CN111982780A - 一种城市新区规划下垫面与旧有下垫面的关系测算方法 - Google Patents

Abstract

一种城市新区规划下垫面与旧有下垫面的关系测算方法，属于城市规划领域。包括以下步骤：1，按照规划后新区下垫面分布进行测点空间布置；2，在各测点安装测量下渗量的装置；3，在各测点安装人工降雨装置，进行人工降雨。本发明的有益效果在于：1，提供了一种新的对城市新区的下渗率测算方法；2，该方法的测算结果可以进行新区的分布式下垫面下渗特征赋值。

Description

一种城市新区规划下垫面与旧有下垫面的关系测算方法

技术领域

本发明一种城市新区规划下垫面与旧有下垫面的关系测算方法，属于城市规划领域，特别是一种用以分布式方法，分析规划下垫面和旧有下垫面的下渗率关系的方法。

背景技术

城市新区建设利用海绵城市“滞”和“蓄”措施，减少地表径流量，缓解城市内涝压力，并以缓冲降雨量的变化实现径流控制。事实上，城市新区设计采用年径流总量控制率作为规划控制标准是不适合的。大量的城市内涝现象都可以看出，城市防涝的核心是单次降雨量的设计标准，并且在这个降雨量下形成的径流量，将这个径流量作为规划控制标准才是合适。

单次降雨量设计标准情况下的城市下渗量是海绵城市的重要衡量指标。

城市新区的下渗量是反应降雨和径流之间关系的参数，在降雨过程中不断发生着改变，是一个动态变量。净雨量扣除下渗量以后，就是径流量。下渗量除受下垫面类型、坡度等因素的影响外，还与降雨雨型、降雨历时和降雨强度有关，求解过程非常复杂。

通常现有城市设计中一般采用径流系数来描述。径流系数取值主要参考GB50014-2006室外排水设计规范(2016年版)选取，是根据地表类型获得的一个常数值，无法真实反映不同条件下的降雨和径流之间的关系，不能满足工程实际的要求。也有学者(冯玉启,王文海,李俊奇等.透水道路径流系数试验研究.水利水电技术,2019[5],27-35.)通过试验平台进行量测径流系数，试验装置通过人工模拟降雨系统、透水道路和流量监测系统三部分组成，雨水收集装置处于末端，降雨过程与道路产流有时间差，测量流量数值与降雨形成径流流量有一定的延迟时间，仅采用某时段径流系数平均值与实际值存在误差^[2]。

现有发明大部分只能反映路面结构的渗透、蓄泄情况，或者只能测量某一种路面结构，也有少量专利模拟了真实的路面结构渗透、滞蓄雨水情况(刘斌,朱峰,路业等.一种雨水径流系数测量装置.2020/1/3,北京，CN 209894225 U.)，可以更真实测量不同路面结构，但是都是通过计算径流量与降水量的比值常数，无法反映真实情况。对于城市新区这种复杂的多下垫面条件和多地形特征没有合适的综合测算方法。对城市新区的下渗特征无法获得准确的估计值。

城市新区规划的时候往往要更改原有的土地利用类型，也就是更改下垫面条件。更改后的下垫面与原下垫面差别往往很大。因此一般需要建立原下渗特征与新下渗特征之间的关系。但是由于相邻地域的差别，不同的下渗特征很难进行简单换算，需要将规划前后两种情况建立关系。

发明内容

本发明的目的就是针对以上缺陷，公布一种城市新区规划下垫面与旧有下垫面的关系测算方法。使得在进行分布式下垫面关系换算，进而能够进行分布式径流系数处理，以获得真实的城市新区产流特征。

具体而言，本方法包括以下步骤：

1，按照规划后新区下垫面分布进行测点空间布置；

2，在各测点安装测量下渗量的装置；

3，在各测点安装人工降雨装置，进行人工降雨。

步骤1，按照规划后新区下垫面分布进行测点空间布置；包括以下内容：

1-1在新区规划后下垫面发生变化的位置布置两个下渗测点作为对比测渗点，对比测点中位于原状下垫面的作为原状下垫面测点，对比测点中作为规划下垫面测点的，称为规划下垫面测点；

1-2以上各测点位置均选择坡度不大于15°平整地面，地面可提供开挖面积不小于1m×2.5m；2.5m边长的两端高差不低于5cm；下渗测点的上游侧在高程较高的一端，下游侧在高程较低的一端。

