CN110188323A - 一种适宜于城市水生态保护的水面率值域测算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适宜于城市水生态保护的水面率值域测算方法，包括：测量DEM高程数据；划定雨水管控分区；获取典型年逐日气象数据，建立降雨模型、蒸发模型；筛除不形成径流的降雨场次，同时进行“初雨折减”；确定综合径流系数；渗透系数与下渗量计算；制定城市水系水循环目标；构建水深变化模型，计算城市适宜水面率。本发明能够快速、准确计算得到城市水面率，增强了城市水面率值域指标的空间属性，提高了城市水域布局的合理性。
Description
技术领域
本发明涉及城市规划的技术领域，尤其是指一种适宜于城市水生态保护的水面率值域测算方法。
背景技术
城市水面率是通常指城市一定区域范围内河流(江、河、渠等)、湖泊(天然或人工湖泊)、湿地(天然或人工湿地)等承载水域功能的区域面积占区域总面积的比率。城市水面具有多种服务功能和经济价值(何俊仕,吴迪,魏国.城市适宜水面率及其影响因素分析[J].干旱区资源与环境,2008,22(2):6-9.DOI:10.3969/j.issn.1003-7578.2008.02.002.)。城市水面率是影响城市生态系统、防洪排涝系统的关键指标，对城市防灾能力、环境品质、经济发展等各方面具有重要影响。目前已有水面率判定方法主要包括：
(1)试做方案法：通过设计多个土地利用方案，在方案对比过程中兼顾、平衡土地开发与城市水域功能之间的空间关系，确定方案后量算城市水面率数值。该方法在城市水面率判定的实践中较多采用，其判定结果存在较大的主观性，受方案对比过程专业融合程度及试做方案者的经验和水平。
(2)经验判断法。主要由相关专家和专业技术人员通过借鉴相关城市经验，考虑城市开发需求、城市景观建设需求、现状水面率等情况直接估算。该方法在城市水面率应用较少且估算的主观性较强，估算的准确性受专业技术人员配置、水平及案例选择影响较大。
(3)规范标准法。国家规范(《城市水系规划规范》(GB 50513-2009)(2016年版))以省/自治区为单位，将全国划为三个分区适宜水面率方向性意见。该判定方法存在问题包括：1)针对性不足，各地区下垫面差异较大，部分地区难以满足规范要求；2)难以确定水面率统计的单元边界，实践中受边界范围线影响较大；3)科学性不足。该方法在实践中应用较少，指导性不强。
此外，有研究者以海绵城市径流控制的指标计算城市适宜水面率(赵璧奎,黄本胜,邱静,等.海绵城市建设中区域适宜水面率研究及应用[J].广东水利水电,2017,(5):1-5,14.)，通过确定河湖水系水位涨幅目标从而计算各个雨水管控分区的适宜水面率。该方法仅从城市防洪排涝及水安全保障的角度明确了雨水管控分区的适宜水面率域值，而对于城市水生态系统平衡考虑不周。
由上可见，现有技术中城市水面率的计算方法均存在以下问题：
1、水面率受主观和经验的影响很大；
2、现有技术中没有有效的手段以城市水生生态健康为目的对城市水面率进行规划。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种适宜于城市水生态保护的水面率值域测算方法，以生态优先为原则，综合考虑生态水位、水质保障、环境容量等因素量化计算城市雨水管控分区的水面率值域。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种适宜于城市水生态保护的水面率值域测算方法，包括以下步骤：
1)测量DEM高程数据；
2)划定雨水管控分区；
3)获取典型年逐日气象数据，建立降雨模型、蒸发模型；
4)筛除不形成径流的降雨场次，同时进行“初雨折减”；
5)确定综合径流系数；
6)渗透系数与下渗量计算；
7)制定城市水系水循环目标；
8)构建水深变化模型，计算城市适宜水面率。
在步骤1)中，采用大地测量方法测量城市规划区域地形高程数据，测图精度不低于1：200，成图精度不低于1：500；测图高程精度不低于水准V等。
