基于自然水文过程的山地城市雨洪空间管控研究——以重庆市广阳岛生态智创城为例

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本文以山地城市雨洪空间为研究对象,通过总结与提炼现有山地雨洪管控相关研究,发现山地雨洪空间管控的不足之处,进一步对自然水文过程和小流域空间尺度进行解读,并转译为城市规划研究对象、总结归纳城市雨洪管控问题,聚焦水文过程中的产汇流空间建设对城市承洪韧性雨洪空间管控的影响机制,并在此基础上提出山地城市雨洪空间规划与管理策略,以实现城市建设过程中融合流域土地管理理念、完善国土空间开发保护格局和山地城市海绵城市合理建设的目的。本文的具体研究内容如下:(1)运用SCS-CN产流模型,以20年一遇降雨强度构建2小时降雨事件,对广阳岛生态智创城涉及流域所囊括的区域2005-2020每5年期进行4种土地利用情景进行遥感解译和产流模拟,同时对研究区生态雨洪空间和灰色雨洪空间进行分析,总结出研究区所涉及的区域雨洪特征和问题,为后续有针对性的雨洪管控体系建构和目标策略提出提供依据。(2)针对研究区山地城市雨洪特征和雨洪管控问题提出管控的目标,并对研究区雨洪管控内容和方法进行体系建构。将山地自然水文过程作为研究视角对其内涵进行解读,以景观生态学基本原理作为理论支持,分析其与自然水文过程关系对应关系,并将小流域空间尺度与城市规划管控空间尺度耦合关系解读,运用GIS与SWMM耦合为技术支撑,形成山地城市雨洪空间管控的技术思路,明确了山地城市雨洪管理关键的管控空间要素和空间尺度,以及采用的技术方法。并针对山地城市基础雨洪特征,提出雨洪安全、雨洪生态、雨洪舒适三个递进的管控目标,以及流域水面率、下垫面不透水率、雨水径流控制率、峰值径流削减率、水系分维系数等对应的控制指标。最后提出基于区域自然水文过程的雨洪空间重构、以小流域为管控单元的雨洪空间管控措施、因地就势的地块雨洪空间管控等三大策略,来应对山地城市雨洪空间管控问题。(3)以广阳岛生态智创城核心区为特征区,分析其水文特征和雨洪调控空间存在问题,找到了影响研究区域雨洪管控的关键要素和问题空间分布,为后文策略的落实提供具体的问题导向。分析中发现产流单元空间下垫面雨水下渗能力对产流强度调节是有限的,下垫面不透水率减小能对暴雨重现期小于10年一遇的雨洪起到调节作用,当暴雨重现期大于10年一遇时,下垫面不透水性的改善对增强雨洪的调适作用无明显效果;绿地和农林用地等绿色生态类用地对调蓄雨洪有重要作用,它具有径流增长速度慢、雨洪响应速度慢、产流强度慢回落的特征;工业用地和道路交通设施用地是削弱承洪韧性的主要用地类型,对雨洪灾害的调适和缓解作用微乎其微。居住用地、公共及商业服务设施类用地能调节低重现期强度暴雨,但对高强度暴雨调节作用不大。(4)利用本文所提出的管控方法,以广阳岛生态智创城核心区为靶区,对管控目标和管控策略进行应用落实,以此形成研究区新的雨洪管控格局和用地布局引导,并利用SWMM模型进行方案调整前后的效果验证。验证结果显示,方案调整后,当区域水面率上升至5.3%,水系分维系数维持在1.52,各产流强度总产流量平均下降15.40%,峰值产流量平均减少12.70%,排水管渠节点的洪水持续时间平均下降19.93%;各节点最大洪峰流量平均下降13.99%;雨水管段中处于溢流水位的时间下降26.95%,城市雨承洪韧性明显提升。
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