步骤2，所述的测量下渗量的装置包括：边界分割装置，集水槽；

边界分割装置为垂向隔离板，高度根据地表到不透水层厚度选定；所述的边界分割装置包围测渗区的4面，在高程较低的一边开孔，安装集水槽。

所述的集水槽在测渗区分层安装，其安装方式为：

对于规划改变的下垫面，分别针对两个不同的下渗点安装集水槽；其中，原状下垫面采用采用原状下垫面集水槽安装方式；规划下垫面测点，采用规划下垫面集水槽安装方式。所述的原状下垫面集水槽安装方式为：

Y1，下垫面表层为草地；安装不超过3层集水槽，第一层为草根最深层，第二层为土壤层，第三层土壤下层；

Y2，下垫面表层包含任何林地；安装不超过3层集水槽，第一层为林木根冠层，第二层为土壤层，第三层为土壤下层；

Y3，下垫面表层为不透水层；不安装集水槽；

Y4，下垫面为沙地；安装1层集水槽。

所述的规划下垫面集水槽安装方式为：

G1，对于规划下垫面为不透水层，不安装集水槽；

G2，对于规划下垫面为任何形式的透水层，将现有下垫面按照规划下垫面测点尺寸开挖1m×2.5m，开挖深度为达到不透水层或深度为1.5m两者较小的；在开挖坑内从下到上铺设不透水板，中值粒径为10cm的砾石透水层，反滤层，规划下垫面层；

G3，安装一层集水槽，安装在透水层底部。

所述的集水槽安装时间-重力传感器，记录不同时间集水槽中水体的重量。

步骤3，在各测点安装人工降雨装置，按照历史记录最大单次年降雨量进行人工降雨；记录壤中流退水过程，通过以下方法计算其下渗率：

上述的壤中流退水曲线最大流量值为：

将各集水槽水量求合，并进行时均计算得到流量值中的最大值。分别计算原状下垫面测点的分布式下渗率和规划下垫面测点的分布式下渗率，则

本发明的有益效果在于：

1，提供了一种新的对城市新区的下渗率测算方法；

2，该方法的测算结果可以进行新区的分布式下垫面下渗特征赋值。

附图说明

图1原状下垫面测点布置剖视示意图；

图2规划下垫面测点布置剖视示意图；

图3历史记录最大单次年降雨量降雨过程示意图；

图4原状下垫面测点壤中流退水曲线示意图；

图5规划下垫面测点壤中流退水曲线示意图；

图6对比测渗点示意图。

实施例一

一种城市新区规划下垫面与旧有下垫面的关系测算方法。使得在进行新区规划时能够进行分布式径流系数处理，以获得真实的城市新区产流特征。

具体而言，本方法包括以下步骤：

1，按照规划后新区下垫面分布进行测点空间布置；

2，在各测点安装测量下渗量的装置；

3，在各测点安装人工降雨装置，进行人工降雨。

步骤1，按照规划后新区下垫面分布进行测点空间布置；包括以下内容：

1-1在新区规划后下垫面发生变化的位置布置两个下渗测点作为对比测渗点，对比测点中位于原状下垫面的作为原状下垫面测点，对比测点中作为规划下垫面测点的，称为规划下垫面测点；本实施例中，原状下垫面为沙地图1，规划下垫面为草地图2；

1-2以上各测点位置均选择坡度不大于15°平整地面，地面可提供开挖面积不小于1m×2.5m；2.5m边长的两端高差不低于5cm；构建下渗测点的上游侧在高程较高的一端，下游侧在高程较低的一端。

步骤2，如图1所示，所述的测量下渗量的装置包括：边界分割装置1，集水槽2；

边界分割装置1为垂向隔离板，高度根据地表到不透水层厚度选定；

本实施例为1.1m；

所述的边界分割装置1包围测渗区的4面，在高程较低的一边开孔，安装集水槽2。

边界分割装置为不透水材料，本实施例中边界分割装置1为PVC板，测渗点的4面分隔开，在低侧开孔，装集水槽2；

所述的集水槽2在测渗点分层安装，其安装方式为：

如图2所示，规划下垫面为草地，将现有下垫面按照规划下垫面测点尺寸开挖1m×2.5m，开挖深度为达到不透水层1.1m；在开挖坑内从下到上铺设不透水板，中值粒径为10cm的砾石透水层，反滤层，草地；

安装一层集水槽2，安装在中值粒径为10cm的砾石透水层底部。

所述的集水槽安装时间-重力传感器，记录集水槽中水体的重量随时间变化曲线。

步骤3，在各测点安装人工降雨装置如图6所示，按照历史记录最大单次年降雨量进行人工降雨；记录壤中流退水过程，通过以下方法计算其下渗率：

根据图4可知壤中流退水曲线最大流量值为7L/h。根据图3可知单日最大降雨量为160mm。

原状下垫面测点的分布式下渗率＝7/(160×2.5×1)＝1.85％.

