技术领域
[0001] 本
发明涉及海绵城市建设技术领域，具体涉及一种基于SWMM模型的道路年径流总量控制率速查法。
背景技术
[0002] 海绵城市(Sponge City)，是指通过加强
城市规划建设管理，充分发挥建筑、道路和绿地、
水系等
生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，有效控制雨水径流，实现“自然积存、自然渗透、自然
净化”的城市发展方式。城市道路、
停车场等交通
基础设施是雨水径流及其污染物产生的主要场所之一，研究表明道路次降雨径流量约为25％，却产生了40％～80％的污染物。因此，从道路规划、设计到施工均应落实海绵城市建设要求及雨水径流控制目标。然而，现行验证雨水径流控制目标可达性的方法主要有容积法和水
力模型法，其中容积法较粗略，计算结果误差大；水力模型法计算较为精细，但该方法对设计人员和审查人员的专业技术能力要求较高，而现阶段国内相关管理人员由于专业技能限制，无法自行对海绵型道路的年径流总量控制率目标进行审查。
[0003] 因此，确有必要提出一种基于SWMM模型的道路年径流总量控制率速查法，以克服现阶段道路交通主管部
门在实际海绵型道路设计方案合理性及目标可达性的审查过程中面临的专业性强、技术难度大、技术能力欠缺以致难以审查的困境。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提出一种易于操作的道路年径流总量控制率速查法，以弥补现有方法专业性强、技术难度大、管理部门操作困难的缺点。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案。
[0006] 一种基于SWMM模型的道路年径流总量控制率速查法，包括以下步骤：
[0007] (1)归类分析：基于SWMM(Storm Water Management Model)模型，进行道路年径流总量控制率的影响因素分析；根据道路红线宽度对众多的道路横断面进行归类分析；
[0008] (2)模型模拟：构建适用于所在地市的SWMM模型，采用当地典型年降雨资料模拟分析，针对不同的道路宽度和接纳机动车道雨水径流的绿地比率模拟分析，计算对应的道路年径流总量控制率；在道路红线宽度一定的情况下，道路年径流总量控制率主要与道路绿化带宽度和车行道宽度有关；
[0009] (3)回归分析：针对同一类道路横断面，以接纳机动车道雨水径流的绿地比率为自变量，道路年径流总量控制率为因变量分别进行线性、多项式、幂、指数、对数回归分析，比较各类分析的相关系数R2，取其相关系数R2较高的回归分析方法，给出回归方程；
[0010] (4)生成速查表：依据步骤(3)回归分析得出的回归方程，代入各种不同的接纳机动车道雨水径流的绿地比率，便能得到相应的道路年径流总量控制率，从而生成海绵型道路的年径流总量控制率速查表；
[0011] (5)速查表的使用：生成速查表后，根据任一海绵型道路的设计资料，对照速查表进行查询，即可快速得知该道路的年径流总量控制率。
[0012] 进一步地，步骤(1)水力模型法相对容积法较为精细，故本研究首先基于SWMM(Storm Water Management Model)模型，进行道路年径流总量控制率的影响因素分析。在海绵设施设计参数和设置比例一定的情况下，道路年径流总量控制率的主要影响因素包括道路长度、红线宽度、人行道/非机动车道透水铺装比例、人行道/非机动车道宽度、绿化带中
生物滞留设施比例、生物滞留设施下沉深度、绿化带宽度、车行道宽度、道路纵坡等。经模拟分析，发现道路年径流总量控制率的影响因素主要有道路红线宽度、绿化带宽度和车行道宽度，且道路红线宽度为主导因素，故根据道路红线宽度对众多的道路横断面进行归类分析。
[0013] 进一步地，步骤(2)所述接纳机动车道雨水径流的绿地是指：与机动车道、辅道相邻的，可接纳机动车道、辅道雨水径流的道路红线内绿地。中央分车带绿地、人行道/非机动车道之间的绿地一般不接纳机动车道和辅道的雨水径流，人行道/非机动车道与辅道之间的绿地可接纳辅道的雨水径流(见
附图2)。
[0014] 所述受控机动车道指：雨水径流能进入相邻绿地进行控制的机动车道和辅道(见附图2)；
