1.充分认识雨水集蓄利用的重大意义，增强紧迫感
费县山区面积大，约占全县总面积的76.4%，已建大、中、小型水库95座，总流域面积1017.5km2，其中，县境内面积801.6km2，也就是说水库工程仅能拦蓄降雨所形成径流的42%，尚有58%的径流白白流入大海。因此，要在全县范围内，广泛进行雨水集蓄宣传，树立忧水意识，使全民认识到发展雨水集蓄工作不是一个简单的任务，不是单纯的技术或行业工作，不是一个眼前利益问题，更不是权宜之计，是一个关系国民经济发展的大问题。为此，应把雨水集蓄工作当作生命工程来抓。
2.在雨水集蓄形式上坚持因地制宜，不搞一刀切
不同的地质、地形条件，具有各自的优缺点，我县在大地构造上属鲁南台隆、断裂结构发育、岩性条件较复杂、地表岩石出露较多。石灰岩地区主要分布在祊河以南，朱田、新庄以东，探沂、刘庄以西大部地区，面积761.67km2，为奥陶系、寒武系地层。火成岩、变质岩地区主要分布在北部蒙山,西南老虎山,面积684km2。碎屑岩地区主要分布在蒙山前的上冶、薛庄、胡阳、新桥等乡镇的局部地区，面积78.6km2。
在工程形式选择上，我们总的思路：一是石灰岩地区因存在溶岩渗漏，在雨水集蓄上主要采用水柜、水窑、水池；二是在火成岩、变质岩区主要采用筑坝蓄水，充分利用其特点；三是在筑坝方式上，充分考虑地形、地质特点，合理采用拱坝、重力坝、提升闸、人字闸等工程形式。
3.在雨水集蓄工程规划上，坚持综合开发，合理布置，积极创建立体集蓄网络工程
在雨水集蓄工程规划上，坚持综合开发，连片治理，集中利用原则，充分发挥坡、沟、路、梯的作用,截沟道明流拦蓄，集坡面散流、路面径流、梯田漫流为集中流，集中引蓄。在工程布置上积极营造立体集蓄工程，力争做到沟相通、池相连、渠管相接，即在平面上利用人造沟渠把沟与池、池与池、沟与沟连接起来，充分考虑优势互补的原则，合理利用地形特点，把富水区与贫水区连接起来；在立面上做到层层开发，节节利用，以充分集蓄有限的雨水资源，变“废”水为活水、丰收水、幸福水。在水的利用上，建设网络工程，做到综合开发，科学使用，把集蓄工程利用渠管连接起来，形成渠管网络，充分利用地形特点,合理采用喷灌、滴灌、管灌、渗灌、窖灌等节水灌溉措施，按照先难后易、先重点后一般的原则，科学分配、合理使用有限的雨水资源,把每滴水都用到“点”子上，提高水的利用率和利用价值。
自1996年来，费县已建设连环池1250处，蓄水能力达1220万立方米，建设人造沟渠2万米，铺设管道2.4万米，发展微喷面积0.18万亩，滴灌0.2万亩。
4.拓宽投资渠道，确保雨水集蓄工作开展
4.1深化小水利改革
雨水集蓄属小水利开发建设范畴，应当坚持“谁投资，谁所有，谁受益，谁管理”的原则，鼓励户办、联户办股份合作兴建雨水集蓄工程。
如，在工程建设上，早在1996年费县县委、县人民政府就下发了《关于改革小型农田水利设施建设和管理使用制度的意见》，明确规定对新建工程要以明确产权、放开建设权、落实管理使用权为重点，可以由集体兴建，再拍卖，承包、租赁到户；也可以本着“谁建、谁有、谁投资、谁受益”的原则，鼓励单位和个人采取户办、联户办、股份合作的形式投资建设。凡户办、联户办和股份合作的工程项目，一律要坚持有偿占用的原则，村集体可根据工程占地面积和开发利用价值大小，合理收取土地占用费，对拦蓄量较小，农户自建自用为主的工程设施，可以少收或不收；对多户争建的，要公开竞标拍卖建设使用权。在工程规划和质量，上要坚持统一规划设计原则，根据工程规模大小分别由县、乡水利部门进行测量、规划设计，提出工程建设设计方案，明确标准质量和时间要求，负责施工质量监督。工程完成后，由村集体和水利部门共同组织检查验收，出具工程合格证后方可投入运行。在使用和管理上，以户办、联户办或股份制兴建的工程设施、土地所有权归集体，工程所有权、受益权、管理使用权归工程建设者。使用期限可根据工程投资回收期和寿命期的长短，由村集体和工程建设者协商确定。在使用期内，工程建设者享有继承、转让、转包、转卖权,任何单位和个人无权变更和收回，对国家和集体用地或责任山(田)调整，确属变更调整的，要合理作价，有偿转让，保护农户投资权益。
4.2政府引导，社会建设
以政府为依托，建立节水基金，实行以奖代补，发放“引子”资金，吸引农民和社会投资。费县在开发过程中节水基金的筹集，一是大、中型水库灌区每亩年增收2—3元；二是向社会募集。
费县先后在原郝家村乡、大田庄乡、马头崖乡等乡镇搞试点,大田庄乡党委、政府为了鼓励广大农民自办工程，还出台了激励政策，规定：凡人均完成0.2个工程砌体方的，乡里就按照完成砌体方总数，每个砌体方奖励水泥30kg。人均超过0.2个砌体方的，再按超过的砌体方总数，每方追加奖给水泥10kg。政策出台后，97年4—5月份在2个月内，全乡就有200多户农民递交申请书，乡里就拿出100吨水泥用于奖励扶持，共完成户办工程172处。全年新建拱坝722处,等于前38年的总和,新增蓄水能力218万立方米，使全乡人均占有蓄水量由原来的不足72立方米升到176立方米。
4.3协调银信部门，发放集蓄工程贷款，保证工程投入
费县以百万农户致富工程为依托，积极协调银信部门，发放集蓄工程贷款，保证工程投入，先后发放贷款100余万元，保证了雨水集蓄工程建设的顺利进行。
4.4成立水利合作社，保证了工程资金和劳物投入
在各类小型水利工程建设上，费县积极鼓励农户以资金、物资、劳务投入为基础，成立水利合作社，农户在建设小型水利工程时，可根据平时投入合理动用合作社资源进行建设，解决了工程建设应急难题。
5.成效
5.1通过小水利改革调动了群众投资办水利的积极性，雨水集蓄工作得到了空前发展
水利改革使广大农民对待兴修水利同对待家庭责任田一样，看作是自己份内的事，农户投入少则几千元，多则几万元，弥补了国家、集体投入的不足，如大田庄乡，1996年率先改革，到目前全乡群众自我投入2600万元，新建小型蓄水工程1945处。95%的果园实现了水利化。该乡小寨沟村，多年来仅有一座拱坝，农水专管机制改革后，实行户办、户有，群众自发投资办水利积极性空前高涨，不到两个月的时间，这个仅有25户农民的自然村就建拱坝20座，几乎户户有了当家水。
5.2促进了高效优质农业的发展，加快了农民致富的步伐
新的投入机制带来了办水热，雨水集蓄工程技术的应用，更进一步改善了农业生产条件，使费县高效农业由平原开始向山区延伸,实现了以水促效，以效带水的良性循环。目前，费县北部的大田庄乡、薛庄镇已涌现出了一大批果、菜、西瓜专业村和致富带头人。如大田庄乡，由于有当家水，全乡年发展西瓜7000亩，仅此一项全乡收入1400万元。
5.3解决了人畜吃水困难,使吃水困难的群众吃上了幸福水
在一些分散的山村，由于资金缺乏，农户分散，人畜吃水问题很难解决，通过建设雨水集蓄工程,投入很少的资金把雨水蓄集起来，稍加处理，就能饮用,甚至依靠地形优势通过管道把水引入农户，使农民吃上真正的自来水。目前，全县共利用雨水集蓄建成自来水工程320处，铺设各类管道13.8万米，解决吃水4.1万人。
6.几点启示
6.1充分利用典型示范效应做好试点工作，力争做到建1处，富1户，建1点，连一线带1片，富1面，扎实有效地开展雨水集蓄利用工作。
1.引言
在降雨过程中，雨水会逐渐渗透到非饱和土坡中去。由于雨水的入渗，非饱和土坡会在渗流-变形耦合作用下逐渐变形，坡内的吸力、孔隙水压力和应力分布也会发生相应的变化。在长时间的降雨入渗作用下，由于土体的力学性质的变化和变形的发展，在初始稳定的土坡体内会逐渐形成滑裂面，从而导致滑坡的发生。从而会影响雨水入渗和变形耦合过程，可见有必要研究非饱和土坡在降雨入渗时的渗流-变形耦合过程。
对于降雨入渗时非饱和土坡的变形和破坏过程的研究主要集中于两个方面[1-3]，一是物理模型实验研究[4-7]，另一是采用非饱和土固结理论的数值模拟研究[8-11]。陈铁林等[12]基于双变量非饱和土固结理论，考虑裂隙的影响，把固体骨架的应力应变特性理想为弹性的，以位移、孔隙水压力和孔隙气压力为变量对一般超固结土边坡和膨胀土边坡进行了有限元数值分析；袁俊平等[13]进行了考虑裂隙非饱和膨胀土边坡入渗模型与数值模拟，分析了边坡地形、裂隙位置、裂隙开展深度及渗透特性等对边坡降雨入渗的影响；王环玲等[14]对于泄洪雾雨区裂隙岩质边坡进行了饱和-非饱和渗流场与应力场耦合分析，详细研究了耦合后边坡岩体的变形、应力以及塑性区开展。基于非饱和土简化固结理论[15]，沈珠江等[16-17]对膨胀土渠道边坡进行了降雨入渗和变形耦合分析，并与实测对比了孔隙水压力变化和变形的发展。本文采用非饱和土简化固结理论和有限元分析方法对降雨入渗时非饱和土坡内的渗流场和应力场的分布和发展过程进行探讨。
2.非饱和土固结理论[2-15]
2.1有效应力公式
5.结论
本文采用非饱和土的简化固结理论，采用弹塑性有限元对非饱和土土样脱水时的室内试验进行了模拟，并对一非饱和土坡进行了蒸发后降雨入渗时的渗流-变形耦合过程进行了分析。分析结果表明本文提出的方法可以较好地模拟柱状Del Monte砂样的脱水试验过程中的孔隙水压力的变化，且可以定量的模拟出非饱和土坡蒸发后入渗过程中位移和孔隙水压力的分布。
参考文献
[1] 包承纲.非饱和土的性状及膨胀土边坡稳定问题[J].岩土工程学报，2004.26（1）：1-15.