在步骤2)中，通过以下步骤划定雨水管控分区：
2.1)利用上述测量过程得到的高程点数据基于Arcgis的3D Analyst模块进行不规则三角网(TIN)的建立，并转化为网格型连续高程表面(Dem)；
2.2)以Dem数据为基础，采用Arcgis的水文分析模块，通过洼地填充——水流方向计算——流量计算——汇流提取——汇点识别——流域分区，形成初步的模拟汇流路径与流域分区边界；
2.3)输入现状河流水系及已确定的规划河流水系数据，重新优化水文分析模型，重新生成汇流路径，重新生成流域分区边界；
2.4)输入不可穿越边界，包括：堤围、铁路、高速公路，定义汇流路径不得穿越上述设施，进一步优化水文分析模型，调整汇流路径与流域分区的边界；上述的进一步优化水文分析模型是指：a.设置铁路地基的透水率和区域汇流时间；b.设置高速公路地基的透水率和区域汇流时间；
具体而言，以上透水率中时间计算通过如下方法获取：将现场已有铁路或高速公路路基处选择不同的土壤特性位置，设置1m×1m×1m砖混水槽，根据土壤特性选择设置位置，每种土壤特性至少设置1处；砖混水槽四壁为砖砌混凝土，底部为金属盖板，金属盖板面积为1m×1m与砖砌混凝土四壁之间采用软橡胶垫防渗，金属盖板内中部设内径11cm圆孔，圆孔开向下方焊接10cm延长管，延长管内套110cm高PVC平水管，延长管与PVC平水管底沿齐平，这样PVC平水管顶部砖砌混凝土四壁齐平；延长管与PVC平水管之间采用玻璃胶止水；
在砖混水槽中灌满水，水中溶解0.5％的酚酞溶液；
测试开始时将PVC平水管拔出，开始计时；
在路基的另一侧采用10％NaHCO3溶液雾化喷洒，对于每个砖混水槽其喷洒范围为以水槽中心向铁路或者公路的做垂线，以该垂线为中心，向垂线两侧地面每隔50cm喷射不小于直径20cm的区域，两侧各延续20m；喷射时采用长度20m间隔1m的并联式支架喷嘴；夏季每10s喷射一次，冬季每1分钟喷射一次；雨期不能施工；当任意喷洒位置地面出现明显红色时计录时间。
上述时间为透水率计算中所需时间。
2.5)从行政管理角度，结合道路路网、行政边界、规划管理单元边界适当调整分区边界，形成最终的雨水管控分区，单个分区面积为1-5平方公里。
在步骤3)中，降雨模型：采用Meteonorm 7生成研究区域典型气象年的逐日降雨参数。
蒸发模型：每日蒸发量数据采用月度数据进行插值获得：①获取并计算每个月的日均蒸发量；②假设每月15号的蒸发量值等于该月的日均蒸发量；③将每月15号的数值进行连线；④中间日的蒸发量为连线对应的蒸发量。
在步骤4)中，考虑微小场降雨不形成径流，对逐场降雨进行校核，筛除不形成径流的降雨场次，并对每一场降雨进行“初损降雨折减”，折减系数按下垫面类型(土地利用性质)进行调整。
在步骤5)中，研究区域相关的流域范围内综合径流系数按照各下垫面种类径流系数加权平均计算得出。
式中，为综合径流系数，为不同下垫面对应径流系数，Fi为不同下垫面面积，F为流域面积。有研究指出，建设用地径流系数：中高密度居住用地：0.55；商业用地：0.75；工业用地、公用设施用地：0.65；道路广场用地：0.8；公园绿地0.05。
在步骤6)中，根据研究区土壤类型及地质情况获得渗透系数，进而计算综合下渗量。
式中，I为综合径流系数，Ιi为不同下垫面对应径流系数，Fi为不同下垫面面积，F为流域面积。根据相关研究，典型土质渗透系数为：潮土：0.02-0.20(m/d)；沼泽土：<0.005(m/d)；砂姜黑土：<0.005(m/d)；暗棕壤：<0.005(m/d)；栗钙土：0.01-0.02(m/d)；白浆土：<0.005(m/d)；水稻土：<0.005(m/d)。
在步骤7)中，根据规划区域所在地区的气候类型、大气环境容量等级，制定城市水系水循环周期目标；
上述的气候类型分为春秋季类型(平水期)、夏季类型(丰水期)和冬季类型(枯水期、冰冻期)，上述的春秋季类型为：温暖潮湿、温暖干燥、凉爽潮湿、凉爽干燥；上述的夏季类型为：高温多雨、高温干旱、凉爽多雨、凉爽干旱；上述的冬季类型为：冰冻多雪、冰冻干旱、温暖湿润、温暖干旱；
