我国快速城镇化建设导致“城市病”问题越来越突出，落后的排水设施是许多城市逢雨必涝的根本原因。为充分利用雨洪资源缓解城市水问题，我国大力推行海绵城市建设［1-2］。然而海绵措施在国内应用还不成熟，理论体系和计算方法不够完善，海绵措施的尺度效应也未得到很好地验证，道路作为城市主要产水单元之一，对城市水环境影响程度巨大［3-4］，研究道路海绵措施结构参数影响意义重大。因此，本文构建昆明市某市政道路暴雨洪水管理模型（storm water management model，SWMM），模拟3种典型海绵措施在不同结构参数下的雨洪过程，分析不同结构参数下的海绵措施雨洪控制效果，为海绵措施结构参数设计提供参考。

1 海绵道路及SWMM模型建立

1.1 海绵道路及常见的道路海绵措施

所谓“海绵道路”，指在满足道路功能前提下，将海绵措施巧妙融入道路给排水设计中，从而减少地表径流，改善路面径流水质［5-6］。市政道路中常见的海绵措施有3种：（1）人行道设置透水砖［7］；（2）非机动车道设置透水路面［8］；（3）绿化带设置下凹式绿地［9］。

1.2 SWMM模型及模型概化

SWMM模型是美国环境保护署开发的城市暴雨水量水质管理模型，通过输入降雨、流域、泄水、蓄水和处理等系统来模拟完整的城市降雨径流过程［10］。

本研究对象为昆明市官渡区飞虎大道某段，该区多年平均降雨量为1 006.7 mm，降雨主要集中在6-10月份，可达全年降雨量的85%。所选路段概化结果见图1，包括20个子汇水区（S），4条雨水管（C），4个节点（J）和1个排水口（Out）。

1.3 模型参数设置

（1）水文、水力参数

子汇水区面积、特征宽度、管道长度、偏移高度等结构性参数通过现场调研、设计文件获取，地表洼蓄量、入渗模型参数和曼宁粗糙率根据2021年7月一场降雨事件的监测数据进行率定。率定结果见表1。

<G:\武汉工程大学\2025\第1期\卓 浩-1.tif>[不透水机动车道

下凹式绿化带

透水路面

透水人行道

后退绿地][S1][S2][S3][S4][S5][S6][S7][S8][S9][S10][J4][C4][S17][S19][S18][S20][S16][C2][J2][C1][J1][Out1][S11][S12][S13][S14][S15][J4][J3][C3]

图1 研究道路概化图

Fig. 1 Study area generalization map

表1 参数率定结果

Tab. 1 Parameter calibration results

[类型 参数名称 率定值 不透水洼蓄量 / mm 2 地表洼蓄量 透水洼蓄量 / mm 7.51 无低洼地不透水百分比 / % 25 最大渗透速率 / （mm/h） 25 入渗模型参数 最小渗透速率 / （mm/h） 1.01 衰减常数 / h 4.5 干燥时间 / d 6 不透水粗糙率 0.01 曼宁粗糙率 透水粗糙率 0.1 管道粗糙度 0.012 ]

（2）海绵措施参数

根据设计文件、研究论文及SWMM使用手册［11-13］确定3种海绵措施参数，见表2。

（3）降雨参数

根据昆明市暴雨强度公式［14］，利用芝加哥雨水生成器［15］生成本次降雨参数，得到2 a、10 a和100 a一遇降雨，降雨量分别为74.50、113.21、168.61 mm。

[q=1 226.6231+0.958 lgp(t+6.714)0.648] （1）

式（1）中：q为平均暴雨强度，mm/min；p为设计降雨重现期，a；t为设计降雨历时，min。

1.4 分析工况

本次研究所有工况均同时设置3种海绵措施，模拟道路在不同海绵结构参数下的雨洪过程，共计57种工况，详细情况见表3。

2 海绵措施结构参数分析

根据设计工况，采用控制变量法调整下凹式绿地、透水路面及透水人行道的结构参数，分析参数调整前后的径流对比情况。

2.1 下凹式绿地结构参数分析

（1）不同下沉深度下凹式绿地雨洪过程分析

采用SWMM对不同下沉深度下凹式绿地（同时设置3种海绵措施，以下类同）和仅设置透水人行道+透水路面的海绵道路产汇流情况进行模拟，得到不同下沉深度下凹式绿地设置前后主要径流指标对比情况，如图2所示。

结果表明：下沉深度为100~250 mm的下凹式绿地峰值削减率为14.31%~86.82%，峰值迟滞时间为2~4 min，径流削减率为15.09%~49.97%，下凹式绿地下沉深度的增加可有效削减径流峰值和径流量，但对迟滞时间影响不大。另外，随着降雨强度的增加，径流峰值和径流量削减效果有所降低。