[0015] 所述接纳机动车道雨水径流的绿地比率：接纳机动车道雨水径流的绿地面积同相应受控机动车道面积之比。需说明的是，接纳机动车道雨水径流的绿地也可同时接纳人行道/非机动车道的雨水径流，但由于人行道/非机动车道采用了透水铺装，因此产生的雨水径流很少，对绿地控制机动车道雨水径流效果的影响很小。
[0016]
[0017] 构建适用于所在地市的SWMM模型，采用当地典型年降雨资料模拟分析，针对不同的道路宽度和接纳机动车道雨水径流的绿地比率模拟分析，计算对应的道路年径流总量控制率。
[0018] 进一步地，步骤(3)中，为避免设计过程中所采用的不同设计参数的情况，需给出不同设计参数的回归方程，方便管理部门快速审查；所述不同设计参数包括沉式绿地下沉深度。
[0019] 进一步地，步骤(4)中，由于搜集的典型道路未必能
覆盖所有道路接纳机动车道雨水径流的绿地比率的数值范围，因此在编制速查表时，依据回归方程将接纳机动车道雨水径流的绿地比率的数值范围进行适当扩展，生成速查表。
[0020] 进一步地，步骤(5)中，生成速查表后，需给出各速查表的设计参数，如下沉式绿地(生物滞留设施)设计参数、人行道/非机动车道透水铺装设计参数，如满足该设计参数方可使用；
[0021] 速查表中未涵盖道路横断面可采用内插法得到其年径流总量控制率；当接纳机动车道雨水径流的绿地比率超出表中范围时，应代入回归方程计算得出；
[0022] 当同一条道路不同路段出现不同的接纳机动车道雨水径流的绿地比率时，应分段计算其年径流总量控制率，然后按面积进行加权平均计算；
[0023] 当道路横断面不沿道路中
心轴对称时，应分别计算道路中线两侧的年径流总量控制率，然后按面积进行加权平均计算。
[0024] 与
现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
[0025] 现行验证雨水径流控制目标可达性的方法对设计人员和审查人员的专业技术能力要求较高，管理人员由于专业技能限制，无法自行对海绵型道路的年径流总量控制率目标进行审查。本发明基于SWMM模型的道路年径流总量控制率速查法，克服现阶段道路交通主管部门在实际海绵型道路设计方案合理性及目标可达性的审查过程中面临的专业性强、技术难度大、技术能力欠缺以致难以审查的困境。本发明具有易于操作、方便快捷、准确度较高的优点。
附图说明
[0026] 附图1为本发明工作的流程示意图。
[0027] 图2为本发明的术语含义解释图。
具体实施方式
[0028] 下面结合具体
实施例对本发明的目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
[0029] (1)归类分析
[0030] 如前所述，水力模型法相对容积法较为精细，故本研究首先基于SWMM(Storm Water Management Model)模型，进行道路年径流总量控制率的影响因素分析。在海绵设施设计参数和设置比例一定的情况下，道路年径流总量控制率的主要影响因素包括道路长度、红线宽度、人行道/非机动车道透水铺装比例、人行道/非机动车道宽度、绿化带中生物滞留设施比例、生物滞留设施下沉深度、绿化带宽度、车行道宽度、道路纵坡等。经模拟分析，发现道路年径流总量控制率的影响因素主要有道路红线宽度、绿化带宽度和车行道宽度，且道路红线宽度为主要影响因素，故搜集到所在地市道路横断面资料后，需根据道路红线宽度对道路进行分类，如红线宽度为130-110米、110-90米等。
[0031] 本实例搜集到该地市138个典型道路横断面，按道路红线宽度和接纳客水的绿地比例分类
整理后归类为88个断面，具体分类、每类个数及每类接纳机动车道雨水径流的绿地比率范围如表1所示：
[0032] 表1典型道路横断面总结
[0033]
[0034]
[0035] (2)模型模拟
[0036] 如前所述，在道路红线宽度一定的情况下，其道路年径流总量控制率主要与绿化带宽度和车行道宽度有关，且经研究发现道路年径流总量控制率主要与接纳机动车道雨水径流的绿地面积同相应受控机动车道面积之比相关，即道路年径流总量控制率与接纳机动车道雨水径流的绿地面积同相应受控机动车道面积之比呈对数关系，故在此引入新的术语：
[0037] 接纳机动车道雨水径流的绿地：指与机动车道、辅道相邻的，可接纳机动车道、辅道雨水径流的道路红线内绿地。中央分车带绿地、人行道/非机动车道之间的绿地一般不接纳机动车道和辅道的雨水径流，人行道/非机动车道与辅道之间的绿地可接纳辅道的雨水径流(见附图2)。