上述的春秋季是指2月16日-5月14日、10月16日-11月14日；
春秋季，上述的温暖潮湿为多年平均气温高于15摄氏度，多年平均降雨量大于50mm；
春秋季内，上述的温暖干燥为多年平均气温高于15摄氏度，多年平均降雨量小于50mm；
春秋季内，上述的凉爽潮湿为多年平均气温低于15摄氏度，多年平均降雨量大于50mm；
春秋季内，上述的凉爽干燥为多年平均气温低于15摄氏度，多年平均降雨量小于50mm；
上述的夏季是指6月15日-9月15日；
夏季内，上述的高温多雨为多年平均气温高于30摄氏度，多年平均降雨量大于130mm；
夏季内，上述的高温干旱为多年平均气温高于30摄氏度，多年平均降雨量小于130mm；
夏季内，上述的凉爽多雨为多年平均气温低于30摄氏度，多年平均降雨量大于130mm；
夏季内，上述的凉爽干旱为多年平均气温低于30摄氏度，多年平均降雨量小于130mm；
上述的冬季是指11月15日-2月15日；
冬季内，上述的冰冻多雪为多年平均气温低于10摄氏度，多年平均降雨(雪)量大于20mm；
冬季内，上述的冰冻干旱为多年平均气温低于10摄氏度，多年平均降雨(雪)量小于20mm；
冬季内，上述的温暖湿润为多年平均气温高于10摄氏度，多年平均降雨量大于20mm；
冬季内，上述的温暖干旱为多年平均气温高于10摄氏度，多年平均降雨量小于20mm；
上述大气环境容量等级按照强度分为五个等级，如表1：
表1大气环境容量等级表
当城市大气环境容量等级为4级时，月换水次数增加20％，当城市大气环境容量等级为5级时，月换水次数增加50％，以提高水环境容量应对大气污染与地表面源污染增加的风险。
具体包括以下步骤：
7.1)确定规划区域所在地区的气候类型；
7.2)根据气候类型初定其水循环次数，各情况取值见表2；
表2不同气候类型下的初定水循环次数
7.3)确定规划区域所在地区大气环境容量等级；
7.4)根据大气环境容量等级调整月换水次数，确定换水目标。
在步骤8)中，构建水深变化模型，计算城市适宜水面率。
Ht＝H0+V(t) (1)
式中，Ht为第t日场地水深，H0为初始水位深，V(t)为随时间变化的累积水位变化量，t按一年365日计算。
式中，V(t)为随时间变化的累积水位变化量，Hw为第t日的规划水面增量，Zt为第t日蒸发量，It为第t日的下渗量，Lt为第t日的换水量。
式中，Hw为第t日的规划水面增量，为不同下垫面对应径流系数，Fi为不同下垫面面积，R为降雨量，di为降雨折减系数，P为规划区面积，W为水面率。
结合(1)、(2)、(3)式，得到综合水深计算公式：
则水面率计算公式为：
当Ht→0+时，计满足水面不干涸的临界水面率，适宜水面率W0为：
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明以水量计算曲线为主要方法，快速、准确计算得到城市水面率，该计算方法符合生态优先的原则，避免了城市水域的随意性、无序性布局而导致的生态失衡。
2、通过计算、定义雨水单元确定城市水面率值域，增强了城市水面率值域指标的空间属性，提高了城市水域布局的合理性。
附图说明
图1为用于优化水文分析模型的铁路公路地基透水率渗透时间测算的装置整体布置。
图2为以上装置中的砖混水槽的俯视示意图。
图3为以上装置中的砖混水槽的A-A断面示意图。
图4为本发明方法所用的降雨蒸发数据示意图。
图5为本发明方法获得的适宜水面率下水深变化曲线示意图。
图6为本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图，以一个具体实施案例对本发明的技术方案进行详细说明。
如图6所示，本实施例所提供的适宜于城市水生态保护的水面率值域测算方法，包括以下步骤：
步骤1、测量DEM高程数据
采用大地测量方法测量城市规划区域地形高程数据，测图精度不低于1：200，成图精度不低于1：500；测图高程精度不低于水准V等。
步骤2、划定雨水管控分区
2.1)利用上述测量过程得到的高程点数据基于Arcgis的3D Analyst模块进行不规则三角网(TIN)的建立，并转化为网格型连续高程表面(Dem)；