根据图5可知壤中流退水曲线最大流量值为13.28L/h。根据图3可知单日最大降雨量为160mm。

规划下垫面测点的分布式下渗率＝13.28/(160×2.5×1)＝3.32％

层，第三层土壤下层；

Y2，下垫面表层包含任何林地；安装不超过3层集水槽，第一层为林木根冠层，第二层为土壤层，第三层为土壤下层；

Y3，下垫面表层为不透水层；不安装集水槽；

Y4，下垫面为沙地；安装1层集水槽。

6，根据权利要求4所述的一种城市新区下渗测算方法，其特征在于：所述的规划下垫面集水槽安装方式为：

G1，对于规划下垫面为不透水层，不安装集水槽；

G2，对于规划下垫面为任何形式的透水层，将现有下垫面按照规划下垫面测点尺寸开挖1m×2.5m，开挖深度为达到不透水层或深度为1.5m两者较小的；在开挖坑内从下到上铺设不透水板，中值粒径为10cm的砾石透水层，反滤层，规划下垫面层；

G3，安装一层集水槽，安装在透水层底部。

Claims (6)

1.一种城市新区下渗测算方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)按照规划后新区下垫面分布进行测点空间布置；

2)在各测点安装测量下渗量的装置；

3)对各个测点进行下渗量和降雨量监测，收集建设前一年降雨量、产流量和下渗量数据；

记录一年内观测点各个降雨过程的壤中流退水过程，通过以下方法计算其下渗率：

上述的壤中流退水曲线最大流量值为：

将各集水槽水量求合，并计算时间导数得到流量值中的最大值。

2.一种城市新区下渗测算装置，其特征在于：包括：边界分割装置，集水槽；

所述的边界分割装置为垂向隔离板，高度根据地表到不透水层厚度选定；所述的边界分割装置包围测渗区的4面，在高程较低的一边开孔，安装集水槽；

所述的集水槽安装时间重力传感器，记录不同时间集水槽中水体的重量。

3.根据权利要求1所述的一种城市新区下渗测算方法，其特征在于：所述的步骤1，按照规划后新区下垫面分布进行测点空间布置；包括以下内容：

1-1)在新区所有雨量监测站点布置下渗测点，为原状下垫面测点；

1-2)在新区规划后下垫面发生变化的位置布置两个下渗测点作为对比测渗点，对比测点中位于原状下垫面的作为原状下垫面测点，对比测点中作为规划下垫面测点的，称为规划下垫面测点；

1-3)以上各测点位置均选择坡度不大于15°平整地面，地面可提供开挖面积不小于1m×2.5m；2.5m边长的两端高差不低于5cm；下渗测点的上游侧在高程较高的一端，下游侧在高程较低的一端。

4.根据权利要求1所述的一种城市新区下渗测算方法，其特征在于：所述的步骤2，包括以下内容：

所述的集水槽在测渗区分层安装，其安装方式为：

a对于下垫面不改变的区域，采用原状下垫面集水槽安装方式；

b对于规划改变的下垫面，分别针对两个不同的下渗点安装集水槽；其中，原状下垫面采用采用原状下垫面集水槽安装方式；规划下垫面测点，采用规划下垫面集水槽安装方式。

5.根据权利要求4所述的一种城市新区下渗测算方法，其特征在于：所述的原状下垫面集水槽安装方式为：

Y1，下垫面表层为草地；安装不超过3层集水槽，第一层为草根最深层，第二层为土壤层，第三层土壤下层；

Y2，下垫面表层包含任何林地；安装不超过3层集水槽，第一层为林木根冠层，第二层为土壤层，第三层为土壤下层；

Y3，下垫面表层为不透水层；不安装集水槽；

Y4，下垫面为沙地；安装1层集水槽。

6.根据权利要求4所述的一种城市新区下渗测算方法，其特征在于：所述的规划下垫面集水槽安装方式为：

G1，对于规划下垫面为不透水层，不安装集水槽；

G2，对于规划下垫面为任何形式的透水层，将现有下垫面按照规划下垫面测点尺寸开挖1m×2.5m，开挖深度为达到不透水层或深度为1.5m两者较小的；在开挖坑内从下到上铺设不透水板，中值粒径为10cm的砾石透水层，反滤层，规划下垫面层；

G3，安装一层集水槽，安装在透水层底部。

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