件下的下凹式绿地临界面积比例f0,当f
≥f0时可以实现雨水零排放;反之,雨水有
外排。f0可通过式(6)计算,当N=100%,降雨历时和渗蓄计算时段均为1
h时,
式(1)可变形为:
f0=
CnPz/1000/3600K+Δ h-(1-Cn)Pz/1000(6)
以表1选用K=5
×10-5 m/s和2.5×10-7 m/s为例,就 Δ h=0.2 m
的下凹式绿地而言,对于一年、三年和五年一遇标准的设计暴雨重现期,K=5
×10-5
m
/s,f0分别为8.49%、11.9%和13.53%。同样边界条件,当K=2.5
×10-7 m/s时,f0相应为16.19%、22.78%和25.95%(见图2)。
由此可见,随着设计暴雨强度的增加,f0随之增加,且K值越大,f0增幅越小。
近年来,我国城市绿地覆盖率逐年增加,2005年北京、上海城市绿化覆盖率分别达
到40
%和36%。虽然城市绿地面积总量可观,但普通高程绿地渗蓄雨水能力有限,因
此大量雨水资源得不到充分利用。如将部分适宜区域的绿地修建或改建成下凹式绿地,可大
量渗蓄城市雨水径流。为发挥下凹式绿地的雨水渗蓄能力,一般情况,f厂应该达到10%
以上13。1999年起上海市实施的《上海市开发建设示范居住区实施纲要》规定:新
建居住区绿地率应达35%以上,集中公共绿地不少于居住总用地的15%,这为上海居
住区修建下凹式绿地提供了一定基础。可以在适当条件下,将部分居住区的分散绿地或者集
中式绿地建设或改造为下凹式绿地。以发挥其生态环境功能。
2.2 绿地下凹深度 Δ h
下凹式绿地实质是一种雨水蓄存渗透设施。绿地下凹深度
Δ h愈大,蓄水效果愈明显,
在一定程度上可以弥补降水强度和雨水渗透速度间的不对称性,起到调蓄雨水径流,滞洪
削峰的作用。在一定暴雨设计重现期下,N=100%时,所对应的
Δ h可定义为在此条件
下的下凹式绿地临界下凹深度(
Δ h0),当 Δ h
≥Δ h0时可以实现雨水零排放;反之,
雨水有外排。
Δ h0可通过式(7)计算,当N=100%,降雨历时和渗蓄计算时段均为
1
h时,式(1)可变形为:
Δ h0=CnPz/1000f+(1-Cn)Pz/1000-3 600K (7)
图3、图4为在不同f、K值下,对于设计暴雨重现期为一年、三年和五年一遇下的
Δ h
0。当f=10%、K=5
×10-5 m/s时,一年、三年和五年一遇的设计暴雨重现期下
的
Δ h0分别为0.143 m、0.271 m和0.332 m。当f=20 %时,相应 Δ
h0则为-0.017m、0.048
m、和0.079 m。出现负值代表不需要下凹空间
来蓄存雨水径流,直接靠绿地的雨水渗透能力即可下渗雨水径流。同样的边界条件,K=2.
5
×10-7 m/s时,对于10%和20%的下凹式绿地比例,相应 Δ h0分别为0.3
22
m、0.45 m、0.511 m,0.162 m、0.227 m、0.258 m。可见,
对于不同的K,
Δ h0的变化是随着f的增加而减小。
下凹式绿地的蓄水量与
Δ h成正比关系,Δ h太小,不利于雨水蓄集,雨水下渗时间
也得不到保证,
Δ h太大,蓄水量过多,则雨水下渗时间过长,影响植物根系生长,并存
在一定的安全风险。李俊奇等认为
Δ h一般不大于25 cm,且应保证不小于5 cm的最
小构造深度8。任树梅等计算了
Δ h=0.15 m,f=20%情况下的绿地植物耐淹
时间最长不超过21
h,不影响绿地植物生长9。结合上海市典型绿地入渗速率和本文
实例计算,发挥下凹式绿地渗蓄效应且不影响植被正常生长的
Δ h可选择0.1~0.3
m,对覆被植物为耐淹型的下凹式绿地,
Δ h可适当增加。
2.3 绿地土壤稳定入渗速率K
表1表明,随着K值的增加,下凹式绿地对雨水径流的渗蓄能力逐步增强。笔者在A区
域平行实测了8组共16个K值,测定结果表明,不同土壤类型和植被覆盖绿地的K值差
异显著,最大为林草地的5
×10-5 m/s,最小仅为普通草坪的2.5×10-7m/s,