[0038] 受控机动车道：指雨水径流能进入相邻绿地进行控制的机动车道和辅道(见附图2)。
[0039] 接纳机动车道雨水径流的绿地比率：接纳机动车道雨水径流的绿地面积同相应受控机动车道面积之比。需说明的是，接纳机动车道雨水径流的绿地也可同时接纳人行道/非机动车道的雨水径流，但由于人行道/非机动车道采用了透水铺装，因此产生的雨水径流很少，对绿地控制机动车道雨水径流效果的影响很小。
[0040]
[0041] 构建适用于该地市的SWMM模型，采用当地典型年降雨资料模拟分析，针对不同的道路宽度和接纳机动车道雨水径流的绿地比率模拟分析，计算对应的道路年径流总量控制率，计算结果见表4，其中LID(Low Impact Development)措施使用的设计参数如表2和表3所示。
[0042] 同时，为避免设计过程中所采用的不同设计参数的情况，如下沉式绿地下沉深度分别取10cm和15cm的情况，需给出不同设计参数的计算结果。本实施例中，将“接纳机动车道雨水径流的绿地下沉10cm”简称为“10cm型”，将“接纳机动车道雨水径流的绿地下沉15cm”简称为“15cm型”，下同。
[0043] 表2下沉式绿地(生物滞留设施)设计参数
[0044]
[0045] 注：下沉深度指雨水口高出绿地的高度。
[0046] 表3人行道/非机动车道透水铺装设计参数
[0047]
[0048]
[0049] 表4典型道路年径流总量控制率
[0050]
[0051]
[0052]
[0053]
[0054] (3)回归分析。
[0055] 针对同一类道路横断面，以接纳机动车道雨水径流的绿地比率为自变量，道路年径流总量控制率为因变量分别进行线性、多项式、幂、指数、对数回归分析，各回归分析相关系数如表7所示，比较各类分析的相关系数R2，取其相关系数R2较高的回归分析方法，给出回归方程。
[0056] 表7各断面回归分析相关系数
[0057]
[0058]
[0059] 由表7可知，对数回归分析的相关系数最大，且均大于0.85，最小的为0.856，最大的为0.996，18个相关系数中有13个大于0.9。可见，道路年径流总量控制率与接纳机动车道雨水径流的绿地比率之间采用对数回归时具有较高的相关性。设接纳机动车道雨水径流的绿地比率为x，道路年径流总量控制率为y，各断面的对数回归方程如表8所示。同时，为避免设计过程中所采用的不同设计参数的情况，如下沉式绿地下沉深度的影响等，需给出不同设计参数的回归方程。
[0060] 表8各断面对数回归方程
[0061]
[0062] (4)生成速查表
[0063] 依据表8的回归方程，代入各种不同的接纳机动车道雨水径流的绿地比率，便可得到相应的道路年径流总量控制率，从而得出海绵型道路的年径流总量控制率速查表。由于搜集的典型道路未必能覆盖所有道路接纳机动车道雨水径流的绿地比率的数值范围，因此在编制速查表时，依据回归方程将接纳机动车道雨水径流的绿地比率的数值范围进行适当扩展，生成速查表。以红线宽度为110-130m的断面为例，具体生成后的速查表如表9所示。
[0064] 表9道路年径流总量控制率速查表
[0065] ①道路红线宽度为110-130m的断面
[0066]
[0067]
[0068] 其他道路红线宽度断面与该断面形式类似，在此不再一一赘述。
[0069] (5)速查表的使用
[0070] 生成速查表后，可根据任一海绵型道路的设计资料，对照速查表进行查询，即可快速得知该道路的年径流总量控制率。再对照该道路的海绵城市规划设计目标，便可迅速得知该道路的海绵城市设计目标是否达标。
[0071] ①生成速查表后，需给出各速查表的设计参数，即表2和表3，如满足该设计参数方可使用。
[0072] ②速查表中未涵盖道路横断面可采用内插法得到其年径流总量控制率。当接纳机动车道雨水径流的绿地比率超出表中范围时，应代入回归方程计算得出。
[0073] ③当同一条道路不同路段出现不同的接纳机动车道雨水径流的绿地比率时，应分段计算其年径流总量控制率，然后按面积进行加权平均计算。
[0074] ④当道路横断面不沿道路中心轴对称时，应分别计算道路中线两侧的年径流总量控制率后按面积进行加权平均计算。
[0075] 本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明
权利要求的保护范围之内。
