城市绿地景观格局对雨洪过程和雨水系统效果的影响及优化调控研究

In the context of rapid urbanization, stormwater problems, including floods and water-logging,runoff pullution and waste of rainwater, have severly threatened the sustainibility of Chinese cities. Green space is the most important pervious underlying surface in city, and also the spatial carrier of ecological stormwater facilities. Thus, green space plays a significant role in multiple stormwater processes, such as runoff yield and concentration, and pollutant transport and transform. Therefore, it is essential to study the relationship between landscape pattern of urban green space and stormwater processes, and its optimization approach. The study takes representative urban districts in Beijing as an example. Using study methods of stormwater model simulation, landscape pattern and scenario analysis, the research studies the relationship between typical landscape patterns of green space (source control, end control, and integration of source and end control), and stormwater processes and the effects of stormwater system, evaluates the enrvironmental and economic benefits for different scenarios, and proposes landscape pattern evaluation indexes, optimal patterns and design guidelines for green space. Integrating landscape design with urban stormwater management, the research puts forward the evaluation and optimization method of urban green space at urban and community scale, based on the quantitative analysis result of landscpae patterns of green space and the stormwater processes. Therefore, it will provide scientific reference to the planning and design of urban green space in China.

快速城市化背景下，洪涝灾害、径流污染、雨水资源流失等雨洪问题严重制约着城市可持续发展。绿地是城市中最重要的透水下垫面，也是生态型雨水设施的空间载体，对雨水产汇流、污染物迁移转化等多种雨洪过程有重要影响。因此，有必要对城市绿地景观格局与雨洪过程的内在关系进行深入研究，并进行优化调控。本研究以北京典型城区为例，综合运用雨洪模型模拟、景观格局和预景分析等方法，定量研究源头式、末端式、综合式等典型绿地景观格局对雨洪过程、雨水系统效果的影响，综合评价"绿地景观格局-雨水设施系统"预景方案的环境效益和经济效益，并提出基于雨洪管理的城市绿地景观的评价指标、优化布局模式和设计导则。本研究从风景园林与城市雨洪管理相结合的视角，在城区和地段尺度上，根据绿地景观格局-雨洪过程的定量分析结果，提出城市绿地景观格局的评价方法与优化途径，从而为我国城市绿地规划设计提供科学依据。

绿地对雨水产汇流、污染物迁移转化等多种雨洪过程有重要影响，有必要对城市绿地景观格局与雨洪过程的内在关系进行深入研究，并进行优化调控。为此，本课题围绕绿地景观格局对雨洪过程及雨洪控制效果的影响这一核心问题，按计划完成了项目的研究内容和预期成果。. 首先研究了单项雨水设施对城市绿地空间布局的要求，明确了各类绿色雨水基础设施的形状、规模、设施选址要求、适用土壤条件等，建立了雨水设施与绿地斑块之间的关系。提出了符合雨水系统需求的五种典型城市绿地景观格局：点状分散式、环状网络式、相对集中式、末端集中式、综合式。. 其次，使用SWMM模型分析模拟了不同重现期、雨型、土壤类型条件下，五种格局对雨水径流减排、削峰、控污和雨水资源利用等方面的效果。结果显示：1）点状分散式布局削峰效果和延峰效果最佳；末端集中式布局的径流总量削减效果最优；2）五种布局在芝加哥雨型条件下削峰效果、延峰效果均优于典型雨型；五种布局在两种雨型条件下径流总量削减效果相近；3）不同土壤类型条件时，点状分散式峰值削减效果最佳，末端集中式径流总量控制效果最佳。. 第三，量化分析了绿地景观格局指数与雨洪控制效果指标之间的相关性，1）基于峰值流量控制的景观格局评价指标：可考虑使用斑块个数和斑块密度，它们与峰值流量呈较好的负相关性。2）基于径流总量控制的景观格局评价指标：可考虑使用绿地率、下沉绿地率、绿地下沉深度等指标来表征场地的雨水径流总量控制效果。根据上述模拟和计算分析结果，提出不同控制目标下的绿地布局优化模式：1）当场地综合控制目标以内涝控制为主时，可尽量采用分散式布局绿色雨水基础设施，设计格局可参考点状分散式或块状格局；2）当场地综合控制目标以径流总量控制为主、增强雨水利用等目标时，可尽量采用末端集中式布局。. 最后，提出了基于雨洪控制利用的各类城市绿地规划设计要点。剖析了海绵城市与城市绿地的关系，明确了与城市绿地系统相关的雨水控制目标，提出了建筑与小区附属绿地、城市道路附属绿地、公园绿地以及其他绿地规划设计的原则、指标、要点等内容，可用于指导海绵城市城市绿地规划设计。