[2] 沈珠江.理论土力学[M].2000，北京：中国水力水电出版社.
[3] Fredlund D. G.， Rahardjo H. Soil mechanics for unsaturated soils[M]. 1993， John wiley & Sons.
[4] 詹良通、吴宏伟、包承纲等.降雨入渗条件下非饱和膨胀土边坡原位监测[J].岩土力学，2003.24（2）：151-158.
[5] 周中、傅鹤林、刘宝衬等.土石混合体边坡人工降雨模拟试验研究[J].岩土力学，28（7）：1391-1396.
[6] 林鸿洲、于玉贞、李广信等.降雨特性对土质边坡失稳的影响[J].岩石力学与工程学报，2009，28（1）：198-204.
[7] 李焕强、孙红月、孙新民等.降雨入渗对边坡性状影响的模型实验研究[J].岩土工程学报，2009.31（4）：589-594.
[8] Sun Y.， Sakajo S.， Nichigaki M. Application research on a numerical model of two-phase flow in deformable porous medium[A]. Jian-xin Yuan.9th Int. conf. on computer methods and advances in geomechanics[C].Rotterdam：Balkema A A，1997，vol 2：1171-1176.
[9] Cho S.E.， Lee S. R. Instability of unsaturated soil slopes due to infiltration[J]. Computers and geotechnics，2001（28）： 185-208.
[10] 张延军.边坡渗流耦合变形分析方法的研究及其应用[J]. 吉林大学学报（地球科学版），2006.36（1）：103-107.
[11] 吴郡华、袁俊平、卢廷浩.非饱和膨胀土边坡的稳定性分析[J].岩土力学，2008.29（11）：363-367.
[12] 陈铁林、邓刚、陈生水等.裂隙对非饱和土边坡稳定性的影响[J].岩土工程学报，2006，28（2）：210-215.
[13] 袁俊平、殷宗泽.考虑裂隙非饱和膨胀土边坡入渗模型与数值模拟[J].岩土力学，2004.25（10）：1581-1586.
[14] 王环玲、徐卫亚、童富国.泄洪雾雨区裂隙岩质边坡饱和-非饱和渗流场与应力场耦合分析[J].岩土力学，2008.29（9）：2397-2403.
[15] 沈珠江.非饱和土简化固结理论及其应用[J].水利水运工程学报，2003（4）：1-6.
中图分类号：S276 文献标识码：A 文章编号：
近年来，随着城镇化建设的推进，各地区大力兴建小城镇和经济开发区。大面积的雨水排水系统设计是给排水设计人员经常面临的工作，而因为多种原因，特别是设计人员的设计思路限制未能做到最优化设计，容易导致工程投资和施工难度的加大。本文以一个工程项目为例，对雨水系统方案设计进行分析论述，探讨最优化的方案设计，以期有助于类似工程设计。
一、城镇雨水排水系统
城镇化建设一般会造成较大面积的硬化地面和屋面，从而在降雨瞬时形成较大的地面径流，需要通过雨水排水设施快速排除至小区与道路以外，以保证地块安全及居民的出行便利。因而，一套行之有效的城镇雨水系统显得非常必要。通常一个完整的雨水排水系统由以下几个部分组成[1]：1、建筑物的雨水管道系统和设备（主要收集屋面雨水并将雨水排入室外雨水管渠系统中），2、小区或工厂雨水管渠系统，3、街道雨水管渠系统，4、排洪沟，5、出水口。
本文探讨的城镇雨水排水系统主要指市政道路上雨水排水系统，也即街道雨水管渠系统。根据项目情况不同，一般可采用重力自流雨水排水系统或增设雨水泵站的雨水排水系统。当地块距离排放水体较近，雨水管道长度不长，并且水体高水位能满足地块自流排水要求时，可考虑采用重力自流排水系统。当地块距离排放水体较远，雨水管道长度较长，并且水体高水位不能满足地块自流排水要求时，则需要增设雨水泵站，经提升后排入受纳水体，此为增设雨水泵站的雨水排水系统。重力自流雨水排水系统无需设置雨水泵站，可减少泵站投资和日常运行管理费用，而增设泵站的雨水排水系统则相反，费用相对较高。两种排水系统可根据工程实际情况选用。
二、某项目雨水排水系统方案设计
华北地区某居住小区项目占地约220ha，项目区地势平坦，南侧有一条河道，可作为该项目雨水排放出路。项目区内规划东西向三条干路，规划南北向九条干路与支路。针对该项目进行雨水工程方案设计。
雨水排水系统设计思路
首先，确定采用当地的暴雨强度公式，并采用推理公式计算雨水设计流量[2]，即采用下
述公式：
式中：Q――雨水设计流量 (l/s)；q――暴雨强度 (l/(s・ha))；F――收水面积 (ha)；
ψ――综合径流系数；
根据《室外排水设计规范》[2]综合径流系数高于0.7的地区应采用渗透、调蓄措施。汇水面积的综合径流系数应按地面种类加权平均计算。雨水管渠设计重现期，应根据汇水地区性质、地形特点和气候特征等因素确定，重现期应采用1年~3年。地面集水时间视距离长短、地形坡度和地面铺盖情况而定，一般采用5min~15min。相关参数结合当地设计经验及项目区情况采用如下：设计重现期取1年，地面集水时间取15min，综合径流系数ψ根据项目详规分析取0.5。
其次，划分排水区域，进行雨水管道定线，确定可能设置的调节池与泵站位置。系统管线布置确定后根据雨水设计流量计算公式分段计算，确定各设计管段的管径、坡度、管底标高及埋深。
雨水排水系统方案
雨水排水系统方案直接影响雨水排放效果与工程投资。本项目进行了三个方案比选。
方案一：采用雨水重力自流系统与增设泵站的雨水排水系统相结合的方式，雨水泵站布置于项目西侧绿地内。靠近南侧河道的地块雨水就近重力自流入河，离河道较远的地块则通过管道收集后排入规划雨水泵站，并最终排入河道。规划雨水泵站设计规模4.0m3/s。沿道路铺设雨水管道管径为d400mm~d2200mm。
方案二：采用增设泵站的雨水排水系统的方式，雨水泵站布置于项目西侧绿地内。本项目区全部地块雨水均通过管道收集后排入规划雨水泵站，并经泵站提升后排入河道。规划雨水泵站设计规模6.0m3/s。沿道路铺设雨水管道管径为d400mm~d2400mm。
方案三：排水系统方式同方案一，雨水泵站布置于项目区居中位置的绿地内。靠近河道的地块雨水就近重力自流入河，离河道较远的地块则通过管道收集后排入规划雨水泵站，并最终排入河道。规划雨水泵站设计规模4.5m3/s。沿道路铺设雨水管道管径为d400mm~d2200mm。
根据三个雨水排水系统方案管道与泵站设计情况，进行投资估算，结果如表1。