2.2)以Dem数据为基础，采用Arcgis的水文分析模块，通过洼地填充——水流方向计算——流量计算——汇流提取——汇点识别——流域分区，形成初步的模拟汇流路径与流域分区边界；
2.3)地形数据生成的汇流与实际河流有一定的差别，城市规划中河网水系也会有一定的调整。输入现状河流水系或已确定的规划河流水系等重要排水通道数据，在同一流域输入数据替代初步生成的模拟汇流，优化水文分析模型，通过新生成的汇流路径重新生成流域分区；
2.4)城市中人工环境的干预对场地雨水汇流有直接的影响，输入堤围、铁路、高速公路(非架空)等数据，定义汇流路径不得穿越上述设施，结合实际情况人工进一步优化水文分析模型，调整汇流路径与流域分区的边界；
输入不可穿越边界，包括：堤围、铁路、高速公路，定义汇流路径不得穿越上述设施，进一步优化水文分析模型，调整汇流路径与流域分区的边界；上述的进一步优化水文分析模型是指：a.设置铁路地基的透水率和区域汇流时间；b.设置高速公路地基的透水率和区域汇流时间；
具体而言，以上透水率中时间计算通过如下方法获取：如图1至图3所示，将现场已有铁路或高速公路路基处选择不同的土壤特性位置，设置1m×1m×1m砖混水槽1，根据土壤特性选择设置位置，每种土壤特性至少设置1处；砖混水槽四壁为砖砌混凝土，底部为金属盖板2，金属盖板2面积为1m×1m与砖砌混凝土四壁之间采用软橡胶垫防渗，金属盖板2内中部设内径11cm圆孔，圆孔开向下方焊接10cm延长管3，延长管3内套110cm高PVC平水管4，延长管3与PVC平水管4底沿齐平，这样PVC平水管4顶部砖砌混凝土四壁齐平；延长管3与PVC平水管4之间采用玻璃胶止水；
在砖混水槽1中灌满水，水中溶解0.5％的酚酞溶液；
测试开始时将PVC平水管4拔出，开始计时；
在路基的另一侧采用10％NaHCO3溶液雾化喷洒，对于每个砖混水槽1其喷洒范围为以水槽中心向铁路或者公路做垂线5，以该垂线5为中心，向垂线5两侧地面每隔50cm喷射不小于直径20cm的区域，两侧各延续20m；喷射时采用长度20m间隔1m的并联式支架喷嘴；夏季每10s喷射一次，冬季每1分钟喷射一次；雨期不能施工；当任意喷洒位置地面出现明显红色时计录时间。
上述时间为透水率计算中所需时间。
2.5)从行政管理角度，结合道路路网、行政边界、规划管理单元边界适当调整分区边界，形成最终的雨水管控分区，单个分区面积为1-5平方公里。
将200平方公里陆域范围划分为62个雨水管控分区，作为水面率值域计算的单元。
表3雨水管控分区信息表
步骤3、获取典型年逐日气象数据，建立降雨模型、蒸发模型。
降雨模型：采用Meteonorm 7生成某新区典型气象年的逐日降雨参数，其中大于30mm的暴雨有17场。
蒸发模型：某新区每日蒸发量数据采用月度数据进行插值获得：1)获取并计算每个月的日均蒸发量；2)假设每月15号的蒸发量值等于该月的日均蒸发量；3)将每月15号的数值进行连线；4)中间日的蒸发量为连线对应的蒸发量。
利用典型年的降水量和蒸发量每日数值，构建降雨蒸发模型如图4所示。
步骤4、筛除不形成径流的降雨场次，同时进行“初雨折减”
某新区各下垫面“初损雨量”如表4所示：
表4不同用地类型折减降雨量
| 用地类型 | 建设用地 | 草地 | 林地 | 农田 | 水域 |
| 折减降雨量 | ＜5mm/d | ＜50mm/d | ＜20mm/d | ＜10mm/d | ＜10mm/d |
步骤5、确定综合径流系数
某新区汇水面积内综合径流系数按照各下垫面种类径流系数加权平均计算。
上式中,为综合径流系数，为不同下垫面对应径流系数，Fi为不同下垫面面积，F为流域面积。
以管控分区12为例：
各管控分区综合径流系数如表5所示：
表5各雨水管控分区综合径流系数
| 管控分区序号 | 综合径流系数 | 管控分区序号 | 综合径流系数 | 管控分区序号 | 综合径流系数 |
| 1 | 0.34 | 22 | 0.40 | 43 | 0.46 |