（2）不同土壤类别下凹式绿地雨洪过程分析

根据SWMM手册及现场试验数据确定3种土壤的水文参数，如表4所示。

模拟不同土壤类别下凹式绿地海绵道路和透水人行道+透水路面海绵道路产汇流情况，得到不同土壤类别下凹式绿地设置前后主要径流指标对比情况，如图3所示。

结果表明：粉砂壤土、壤砂土、细砂土土质的下凹式绿地峰值削减率为14.34%~83.53%，峰值迟滞时间为2~4 min，径流削减率为15.08%~34.69%，土壤性质对径流量和峰值削减率的影响由弱到强依次为粉砂壤土、壤砂土、细砂土。

2.2 透水路面结构参数分析

根据设计工况透水路面设置面层渗透性为50、150、300 mm/h，透水基层厚度设置为0、200、400 mm，分析2种不同结构参数下的透水路面雨洪径流情况。

（1）不同面层渗透性透水路面雨洪过程分析

模拟不同面层渗透性透水路面海绵道路和下凹式绿地+透水人行道海绵道路产汇流情况，得到不同面层渗透性透水路面设置前后主要径流指标 （图4）。

图4显示3种面层渗透性透水路面的海绵道路的峰值削减、迟滞时间及径流削减相同，即透水路面面层渗透性对海绵道路雨洪控制无影响。

（2）不同基层厚度透水路面雨洪过程分析

模拟不同基层厚度透水路面海绵道路和下凹式绿地+透水人行道海绵道路产汇流情况，得到不同基层厚度透水路面设置前后主要径流指标（图5）。

结果表明：基层厚度为0 mm时峰值削减和流量削减远低于200 mm基层透水路面，但基层厚度为200和400 mm时峰值削减和流量削减几乎不变，说明基层厚度超过200 mm后，改变基层厚度对峰值及径流量影响不大。另外，在2 a一遇降雨中，0与200 mm基层透水路面流量削减差别也不大。

2.3 透水人行道结构参数分析

根据设计工况透水人行道设置铺装渗透性为50、150、300 mm/h，土壤类别指标参数同表4，分析2种不同结构参数下的透水人行道雨洪控制效果。

（1）不同铺装渗透性透水人行道雨洪过程分析

模拟不同铺装渗透性透水人行道海绵道路和下凹式绿地+透水路面海绵道路产汇流情况，得到不同铺装渗透性透水人行道设置前后主要径流指标对比情况，如图6所示。

图6显示3种透水人行道的峰值削减率、峰值迟滞时间、径流削减率接近，透水人行道的铺装渗透性对雨洪控制效果影响不大。

（2）不同土壤类别透水人行道雨洪过程分析

模拟不同土壤类别透水人行道海绵道路和下凹式绿地+透水路面海绵道路产汇流情况，得到不同土壤类别透水人行道设置前后主要径流指标对比情况，如图7所示。

结果表明：粉砂壤土、壤砂土、细砂土土质的透水人行道峰值削减率为3.78%~32.78%，峰值迟滞时间为0~1 min，径流削减率为11.20%~28.96%，土壤性质对径流量和峰值削减率的影响由弱到强依次为粉砂壤土、壤砂土、细砂土，其中壤砂土与细砂土接近。

综上所述，对于下凹式绿地，下沉深度的增加可有效削减径流峰值和径流量，但下沉深度过大，会导致绿化带长时间淹水，影响植被的生长，故下凹式绿地的最优结构参数为15 mm下沉深度，土壤性质为细砂土。

对于透水路面，面层渗透性的增大会导致工作性能的减弱，基层厚度的增加会增加工程造价，故透水路面最优结构参数为50 mm/h面层渗透性，200 mm基层厚度。

对于透水人行道，最优结构参数为50 mm/h面层渗透性，土壤性质为细砂土。

3 结 论

（1）对于下凹式绿地，下沉深度的增加可有效削减径流峰值和径流量；土壤性质对径流量和峰值削减率的影响由弱到强依次为粉砂壤土、壤砂土、细砂土。

（2）对于透水路面，面层渗透性对海绵道路雨洪控制无影响；基层厚度为0 mm峰值和流量削减远低于200 mm基层透水路面，但基层厚度超过200 mm后，改变基层厚度对峰值及径流量影响均不大。

（3）对于透水人行道，铺装渗透性对雨洪控制效果影响不大；土壤性质对径流量和峰值削减率的影响由弱到强依次为粉砂壤土、壤砂土、细砂土，其中壤砂土与细砂土接近。

（4）3种海绵措施结构参数的改变对峰值迟滞时间影响均不大。