表1雨水方案建安费估算表
方案分析
方案一与方案三均采用雨水重力自流系统与增设泵站的雨水排水系统相结合的排水方式。其雨水泵站设计规模均较方案二泵站设计规模小，减少了泵站规模与运行压力，从而，可减少泵站投资；另一方面，地面雨水可以最快的方式就近排入河道，符合雨水系统设计的基本原则。方案一与方案三相比较，方案一泵站位于项目最西侧，雨水主干管较长，雨水流行时间长，相应暴雨强度降低，雨水泵站流量减小，但是干管埋深加深。方案三泵站基本位于项目区居中位置，雨水管道埋深适中。
从工程投资方面可以看出，方案二投资最高，为11776.31万元；方案一投资次之，为10013.13万元；方案三投资最低，为9257.54万元。
经比较分析，可以看出方案三系统设计在技术上是最优的方案，同时，也是投资最省的设计方案。优化的设计方案不仅降低工程施工难度，同时，可为建设单位节省工程投资。
三、城镇雨水排水系统设计结论与建议
通过对上述工程项目雨水排水系统方案分析，可得出如下结论与建议。
（1）对于大范围的雨水系统应进行方案比选，以确定最佳的排水系统走向与泵站位置。
（2）雨水泵站尽量靠近受纳水体布置，并尽可能布置于系统居中位置，以减小干埋深，节约投资。
（3）对于靠近河道的地块，应尽可能考虑部分雨水就近入河，以减少汇入雨水泵站的雨水面积，降低泵站规模和下游干管管径，减少投资。
（4）通常在进行排水设计时，在控规阶段已给定雨水泵站用地，因而建议在进行规划时即考虑雨水泵站布置位置的合理性，或者在设计阶段进行优化调整泵站用地，以保证雨水排水系统的合理性，避免投资浪费。
在现阶段，由于工程推进速度较快，工程规划与设计周期较短，工程相关人员容易忽视雨水排水系统的合理优化而带来一些工程设计的欠妥与浪费。本文对雨水排水系统方案进行探讨、总结，希望通过交流学习、引起重视，将市政排水系统做到更佳。
1.概述
雨水是自然界水循环系统中的重要环节，对调节、补充地区水资源和改善及保护生态环境起着极为关键的作用。在城市范围内，可有目的地采用各种措施对雨水资源进行保护利用，主要包括收集、储存和净化后的直接利用；利用各种人工或自然水体、池、湿地或低洼地对雨水径流实施调蓄、净化和利用，改善城市水环境和生态环境；通过各种人工和自然渗透设施使雨水渗入地下，补充地下水资源。
从广义上讲，陆地上一切形式的水资源利用都是雨水利用，而我们所说的雨水利用是特指有目的地对降雨资源进行收集、调配和利用等过程。城市雨水利用包括雨水的收集、储存、控制并高效利用等过程。雨水用途包括：补充地下水、绿化用水、景观用水、城市杂用（洗车、冲洗道路及建筑物、消防等）、居民杂用、工业用水，深度处理后甚至还可以用作饮用。
由此可见，雨水是一种极有价值的水资源。近年来，一些发达国家城市雨水的资源化和雨水的收集利用技术发展很快。
但是我国在以往的城镇雨水排水工程中主要以排放为主，基本上没有考虑雨水的利用。大量雨水通过管道直接排入水体，这对于中国这个世界上严重缺水的国家来说是一种极大的资源浪费，同时也造成了初期雨水对水体的污染。
随着国家的发展、社会的进步和公民素质的逐步提高，环保理念逐步深入人心，政府对环境污染防治的投入也在逐渐的增加。雨水利用技术在我国一些区域逐渐发展起来。目前国内对雨水的利用主要集中在社区、广场及公共绿地等范围内，对于城市市政雨水的收集与利用工程在国内还处于起步阶段。
2.方案介绍
本文所要论述的雨水利用主要是对市政道路系统径流的雨水以及各细胞社区弃流或外排雨水（本文将这部分雨水通称为“市政雨水”）的收集与利用。
需要强调和说明的是，对于市政雨水，无论是否采取收集利用措施，都必须设置完备的市政雨水的收集与排放系统。我们所讨论的雨水利用，应该是在避免洪涝灾害的发生，保障城市安全的前提下，适当的考虑对市政雨水进行收集与利用。
笔者曾有幸参与了中新天津生态城的市政基础设施方案设计工作，借此文提出该工程在市政雨水收集利用方面的一些粗浅的思路和设计方案，供广大排水专业人员批评指正，以起到抛砖引玉的作用。，雨水利用。
2.1市政雨水渗透、滞蓄利用方案
雨水的收集与利用方式呈多样化，技术经济分析显示，雨水渗透、滞蓄方案设计简单、可操作性强、效果显著。
通过在机非隔离带内设置渗透、滞蓄设施对市政雨水进行控制，达到雨水入渗地下和滞留灌溉等利用目的，其工艺流程如下图。
雨水渗透、滞留工艺流程
本方案成立的前提条件是须在道路两侧设置有隔离带，且宽度尽量不小于3米。这样，可将隔离带设置为雨水渗透、滞蓄沟。在沟内填入工程废弃的混凝土块和适量的炉渣等吸附性较强的土石料，其上铺渗透系数较大的人工拌和土作为植被土，种植适宜在水中生长的水生植物或乔木。在沟内沿途设置雨水收水井，并将收水井井篦高程设置为高于植被土高程且低于路面高程。雨水沿道路径流至沟内，部分雨水可通过沟内渗透性较好的土质渗透到地下，可以对地下水起到补给作用。另外，具有一定吸附性的土石料可以对雨水中所含的污染物等杂质起到一定的吸附作用。随着水量的增加，沟内水位升高至雨水收水井井篦的位置时，雨水可溢流到收水井内，通过雨水管道输送至雨水泵站，经泵站提升后排入人工湿地或其他处理设施。当超过人工湿地接纳容量时，可直接将雨水排入附近的水体。
断面示意图
该方案的优点是可以在快速有效的对雨水进行收集的同时对雨水具有较好渗透和滞蓄作用。既可以有效的利用雨水对地下水资源进行补给，也可以有效的节省绿化用水量。中小雨时，可通过设置在雨水泵站内的中小雨水泵将雨水排入人工湿地或其他处理设施进行净化。该方案同时具有很好的景观效果。
该方案存在以下问题：
①大雨或暴雨时，超过湿地处理容量的雨水无法进入湿地，直接排入天然水体。距离雨水泵站远点的初期雨水在管道内的流行时间较长，当其到达雨水泵站时，可能湿地的处理容量已经饱和，则这部分初期雨水被直接排入天然水体。虽然考虑大量的中期雨水会将初期雨水的污染物浓度起到稀释作用，但可能仍然会对天然水体造成一定程度的污染。
②渗透、滞蓄沟内容易淤积初期雨水中的泥沙等污染物。
2.2市政初期雨水分离、处理方案
降雨初期，雨水溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体，降落地面后，又由于冲刷沥青油毡屋面、沥青混凝土道路、建筑工地等，使得前期雨水中含有大量的有机物、病原体、重金属、油脂、悬浮固体等污染物质。
关于初期雨水中所含污染物及其浓度的统计数据可参见表1、2（由于笔者手头没有国内与此相关的统计数据，故参考了美国的一些相关统计数据。考虑到发展水平、地域环境以及企业和人口素质等因素，笔者认为，国内的相关数据应高于美国）。
表1美国雨水水质统计数据
1.概述