| 2 | 0.43 | 23 | 0.34 | 44 | 0.42 |
| 3 | 0.39 | 24 | 0.18 | 45 | 0.18 |
| 4 | 0.17 | 25 | 0.36 | 46 | 0.22 |
| 5 | 0.14 | 26 | 0.18 | 47 | 0.16 |
| 6 | 0.18 | 27 | 0.47 | 48 | 0.21 |
| 7 | 0.27 | 28 | 0.23 | 49 | 0.18 |
| 8 | 0.33 | 29 | 0.36 | 50 | 0.48 |
| 9 | 0.19 | 30 | 0.18 | 51 | 0.18 |
| 10 | 0.46 | 31 | 0.30 | 52 | 0.29 |
| 11 | 0.49 | 32 | 0.19 | 53 | 0.36 |
| 12 | 0.32 | 33 | 0.35 | 54 | 0.35 |
| 13 | 0.24 | 34 | 0.19 | 55 | 0.18 |
| 14 | 0.17 | 35 | 0.39 | 56 | 0.22 |
| 15 | 0.45 | 36 | 0.13 | 57 | 0.15 |
| 16 | 0.39 | 37 | 0.17 | 58 | 0.46 |
| 17 | 0.10 | 38 | 0.33 | 59 | 0.37 |
| 18 | 0.04 | 39 | 0.50 | 60 | 0.06 |
| 19 | 0.49 | 40 | 0.16 | 61 | 0.13 |
| 20 | 0.13 | 41 | 0.48 | 62 | 0.32 |
| 21 | 0.44 | 42 | 0.48 |
步骤6、渗透系数与下渗量计算
根据研究区土壤类型及地质情况获得渗透系数，进而计算综合下渗量。
上式中,I为综合径流系数，Ii为不同下垫面对应径流系数，Fi为不同下垫面面积，F为流域面积。
以管控分区12为例：
表6各土壤类型渗透系数
| 土壤类型 | 砖红壤 | 水稻土 | 潮沙泥土 | 沼泽土 | 滨海沙土 | 综合 |
| 现状面积(km<sup>2</sup>) | 1.28 | 0.26 | 1.02 | 0.51 | 2.04 | 5.10 |
| 渗透系数(mm/d) | 1.54 | 0.005 | 0.03 | 0.005 | 1.60 | 1.03 |
各管控分区综合下渗量如表7所示：
表7各雨水管控分区综合下渗量(单位mm/d)
| 管控分区序号 | 综合下渗量 | 管控分区序号 | 综合下渗量 | 管控分区序号 | 综合下渗量 |
| 1 | 1.13 | 22 | 1.26 | 43 | 1.57 |
| 2 | 0.35 | 23 | 0.38 | 44 | 0.71 |
| 3 | 1.01 | 24 | 1.87 | 45 | 1.36 |
| 4 | 0.83 | 25 | 1.26 | 46 | 1.71 |
| 5 | 0.31 | 26 | 0.35 | 47 | 0.89 |
| 6 | 0.71 | 27 | 0.72 | 48 | 1.16 |
| 7 | 1.33 | 28 | 1.85 | 49 | 0.29 |
| 8 | 1.57 | 29 | 0.03 | 50 | 0.63 |
| 9 | 1.03 | 30 | 0.50 | 51 | 0.76 |
| 10 | 1.13 | 31 | 0.69 | 52 | 0.86 |
| 11 | 0.49 | 32 | 1.93 | 53 | 0.61 |
| 12 | 1.03 | 33 | 1.61 | 54 | 0.96 |
| 13 | 0.34 | 34 | 0.88 | 55 | 1.90 |
| 14 | 0.79 | 35 | 1.95 | 56 | 0.32 |
| 15 | 1.83 | 36 | 1.42 | 57 | 1.17 |
| 16 | 1.61 | 37 | 1.89 | 58 | 0.41 |
| 17 | 1.11 | 38 | 1.17 | 59 | 1.42 |
