采用线性拟合,通式：Ψc=ai+b,a>0,Ψc随i增大而增大。⑥沥青路面瞬时径流系数Ψt与降雨历时t的关系可用函数Ψt=a-b/(t+c)表达,t足够大时,Ψt趋近a,a的取值范围：0.933-0.998。场次径流系数Ψc与雨强q的关系可用Ψc=1-a/q-b表示。Ψc。与坡度i进行线性拟合,同雨强下,i越大,Ψc越大。