雨水是自然界水循环系统中的重要环节，对调节、补充地区水资源和改善及保护生态环境起着极为关键的作用。在城市范围内，可有目的地采用各种措施对雨水资源进行保护利用，主要包括收集、储存和净化后的直接利用；利用各种人工或自然水体、池、湿地或低洼地对雨水径流实施调蓄、净化和利用，改善城市水环境和生态环境；通过各种人工和自然渗透设施使雨水渗入地下，补充地下水资源。
从广义上讲，陆地上一切形式的水资源利用都是雨水利用，而我们所说的雨水利用是特指有目的地对降雨资源进行收集、调配和利用等过程。城市雨水利用包括雨水的收集、储存、控制并高效利用等过程。雨水用途包括：补充地下水、绿化用水、景观用水、城市杂用（洗车、冲洗道路及建筑物、消防等）、居民杂用、工业用水，深度处理后甚至还可以用作饮用。
由此可见，雨水是一种极有价值的水资源。近年来，一些发达国家城市雨水的资源化和雨水的收集利用技术发展很快。
但是我国在以往的城镇雨水排水工程中主要以排放为主，基本上没有考虑雨水的利用。大量雨水通过管道直接排入水体，这对于中国这个世界上严重缺水的国家来说是一种极大的资源浪费，同时也造成了初期雨水对水体的污染。
随着国家的发展、社会的进步和公民素质的逐步提高，环保理念逐步深入人心，政府对环境污染防治的投入也在逐渐的增加。雨水利用技术在我国一些区域逐渐发展起来。目前国内对雨水的利用主要集中在社区、广场及公共绿地等范围内，对于城市市政雨水的收集与利用工程在国内还处于起步阶段。
2.方案介绍
本文所要论述的雨水利用主要是对市政道路系统径流的雨水以及各细胞社区弃流或外排雨水（本文将这部分雨水通称为“市政雨水”）的收集与利用。
需要强调和说明的是，对于市政雨水，无论是否采取收集利用措施，都必须设置完备的市政雨水的收集与排放系统。我们所讨论的雨水利用，应该是在避免洪涝灾害的发生，保障城市安全的前提下，适当的考虑对市政雨水进行收集与利用。
笔者曾有幸参与了中新天津生态城的市政基础设施方案设计工作，借此文提出该工程在市政雨水收集利用方面的一些粗浅的思路和设计方案，供广大排水专业人员批评指正，以起到抛砖引玉的作用。，雨水利用。
2.1市政雨水渗透、滞蓄利用方案
雨水的收集与利用方式呈多样化，技术经济分析显示，雨水渗透、滞蓄方案设计简单、可操作性强、效果显著。
通过在机非隔离带内设置渗透、滞蓄设施对市政雨水进行控制，达到雨水入渗地下和滞留灌溉等利用目的，其工艺流程如下图。
雨水渗透、滞留工艺流程
本方案成立的前提条件是须在道路两侧设置有隔离带，且宽度尽量不小于3米。这样，可将隔离带设置为雨水渗透、滞蓄沟。在沟内填入工程废弃的混凝土块和适量的炉渣等吸附性较强的土石料，其上铺渗透系数较大的人工拌和土作为植被土，种植适宜在水中生长的水生植物或乔木。在沟内沿途设置雨水收水井，并将收水井井篦高程设置为高于植被土高程且低于路面高程。雨水沿道路径流至沟内，部分雨水可通过沟内渗透性较好的土质渗透到地下，可以对地下水起到补给作用。另外，具有一定吸附性的土石料可以对雨水中所含的污染物等杂质起到一定的吸附作用。随着水量的增加，沟内水位升高至雨水收水井井篦的位置时，雨水可溢流到收水井内，通过雨水管道输送至雨水泵站，经泵站提升后排入人工湿地或其他处理设施。当超过人工湿地接纳容量时，可直接将雨水排入附近的水体。
断面示意图
该方案的优点是可以在快速有效的对雨水进行收集的同时对雨水具有较好渗透和滞蓄作用。既可以有效的利用雨水对地下水资源进行补给，也可以有效的节省绿化用水量。中小雨时，可通过设置在雨水泵站内的中小雨水泵将雨水排入人工湿地或其他处理设施进行净化。该方案同时具有很好的景观效果。
该方案存在以下问题：
①大雨或暴雨时，超过湿地处理容量的雨水无法进入湿地，直接排入天然水体。距离雨水泵站远点的初期雨水在管道内的流行时间较长，当其到达雨水泵站时，可能湿地的处理容量已经饱和，则这部分初期雨水被直接排入天然水体。虽然考虑大量的中期雨水会将初期雨水的污染物浓度起到稀释作用，但可能仍然会对天然水体造成一定程度的污染。
②渗透、滞蓄沟内容易淤积初期雨水中的泥沙等污染物。
2.2市政初期雨水分离、处理方案
降雨初期，雨水溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体，降落地面后，又由于冲刷沥青油毡屋面、沥青混凝土道路、建筑工地等，使得前期雨水中含有大量的有机物、病原体、重金属、油脂、悬浮固体等污染物质。
关于初期雨水中所含污染物及其浓度的统计数据可参见表1、2（由于笔者手头没有国内与此相关的统计数据，故参考了美国的一些相关统计数据。考虑到发展水平、地域环境以及企业和人口素质等因素，笔者认为，国内的相关数据应高于美国）。
表1美国雨水水质统计数据
城镇化的快速发展带动了经济持续增长，促进了社会全面进步，同时也带来了严重的暴雨积涝灾害。从古至今，暴雨积涝灾害一直是人类难以解决的问题。
近几年，中国的暴雨洪涝灾害愈发严重：“20XX年7月12日，哈尔滨多处上演‘水漫金山’”、“2012年7月21日，北京遭遇特大暴雨，导致严重内涝”、“2011年6月18日，到武汉看海”、“2008年深圳6.13特大暴雨”……数量之多，不胜枚举，这些新闻无不说明暴雨洪涝已成为长城内外、大江南北大多城市的通病。暴雨积涝灾害对城市水利、农业、交通、工业等方面造成的直接经济损失不可估量，同时通过人口死亡、疫病爆发等问题给社会带来了巨大的冲击，造成的自然资源减少、环境污染和生态退化程度更是难以估计。
造成城市暴雨积涝灾害的原因主要有气候和城市建设两方面的原因。从气候角度来说，由于全球气候变暖，水循环产生变化，降雨时空分布不均，导致城市出现暴雨积涝灾害；从城市建设角度来说，主要是城市建筑和硬化面积过大，植被覆盖率过低或者遭到破坏，城市的吸水、存水能力差，其次是排水设施的排水能力不足、重建轻管。
目前，城市针对暴雨积涝灾害采取的工程性措施主要有修建蓄水池、增加排水泵站、加大排水管径、在线蓄水等，这些措施需要占用大量的城市地下空间，投资大，维护困难，废弃后无法回收利用，会产生大量固体废弃物，对环境造成二次污染。其他措施如增加绿化面积也会引起城市用地紧张等问题，浪费城市空间资源。
二、国内外相关研究应用现状
LID技术于1990年末发源于美国马里兰州的王子县、西雅图和波特兰，是由马里兰州环境资源署首次提出。之后经过20多年的发展，LID在美国、加拿大、澳大利亚、新西兰等地广泛应用。在美国，LID设施的应用还形成了绿色道路、绿色社区等理论和方法；在澳大利亚，LID的应用称为水敏感城市设计；在英国，LID技术应用于城市排水系统，形成了可持续城市排雨水系统；在加拿大，LID和场地设计相结合，形成最优场地设计、保护性设计等；在新西兰的应用称为低影响城市设计与开发。
随着对国内雨水问题的重视，雨水方面的研究和应用也逐渐多起来，LID在国内已有10年的研究和实践，于2012年形成了“海绵城市”.