| 18 | 1.52 | 39 | 1.86 | 60 | 0.25 |
| 19 | 1.22 | 40 | 0.48 | 61 | 0.38 |
| 20 | 0.54 | 41 | 0.33 | 62 | 0.47 |
| 21 | 0.29 | 42 | 1.64 |
步骤7、制定城市水系水循环目标
海口市某新区春秋温暖潮湿，夏季高温多雨，冬季温暖湿润，大气环境容量小于4级。海口市某新区水循环目标如表8：
表8海口市某新区水循环次数
步骤8、构建水深变化模型，计算城市适宜水面率。
Ht＝H0+V(t) (1)
式中，Ht为第t日场地水深，H0为初始水位深，取2000mm，V(t)为随时间变化的累积水位变化量，t按一年365日计算。
上式中，V(t)为随时间变化的累积水位变化量，Hw为第t日的规划水面增量，Zt为第t日蒸发量，It为第t日的下渗量，Lt为第t日的换水量。
上式中，Hw为第t日的规划水面增量，为不同下垫面对应径流系数，Fi为不同下垫面面积，R为降雨量，di为降雨折减系数，P为规划区面积，W为水面率。
结合(1)、(2)、(3)式，得到综合水深计算公式：
则水面率计算公式为：
当Ht→0+时，计满足水面不干涸的临界水面率，适宜水面率W0为：
计算结论：基于水生态角度，某新区各雨水管控分区适宜水面率如表9所示，此时水深变化曲线如图5所示。
表9各雨水管控分区适宜水面率
| 管控分区序号 | 适宜水面率 | 管控分区序号 | 适宜水面率 | 管控分区序号 | 适宜水面率 |
| 1 | 10.68％ | 22 | 10.78％ | 43 | 10.65％ |
| 2 | 16.14％ | 23 | 14.68％ | 44 | 12.80％ |
| 3 | 11.78％ | 24 | 8.22％ | 45 | 8.67％ |
| 4 | 9.73％ | 25 | 10.59％ | 46 | 8.62％ |
| 5 | 12.32％ | 26 | 12.70％ | 47 | 8.75％ |
| 6 | 10.53％ | 27 | 13.20％ | 48 | 9.44％ |
| 7 | 9.63％ | 28 | 8.40％ | 49 | 13.00％ |
| 8 | 9.68％ | 29 | 17.40％ | 50 | 14.16％ |
| 9 | 9.40％ | 30 | 10.93％ | 51 | 10.09％ |
| 10 | 11.40％ | 31 | 12.08％ | 52 | 11.05％ |
| 11 | 15.20％ | 32 | 8.29％ | 53 | 13.18％ |
| 12 | 10.76％ | 33 | 9.92％ | 54 | 11.19％ |
| 13 | 13.32％ | 34 | 9.80％ | 55 | 8.05％ |
| 14 | 9.87％ | 35 | 9.59％ | 56 | 13.74％ |
| 15 | 10.22％ | 36 | 8.14％ | 57 | 8.57％ |
| 16 | 10.05％ | 37 | 7.91％ | 58 | 15.52％ |
| 17 | 7.85％ | 38 | 10.57％ | 59 | 10.54％ |
| 18 | 7.78％ | 39 | 10.56％ | 60 | 10.19％ |
| 19 | 11.80％ | 40 | 10.89％ | 61 | 11.25％ |
| 20 | 9.97％ | 41 | 16.36％ | 62 | 13.10％ |
| 21 | 17.18％ | 42 | 10.62％ |
以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种适宜于城市水生态保护的水面率值域测算方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)测量DEM高程数据；
2)划定雨水管控分区；
3)获取典型年逐日气象数据，建立降雨模型、蒸发模型；
4)筛除不形成径流的降雨场次，同时进行“初雨折减”；
5)确定综合径流系数；
6)渗透系数与下渗量计算；
7)制定城市水系水循环目标；
8)构建水深变化模型，计算城市适宜水面率。
2.根据权利要求1所述的一种适宜于城市水生态保护的水面率值域测算方法，其特征在于：在步骤1)中，测量DEM高程数据是指：采用大地测量方法测量城市规划区域地形高程数据，测图精度不低于1：200，成图精度不低于1：500；测图高程精度不低于水准V。
3.根据权利要求1所述的一种适宜于城市水生态保护的水面率值域测算方法，其特征在于：在步骤2)中，划定雨水管控分区，包括以下步骤：
2.1)利用测量过程得到的高程点数据，基于Arcgis的3D Analyst模块进行不规则三角网TIN的建立，并转化为网格型连续高程表面Dem；
2.2)以Dem数据为基础，采用Arcgis的水文分析模块，通过洼地填充，水流方向计算，流量计算，汇流提取，汇点识别，流域分区，形成初步的模拟汇流路径与流域分区边界；
2.3)输入现状河流水系或已确定的规划河流水系，在同一流域输入数据替代初步生成的模拟汇流，优化水文分析模型，通过新生成的汇流路径重新生成流域分区；
2.4)输入设施数据，包括堤围、铁路和高速公路，定义汇流路径不得穿越上述设施，调整汇流路径与流域分区的边界；
2.5)从行政管理角度调整分区边界，形成最终的雨水管控分区，单个分区面积为1-5平方公里。
4.根据权利要求1所述的一种适宜于城市水生态保护的水面率值域测算方法，其特征在于：在步骤3)中，降雨模型的情况是：采用Meteonorm 7生成研究区域典型气象年的逐日降雨参数；
蒸发模型的情况是：每日蒸发量数据采用月度数据进行插值获得：①获取并计算每个月的日均蒸发量；②假设每月15号的蒸发量值等于该月的日均蒸发量；③将每月15号的数值进行连线；④中间日的蒸发量为连线对应的蒸发量。
5.根据权利要求1所述的一种适宜于城市水生态保护的水面率值域测算方法，其特征在于：在步骤4)中，考虑微小场降雨不形成径流，对逐场降雨进行校核，筛除不形成径流的降雨场次，并对每一场降雨进行初损降雨折减，折减系数按下垫面类型土地利用性质进行调整。
6.根据权利要求1所述的一种适宜于城市水生态保护的水面率值域测算方法，其特征在于：在步骤5)中，研究区域相关的流域范围内综合径流系数按照各下垫面种类径流系数加权平均计算得出：
式中，为综合径流系数，为不同下垫面对应径流系数，Fi为不同下垫面面积，F为流域面积。
7.根据权利要求1所述的一种适宜于城市水生态保护的水面率值域测算方法，其特征在于：在步骤6)中，根据研究区土壤类型及地质情况获得渗透系数，进而计算综合下渗量：
式中，I为综合径流系数，Ιi为不同下垫面对应径流系数，Fi为不同下垫面面积，F为流域面积。
8.根据权利要求1所述的一种适宜于城市水生态保护的水面率值域测算方法，其特征在于：在步骤7)中，制定城市水系水循环目标，包括以下步骤：
7.1)确定规划区域所在地区的气候类型；
7.2)根据气候类型初定其水循环次数；
7.3)确定规划区域所在地区大气环境容量等级；
7.4)根据大气环境容量等级调整月换水次数，确定换水目标。
9.根据权利要求1所述的一种适宜于城市水生态保护的水面率值域测算方法，其特征在于：在步骤8)中，构建水深变化模型，计算城市适宜水面率，具体如下：
Ht＝H0+V(t) (1)
式中，Ht为第t日场地水深，H0为初始水位深，V(t)为随时间变化的累积水位变化量，t按一年365日计算；
式中，Hw为第t日的规划水面增量，Zt为第t日蒸发量，It为第t日的下渗量，Lt为第t日的换水量；
式中，为不同下垫面对应径流系数，Fi为不同下垫面面积，R为降雨量，di为降雨折减系数，P为规划区面积，W为水面率；
结合(1)、(2)、(3)式，得到综合水深计算公式：
则水面率计算公式为：
当Ht→0+时，计满足水面不干涸的临界水面率，适宜水面率W0为：
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