2012年4月中国北京大学在《2012低碳城市与区域发展科技论坛》中首次提出“海绵城市”一词。住房和城乡建设部于20XX年2月17日发表的《住房和城乡建设部城市建设司20XX年工作要点》中首次提出海绵城市的概念，20XX年10月，住房和城乡建设部出台了《海绵城市建设技术指南》。
2017年4月2日，国家财政部、住房城乡建设部、水利部宣布了海绵城市建设试点：西咸新区、武汉、重庆、贵安新区、遂宁、南宁、常德、鹤壁、济南、萍乡、厦门、池州、嘉兴、镇江、白城、迁安16个城市。
三、研究目标及意义
鉴于传统城市普遍存在的暴雨积涝灾害和道路排水问题，而国内的海绵城市和LID发展和研究较为薄弱，因此，对于海绵城市理念下的城市道路进行系统化设计研究很有必要。本研究主要通过对国内外已有研究成果的整理与分析，探讨海绵城市与LID、海绵城市道路与LID的关系，采用文献调研的方法系统地对城市道路进行了LID设施的选择及其组合优化设计；针对案例进行实地调查，探讨LID在海绵城市道路中如何应用。
论文的研究目标是建立海绵城市理念下的城市道路系统设计的基本理论框架，研究其具体的设计方案和技术。
论文的研究意义：为海绵城市理念下的城市道路系统设计提供借鉴和参考，对解决城市雨水问题有一定的现实意义。
四、研究内容
论文的研究内容主要有三个方面：
1）研究海绵城市理念下的城市道路系统，分析其与LID的关系及对LID设施的选择。
2）构建海绵城市理念下的城市道路系统规划和设计的完整体系，从路网规划和道路设计两个层面进行具体研究。其中，道路设计重点研究停车场和广场的LID设施组合优化设计，道路与红线外用地衔接中重点研究建筑、小区的优化设计。
3）将研究的设计理论成果应用于商洛城市道路系统，并通过SWMM模型进行模拟评价。
五、提纲
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 城市暴雨积涝灾害频发
1.1.2 传统城市道路排水存在的问题
1.1.3 LID与海绵城市理念的提出
1.2 相关理论的概念
1.2.1 海绵城市概念
1.2.2 LID概念
1.3 国内外相关研究应用现状
1.3.1 国外研究应用现状
1.3.2 国内研究应用现状
1.3.3 国内外研究现状的不足
1.4 研究目标、意义、内容和方法
1.4.1 研究目标及意义
1.4.2 研究内容
1.4.3 研究方法
1.5 论文创新点和技术路线
1.5.1 论文创新点
1.5.2 技术路线
第2章 海绵城市与LID
2.1 海绵城市与LID概述
2.1.1 海绵城市-LID
2.1.2 海绵城市与相关理论的联系与区别
2.2 海绵城市与LID
2.2.1 海绵城市与LID的关系
2.2.2 LID设施的选择原则
2.3 海绵城市道路系统与LID
2.3.1 海绵城市道路系统
2.3.2 海绵城市道路系统与LID的关系
2.3.3 LID技术设施选择
2.4 本章小结
第3章 海绵城市道路系统规划与设计体系
3.1 海绵城市道路系统规划与设计体系框架
3.2 海绵城市路网规划
3.2.1 影响因素
3.2.2 规划思路
3.2.3 规划原则
3.3 海绵城市道路设计思路
3.3.1 海绵城市道路设计思路
3.3.2 海绵城市道路设计注意事项
3.4 本章小结
第4章 基于LID的海绵城市道路设计
4.1 海绵城市道路与传统城市道路的区别
4.2 海绵城市道路的LID设施组合优化设计
4.2.1 机动车道和公交专用道
4.2.2 非机动车道和人行道
4.2.3 路缘石、雨水。和路肩边沟
4.2.4 道路绿带
4.2.5 停车场
4.2.6 广场
4.2.7 高架桥、立交桥
4.3 海绵城市道路与红线外用地的衔接设计
4.3.1 道路与建筑、小区衔接优化设计
4.3.2 道路与城市绿地衔接设计
4.3.3 道路与城市水系衔接设计
4.4 海绵城市道路横断面布置型式设计
4.4.1 单幅路
4.4.2 两幅路
4.4.3 三幅路
4.4.4 四幅路
4.4.5 特殊形式断面
4.5 本章小结
第5章 商洛市海绵城市道路系统设计应用研究
5.1 商洛市概况分析
5.2 海绵城市路网规划
5.2.1 商洛市现状路网分析及存在问题研究
5.2.2 商洛市排洪防涝、水系和绿地现状及存在问题
5.2.3 商洛市海绵城市路网规划
5.3 海绵城市道路设计
5.3.1 商鞅大道地理位置
5.3.2 商鞅大道现状分析
5.3.3 基于LID的商鞅大道横断面设计
5.3.4 商鞅大道公共停车场设计
5.3.5 丹江立交平面设计
5.3.6 商鞅大道综合设计
5.4 商鞅大道设计效果模拟评价
5.4.1 SWMM模型介绍
5.4.2 获取基本数据
5.4.3 开发前场地模拟
5.4.4 传统城市道路模拟
5.4.5 海绵城市道路模拟
5.4.6 三种情景模拟结果分析
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 不足和展望
参考文献
致谢
六、研究方法
论文釆用的研究方法有：文献调研法、实地调查法、SWMM模型法等。
1）文献调研法论文通过对国内外文献的调研、对SEA Street等案例的研究，总结LID设施在城市道路中的应用情况。
2）实地调查法论文通过实地调查收集商洛市的路网、道路、绿地系统、水系、降雨等相关资料，为海绵城市理论的实例研究做铺垫。
3）SWMM模型法论文采用SWMM模型对城市道路设计后的雨水径流控制效果进行了评价。
七、进度安排
20XX年11月01日-11月07日 论文选题、
20XX年11月08日-11月20日 初步收集毕业论文相关材料，填写《任务书》
20XX年11月26日-11月30日 进一步熟悉毕业论文资料，撰写开题报告
20XX年12月10日-12月19日 确定并上交开题报告
20XX年01月04日-02月15日 完成毕业论文初稿，上交指导老师
20XX年02月16日-02月20日 完成论文修改工作
20XX年02月21日-03月20日 定稿、打印、装订
20XX年03月21日-04月10日 论文答辩
八、参考文献
[1]汪慧贞，李宪法。北京城区雨水径流的污染及控制[J].城市环境与城市生态，2002,02:16-18.
[2]张新会。城市雨水利用的意义[J].内蒙古水利， 2011 （1）： 115-116.
[3]徐振强。中国特色海绵城市的政策沿革与地方实践[J].上海城市管理，2017,01:49-54.
[4]张旺，庞靖鹏。海绵城市建设应作为新时期城市治水的重要内容[J].水利发展研究，20XX,09:5-7.
[5]《海绵城市建设技术指南--低影响开发雨水系统构建（试行）》实施[J].城市规划通讯，20XX,21:8.
[6]Metropolitan Service District （ Or.）。Green streets : innovative solutions for stormwaterand stream crossings[M].Portland,OR :Metro,2002.
[7]Water Sensitive Urban Design Research Group.Water sensitive residential design : aninvestigation into its purpose and potential in the Perth Metropolitan region[M].Leederville,WA : Western Australian Water Resources Council,1990: 1-20.
[8] Planning Services,Scottish Government.Planning and Sustainable Urban DrainageSystems[R].Planning Advice Note 61,2001
[9]Center for Watershed Protection.Better Site Design: A Handbook for ChangingDevelopment Rules in Your Community[R] .Prepared for: the Site PlanningRoundtable.Ellicott City,MD :The Center,1998.
[10]Delaware Department of Natural Resources and Environmental Control,Dover,DE; andBrandywine Conservancy,Chadds Ford,PA.Conservation Design for Stormwater Management[R].September 1997.http: / / dnrec.state.de.us / DNREC2000 /Divisions /Soil/Stormwater / New /Delaware_CD_Manual.pdf
[11]Marjorie van Roon and Henri van Roon.Low Impact Urban Design and Development:the big picture[M].New Zealand: Land care Research Science Series,2009,（37）：1-63.
[12]张伟，车伍，王建龙，等。利用绿色基础设施控制城市雨水径流。中国给水排水，2011,27（4）：22-27
[13]DEBUSK K M,WYNN T M.Storm-water bioretention for runoff quality and quantitymitigation[J].Journal of Environmental Engineering,2011,137（9） :800-808.
[14]COLLINS K A,HUNT W F,HATHAWAY J M.Hydrologic comparison off ourtypes of permeable pavement and Standard Asphalt in Eastern North Carolina[J].Journal ofHydrologic Engineering,2008,12（13）： 1146-1157.
[15]DREELIN E A,FOWLERL,RONALD CARROLL.A test of porous pavementeffectiveness on clay soils during natural storm events[J].Water Research,2006,40: 799-805.
[16]REEVES E.Performance and condition of biofilters in the Pacific North-west Center for Watershed Protection[R].Center for Watershed Protection,Ellicott City MD,2000.
[17]杨桦。浅析低影响开发理论体系及其在北京的应用[D].北京林业大学，20XX.
[18]马克·路易斯，克里斯·宾利，谭佩文。新西兰低影响雨水体系设计[J].中国园林，2013,01:23-29.
[19]白志远。以建设“海绵型城市”改善城市排水及生态环境的探索[J].中国建设信息，20XX,13:76-77.
[20]何卫华，车伍，杨正，李世奇，吕放放。城市绿色道路及雨洪控制利用策略研究[J].给水排水，2012,09:42-47.
[21]唐绍杰，翟艳云，容义平。深圳市光明新区门户区--市政道路低冲击开发设计实践[J].建设科技，2010,13:47-55.
[22]吕放放。杭州城区雨洪控制利用及道路应用研究[D].北京建筑工程学院，2010.
[23]马敏杰，姚敏，李英豪，奈超。昆明市市政道路雨水资源化利用的研究[J].林业建设，2011,05:49-52.
[24]刘国茂。城市道路与路面雨水利用的探讨[J].城市道桥与防洪，2005,04:63-65+146.
[25]张崇厚，高晓磊。中国北方城市道路横断面的生态设计[J].清华大学学报（自然科学版），2009,06:794-797.
[26]李海燕，罗艳红，张悦。 LID措施在道路雨水利用工程中的应用[J].节水灌溉，2013,11:44-49.
项目位于吉林省白山市，是重要景观工程，是整个项目区的有机组成部分。项目区属我国东北部山区寒温带湿润气候区。平均降水量在600―800mm，全年降水量在600-1340毫米，多集中于生长季节，约占总降水量的76.9%。
1暴雨分析
暴雨通过当地暴雨图集查本地区暴雨参数，然后用P―Ⅲ型线推求各时段的设计暴雨，流域面积很小，点面折减系数取1.0。采用的暴雨参数及设计暴雨成果见表1。
为工程偏安全考虑，与当地1960年8月22日～24日在该流域发生的一次特大暴雨比较，一日最大降水量为162.9mm。本次推求的百年一遇设计24h雨量为170mm，与特大暴雨成果基本一致，故本次依据暴雨等值线图推算的设计暴雨成果是合适的。
2确定人工湖等级标准
人工湖容积15.69万m3，参照《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000，确定为水利行业小（二）型水库，工程等级为Ⅴ等，重要永久性建筑物级别为5级。洪水标准参照《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000及《防洪标准》GB 50201-94相关内容， 洪水标准确定为：10年一遇设计，20年一遇校核。
3湖体特征值
据相关内容：确定人工湖水面标高851.0米，水深5.0米，湖底大面积标高846.0米。人工湖水面面积5.26万m2，湖体容积为15.69万m3。
4人工湖特征水位确定
人工湖总汇水面积162400（含人工湖），其中851m水面高程对应的湖水面面积为52600。由于总的汇水面积较小，坡面雨水流进入人工湖后，人工湖水面抬高程度与入湖水总量有关，按水文相关公式计算洪峰量实际意义不大。参照附近区域水文资料及计算成果，径流系数取0.673。本次将人工湖汇水面积内不同频率24h的降雨流入人工湖内由此引起的水面水位作为人工湖的设计水位。水位确定计算成果见下表：
5湖顶高程推求
区域内冬季多偏西风，夏季多西南和东南风，多年平均风速为2.8m/s，多年平均最大风速为15.5m/s，极端最大风速22m/s。
人工湖顶高程确定方法由静水位＋超高确定，其超高值按下式计算：
y=R+e+A
式中:
y――坝顶安全超高。
R――最大波浪在坝坡上的爬高，m；
e――最大风壅高度，m；
A――安全加高，m。 坝的级别5级,查表得设计取0.5m，校核取0.3m。
（1）波浪爬高推求
本工程波浪的波高和平均波长采用莆田试验站公式计算确定。
式中： ―斜坡的糙率渗透系数，根据护面类型查表确定；
―经验系数，由风速v、坡前水深d、重力加速度g所组成的无维量 查表确定；
―爬坡累积频率换算系数；
m―斜坡的坡度系数，m=ctga，a为斜坡的坡角；
―平均波长，m；
―平均波长，m；
其中，波高 周期根据设计条件按蒲田试验站公式计算。
蒲田试验站公式为：
式中： ―平均波高，m；
D―吹程，m；
W―计算风浪的风速，采用水域上空10m高度处的风速；
H―水域的平均水深，m；
―平均波周期（s）。
波长 可按下列理论公式计算：
当 时，
当 时，
式中： 、 ―同 ，均为平均波长（m）；设计爬高值按工程等级确定。
（2）风壅高度推求
风壅水面高度在有限风区的情况下，按下式计算：
¬¬－计算点的风壅水面高度（m）；
－综合摩阻系数，可取 ；
－设计风速，按计算波浪的风速确定；
－由计算点逆风向量到对岸的距离（m）；
－水域的平均水深（m）；
－风向与垂直于堤轴线的法线的夹角（度）。
湖顶高程计算成果见下表。
由上表计算成果可看出当湖顶高程不小于852.249m。
Abstract: from the field observation, wind tunnel test, the theoretical analysis and the CFD simulation four aspects to cable-stayed Bridges of vibration problems and the present study status of generalization and summarized, analyzed the existing research results, the research direction in the future was prospected for relevant researchers reference.
Keywords: cable-stayed bridge; The lasso; Rain excitation
中图分类号：U448.27文献标识码：A 文章编号：
1.引言
斜拉桥是一种由三种基本承载构件，即梁（桥面）、塔和两端分别锚固在塔和梁上的拉索共同承载的结构体系，以其结构受力性能好、跨越能力强、结构造型多姿多彩、抗震能力强及施工方法成熟等特点，而成为现代桥梁工程中发展最快、最具有竞争力的桥型之一，在桥梁工程中得到了越来越多的应用。进入二十世纪90年代以来，随着计算机性能的提高、正交异性桥面板制造工艺的成熟以及施工技术的进步，斜拉桥在世界范围内得到广泛应用，其跨径已经进入以前悬索桥适用的特大跨径范围。目前，世界约建成300多座斜拉桥，作为斜拉桥建设史上里程碑的日本的多多罗大桥（主跨890米）和法国的诺曼底大桥（主跨856米）首次使斜拉桥进入特大跨度桥梁领域。我国斜拉桥建设起步较晚，但发展迅速，自1977年建成重庆云阳桥（主跨76米）以来，目前已建成各类斜拉桥200余座，包括上海杨浦大桥（主跨602米）、南京长江二桥（主跨628米）、南京长江三桥（主跨648米）、香港昂船洲大桥（主跨1018米）等一批大跨度桥梁；2008年6月30日，苏通长江大桥（主跨1088米）正式通车，成为当今世界跨径最大斜拉桥，使斜拉桥跨度突破千米大关。
由于斜拉索质量、刚度和阻尼都很小，随着斜拉桥跨度的增大，拉索振动问题的影响日益显著。在各种振动情况中，风雨激振是拉索风致振动中最强烈的一种，且风雨激振的起振条件容易满足，振幅极大，对桥梁的危害最为严重，因而关于斜拉桥拉索风雨激振的研究得到了国内外学者的广泛重视。
风雨激振是指干燥气候下气动稳定的圆形截面的拉索，在风雨共同作用下，由于水线的出现，改变了拉索的截面形状，使其在气流中失去稳定性，由此发生的一种大幅振动。1984年日本学者Hikami和Shiraishi首次在Meikonishi桥上详细观察到了拉索的风雨激振现象，直径140mm的斜拉索在14m/s风速下振幅值达到275mm。1995年，美国的Fred Hartman桥由于斜拉索的风雨振动导致斜拉索的根部索套开裂。中国的杨浦大桥尾索在风雨共同作用下曾发生强烈振动其最大振幅超过1米，在1994年和1995年曾三次因拉索的振动而导致减振器脱落。洞庭湖大桥在2000年建成以来，发生多次较强烈的风雨激振现象。斜拉索发生大幅振动的危害是显而易见的，会引起拉索的疲劳，在索锚接合处产生疲劳裂纹，破坏索的防腐系统。严重的甚至会引起拉索的失效，而任何一根拉索一旦丧失承载能力，都会引起斜拉桥整体内力的重新分布，导致斜拉桥的整体失稳和破坏，造成严重的安全事故和巨大的经济损失。
2.研究现状
2.1.现场实测
现场观测是最早用于研究风雨激振的手段。它可以获得拉索风雨激振最准确的特征，为验证风洞试验和理论分析研究结果的真实性、可靠性提供宝贵的资料。
日本学者Hikami等对日本名港西(MeikoNishi)大桥的实测。20世纪80年代，在日本建造名港西大桥的过程中，发现了比较严重的风雨激振现象，Hikami等选取了其中24根索进行实测，对该桥进行了为期5个月的现场实测，并总结出了拉索风雨激振的如下特征：拉索仅在下雨情况下才出现大的振幅；只有倾斜方向与风向同向的拉索才会发生风雨激振；拉索风雨激振发生在一定风速范围内；拉索风雨激振的振动频率远小于涡激振动频率，而振幅则远大于拉索涡振的振幅；随着拉索长度的增加，发生风雨激振的拉索振型从低阶到高阶变化。风雨激振发生时拉索振型一般为1-4阶；拉索表面会形成水线，水线会随着拉索的振动而振荡。
Main和Jone对美国Fred Hartman桥的斜拉索风雨激振情况进行了现场监测。监测结果表明：大部分情况是处于无降雨状态，斜拉索振动幅值较小；少部分是在中等降雨情况下，斜拉索可能发生风雨激振，风速范围在4-14.5m/s之间；同时也得出一些与其他学者不一样的特征，在大雨情况下，极少数风速样本点（小于5m/s）伴随较大的加速度响应，不仅风向与中等降雨情况发生很大改变，而且其风向离散性非常大，最大差异将近180°。
Zuo等进一步对Fred Hartman桥的其中一根斜拉索的风雨激振进行了现场监测。这根拉索直径0.194m，长度197.9m，通过现场观测得到斜拉索在2-6阶模态都发生了风雨激振，其中2-4阶模态的振动幅值最大，发生风雨激振的风速段主要集中在5-10m/s，同时也观测到少量10-15m/s发生风雨激振的情况。将风速换成折算风速之后，认为风雨激振是发生在高折算风速的一种涡激振动。
陈政清等于2001年1月至2004年4月对岳阳洞庭湖大桥上进行了连续4年的风雨激振观测研究。监测结果表明：拉索进入稳定的大幅振动后，其波形犹如甩鞭状，可以认为至少在拉索中部一个相当大的范围内每个拉索截面都有几乎相等的振幅，拉索的这种振动形态很接近驰振的特征；降雨是拉索发生大幅风雨激振的必要条件，在无雨的条件下，即使是风速达到20m/s，洞庭湖大桥的拉索也几乎不发生振动，但是风雨激振与降雨强度却无明显的相关性，当降雨几乎停止时，由于拉索上源源不断有雨水流下，拉索仍在大幅振动，即只要有上水线存在，风雨激振就不会停止；在有雨条件下，起振风速约在6m/s―8m/s之间，当风速超过14m/s时，就有较强烈的风雨激振现象，在14m/s―20m/s范围内，振幅随风速增加而增加；靠近桥塔的4#、5#索，其倾角已达70度，也会发生明显的风雨激振。
通过研究国内外专家对风雨激振现场观测的结果，得出了一些结论：(1) 与拉索振动形态的关系。进入稳定的大幅振动后，其波形犹如甩鞭状，拉索表面会形成振荡的水线，表现为低阶振型。(2) 与环境参数的关系。风雨激振存在起振振动，只在一定风速范围内发生；在无雨情况下，很少观测到风雨激振，而且雨量为小到中雨情况观测到风雨激振次数最多。(3) 与拉索本身参数的关系。风雨激振的振幅大小与拉索的表面材料、长度、风偏角和倾斜方向等参数有关。
2.2.风洞试验
按照水线的模拟方法，研究风雨激振的风洞试验可分为两种类型：人工降雨试验和人工水线试验。
1. 人工降雨试验
人工降雨试验是在风洞内通过人工模拟降雨，提供与实际拉索发生风雨激振相类似的风雨条件，对通过弹簧悬挂在固定支架上的拉索节段模型进行的一种试验形式。
Hikami与Shiraish在日本名港西大桥发现风雨激振现象后，随即在风洞试验中重现了该现象，并在试验的基础上初步分析了拉索风雨激振的发生机理，认为拉索风雨激振有两种可能机理：一种是邓哈托驰振机理；另一种是类似裹冰输电线的弯扭两自由度驰振机理。
Matsumoto等也进行了一系列的人工降雨试验，研究了具有一定风向角和倾角的圆柱体在有雨和无雨情况下的气动特性，试图解释拉索风雨激振的机理。
M.Gu等在同济大学TJ-1风洞实验室成功地重现了拉索的风雨激振现象，这在国内尚属首次。通过试验研究了来流风速、拉索倾角和风向角、拉索振动频率、结构阻尼等对风雨激振的影响及拉索空间姿态对上水线位置的影响，测量了拉索风雨激振时的气动阻尼；另外对螺旋线控制拉索风雨激振的有效性进行了试验研究。
2. 人工水线试验
人工水线试验是在风洞内对带有人工水线的拉索节段模型进行的一种试验形式。根据人工水线与拉索的连接形式和试验的测量内容的不同，人工水线试验可分为：固定人工水线测振试验、固定人工水线测力试验、固定人工水线测压试验和运动人工水线测振试验。
固定人工水线试验可研究水线在拉索表面的位置、水线形状和水线大小等参数对拉索风雨激振的影响。可通过测力或表面测压得到带人工水线拉索的气动力与水线位置的相互关系，为进一步的理论分析提供试验依据。运动人工水线测振试验可模拟水线在拉索表面的运动，更真实地模拟实际拉索发生风雨激振时的运动现象，用于研究拉索振动和水线运动之间的耦合关系。
Yamaguchi对带有小圆柱体的大八面体柱体节段进行了一系列测力试验，试验得到了在不同d/D比值(这里d为小圆柱的直径，D为八面体圆柱体的平均直径)时圆柱体的三分力系数随风的攻角的变化规律。虽然Yamaguchi的试验模型与拉索发生风雨激振时的实际情况相差甚远，但得到的结果却使得进一步的理论分析成为了可能。
Matsumot对带人工上水线的圆柱体进行了测振和测压试验。研究了紊流度、上水线位置、风速、风攻角等参数对带人工上水线圆柱体的气动性能的影响，并测得了强迫振动时带人工水线拉索表面的压力分布。Matsumoto认为紊流度的增加可减小发生拉索风雨激振的可能性；人工上水线在某些位置可剧烈地改变拉索的气动性能。
同济大学是国内外较早进行拉索人工水线试验研究的科研机构之一。刘慈军等通过一系列固定人工水线测振风洞试验，研究了水线在拉索风雨激振中的作用，分析了风向角、拉索质量、拉索振动频率、拉索结构阻尼及St数等参数对拉索风雨激振的影响。彭天波在风洞中采用测力天平测得了带固定人工水线拉索节段模型在不同风攻角时的气动力，进而得到了模型的升力阻力系数随攻角变化的曲线，并对气动力进行了谱分析。吕强设计了大小不同的两种形状的人工水线，通过测力天平得到固定人工水线拉索模型的气动力随上水线位置的变化曲线。黄麟在固定人工水线试验的基础上设计了运动人工水线的试验装置，研究了水线振动与拉索运动之间的耦合关系，分析了风速、水线平衡角和阻尼比等参数对拉索振动的影响，并在频域上比较了固定水线模型与运动水线模型振动的区别。杜晓庆通过拉索表面测压试验，研究了水线位置、风向角、下水线、水线尺寸和风速等参数的影响，并且得到各种参数下上水线表面的风压分布规律，通过表面压力的积分得到了带固定人工水线三维拉索的气动力和水线上的气动力。
哈尔滨工业大学的李惠，陈文礼研究了一套实时监测斜拉索风雨激振时其表面水线特征的超声波测厚系统，进行斜拉索风雨激振风洞试验，分析不同风速下斜拉索的上水线状态，研究了上水线几何特征与斜拉索风雨激振之间的关系，揭示斜拉索风雨激振与上水线振荡频率、振动幅值、平衡位置和相位之间的相关性。
通过分析不同研究者人工模拟降雨风洞试验的成果，可以得到一些共同点：风雨激振风速一般为6-18m/s，雨量一般为小到中雨，通常发生风雨激振的斜拉索是沿风向向下的方向，拉索直径一般为100-200mm，下水线对风雨激振的影响较小；斜拉索风雨激振主要发生在面内，也存在一个面外分量，风雨振动的频率一般为0.6-3.4Hz，在斜拉索表面形成上下两条水线，沿索表面向下流动，上水线沿斜拉索模型环向振荡，振荡频率等于模型的自振频率。
拉索风雨激振现象机理非常复杂，受各种因素影响，例如：拉索倾角、来流风速、来流方向、来流紊流度、拉索的振动频率、拉索阻尼、降雨量、拉索线质量等。现场实测虽然能获得拉索风雨激振最真实的特征，但无法对各种影响因素进行参数分析。为系统研究风雨激振的机理，风洞试验可以重现风雨激振的一些基本特征，还可研究振动控制措施的有效性。
2.3.理论分析
目前关于斜拉索的风雨激振问题形成机理大致可分为如下几类观点：
1. 驰振机理
日本的Hikami与Shiraishi1985年在Meiko.Nishi桥最先观测到风雨激振现象。随后他们通过一系列的人工降雨风洞实验再现了这一现象。他们在实验的基础上初步分析了风雨振的发生机理，认为风雨激振可能有两种机理：一种是Den Hartog驰振机理；另一种是弯扭两个自由度驰振机理。
2. 上水线振荡诱发机理
H.Yamaguchi在进行带固定人工水线拉索三分力实验基础上，最早进行了理论分析，对于Hikami提出的两个可能的机理，Yamaguchi采用准定常驰振方法进行分析，建立拉索和水线两自由度运动方程。分析认为单自由度Den Hartog驰振理论不能解释风雨振的形成机理水线是风雨激振不可缺少的条件，当水线的振荡频率接近于拉索的自振频率时，水线与拉索之间的相互作用导致斜拉索产生负阻尼，引发斜拉索发生大幅振动，应该把风雨激振作为一个两自由度驰振问题来研究，通过分析发现水线的形状和位置的变化会改变拉索的气动稳定性。
Xu&Wang,Wang&Xu在Yamaguchi的基础上提出单自由度分析模型，将气动力升力表示成拉索竖向运动速度、水线角度和角速度的函数，将拉索速度项移至方程左边（气动阻尼项），右边则剩下水线的运动项，风雨激振变为在水线运动荷载下的受迫振动，但没有考虑拉索运动对水线的振幅和频率的影响。对于移动水线情况，由于水线与拉索以及来流之间的相互作用导致气动阻尼发生交替的变化，从而引发风雨激振。Wilde&Witkowski在Xu&Wang单自由度模型中考虑了水线振荡幅值随风速的变化关系。
Peil, U.& Nahrath, N在Yamaguchi两方程驰振模型的基础上，建立一个三自由度模型，增加了斜拉索顺风向振动进行分析，假设斜拉索受到的气动力矩全部作用到水线上，并且通过实验研究了索结构风雨激振，认为上水线的运动是导致风雨振的主要原因。
Seidel等将水线看作是移动干扰，考虑斜拉索表面存在两条水线，建立了六个耦合方程组，分别表示斜拉索和两条水线横风向和顺风向运动。由于水线的存在，圆柱表面被分成不同压强区域（亚临界和超临界），通过积分得到气动升阻力系数，气动升阻力表示成水线角度的函数。Seidel等指出当风速大于某个限制，流动不存在转变，这时不会发生风雨激振；发生风雨激振的速度下限是由风偏角和拉索倾斜角决定的。
3. 上水线特定位置致振机理
Masumoto对带人工上水线的圆柱进行了测振和测压实验。研究了紊流度、上水线位置、风速、风攻角等参数对该模型的气动性能的影响，并测得强迫振动时带人工水线拉索表面压力分布，提出了上水线在某些位置可剧烈改变拉索的气动性能。
Xu&Wang,Wang&Xu认为对于静止水线情况，拉索大幅值振动的发生是由于水线处于某些特定位置使得拉索产生负的气动阻尼造成的。
国内，顾明和杜晓庆建立了三维拉索风雨激振的准二自由度运动方程，气动力系数根据带人工水线三维拉索模型试验得到，分析了水线平衡位置和水线振幅的取值，采用数值求解方法计算了拉索风雨激振振幅。顾明、黄麟、刘慈军等通过人工水线风洞测振试验研究，得出了水线特定位置是引起索结构大幅振动的主要因素的结论。
4. 涡激振动机理
Delong Zuo揭示了风雨激振与高风速下干索涡激振动之间的联系，认为风雨激振的内在机理与涡激振动的相同，与降水无关。由于风偏角和拉索倾角的存在使得这种涡激振动不同于经典卡门涡脱，是一种三维涡激振动。
5. 轴向流与水线间的气液耦合现象引发振动机理
Masumot提出了轴向流理论，认为拉索上部形成的水线和拉索背风面的轴向流是拉索结构发生振动不稳定的重要因素，轴向涡流与上水线的气液耦合现象是拉索风雨激振的关键所在。
2.4.CFD数值模拟
风工程的研究方法主要有风洞试验、现场测试、理论分析和数值模拟四种，其中数值模拟是最近30年在前三种方法的基础上逐步发展起来的，下面的介绍为CFD技术在拉索风雨激振方面的相关研究。
高仕宁选取雷诺应力(RSM)模型，应用CFX软件分别对位于拉管不同位置的水线和不同尺寸的水线的情况做数值模拟，得出拉管表面压力分布、升力系数、阻力系数的变化规律，并与前人的试验数据进行了对比。李寿英和顾明采用CFX软件对带固定人工水线斜拉索的绕流进行数值模拟，选取两种人工水线，计算了倾角为30°、风攻角为35°时带固定人工水线拉索的阻力系数、升力系数、表面平均压力系数、固定人工水线上的气动力等，并与试验结果进行比较。Rocchi D和Zasso A 选取大涡模拟（LES）模型，使用FLUENT软件，对固定水线位置的拉索进行了模拟，并得出一些有益的结论。陈文礼和李惠提出物理试验与CFD数值模拟的混合子结构方法，通过与圆柱涡激振动的流固耦合方法结果进行比较，分析了上水线对绕流场特性的影响，然后采用有限元程序ANSYS和计算流体动力学程序CFX对考虑风速剖面的CFRP斜拉索涡激振动进行流固耦合方法的CFD数值模拟。
3.结语与展望
本文参考各类文献，对斜拉桥拉索风雨激振问题进行了系统总结, 并对今后的设计研究提出展望。总结如下:
在现场观测和风洞试验方面，未来的研究应更加关注水线的形成及其在风雨激振中的作用，精确测量不同拉索运动状态下的水线形状和位置，为理论分析和数值模拟提供基础。
在理论分析方面，虽然国内外很多学者和专家提出了各种理论模型和数值解析方法分析风雨激振发生机理，但是迄今为止还是没有一种大家公认的对斜拉索风雨激振的发生机理能够完全解释清楚的模型，对设计工作也无决定性的指导意义，今后的研究应侧重于风雨激振的轴向流、风场与水线间的气液两相耦合现象以及风场、水线与拉索间的气液固三相耦合现象的研究，结合桥梁设计、监测对风雨激振机理进行更加深入和精细化的研究。
目前的CFD数值模拟中主要集中于绕流现象和涡激振动的研究，风雨激振的数值模拟主要针对固定水线位置的分析，以下问题有待进一步解决：(1) CFD中风雨（气液）两相流对水线形成过程的研究需要进一步探讨；(2) CFD中风雨条件下与斜拉索的耦合振动（气液固三相）问题需要进一步阐述；(3) 风雨激振的轴向流的数值模拟需要进一步实现；(4) CFD中考虑超长跨斜拉索下垂影响，在风速剖面作用下的风雨激振的现象需要进一步解释。
参考文献：
[1] 刘慈军. 斜拉桥拉索风致振动研究[D]. 上海：同济大学，1999.
[2] 陈文礼. 斜拉索风雨激振的试验研究与数值模拟[D]. 黑龙江：哈尔滨工业大学，2009.
[3] 高仕宁. 拉管结构绕流的数值模拟及理论分析[D].大连：大连理工大学，2009.
径流是指降雨及冰雪融水或者在浇地的时候在重力作用下沿地表或地下流动的水流。径流有不同的类型，按水流来源可有降雨径流和融水径流以及浇水径流；按流动方式可分地表径流和地下径流，地表径流又分坡面流和河槽流。
洪峰是当发生暴雨或融雪时，在流域各处所形成的径流，都依其远近先后汇入河槽，这时河水流量开始增加，水位相应上涨。随着汇入河网的径流从上游向下游汇集，河水流量继续增大。当流域大部分高强度的径流汇入时，河水流量增至最大值，称此时流量为洪峰流量，单位为立方米/秒。用坐标纸绘出流量过程，可见洪水过程中间高、两头低，形似山峰，故称为洪峰。洪峰对应的流量为洪峰流量。洪水成因不同，洪水涨落过程相应不同。相似的降雨过程，在湿润地区和干旱地区流量过程却不大相同。干旱地区峰形尖瘦，湿润地区峰形平缓，主要原因是这两类流域的洪量中地面径流和地下径流比例不同。湿润地区洪水地下径流比重大，而干旱地区洪水几乎全部是地面径流；流域下垫面不同，洪水过程也不同。
设计洪水是指水利水电工程规划、设计中所指定的各种设计标准的洪水。合理分析计算设计洪水，是水利水电工程规划设计中首先要解决的问题。水利水电工程的设计洪水计算，一般采用两种途径，一是根据实测流量资料直接推求，二是根据雨量资料间接推求。根据雨量资料推求设计洪水包括设计暴雨、产流、汇流计算。
雨洪的汇流过程，包括地面径流和地下径流两种很复杂的汇流过程。地面径流不仅量大，分配集中，而且汇流速度快，对雨洪过程起着决定性的作用。而地下径流的影响相对很小，所以，在雨洪汇流计算中，往往只分析计算地面径流的汇流过程，不考虑地下径流的影响。
地面径流的汇流过程，又包括坡面汇流和河网汇流两个阶段，由于坡面流程短，调节作用小，对出流断面雨洪过程的影响远远小于河网汇流，所以在计算时，往往略去坡面汇流阶段，而直接用净雨代表坡面出流，经过河网汇流计算出断面的流量过程。
河网计算比较复杂，水体运动受河网水力条件所支配，沿程的汇流速度不同，又有两侧入流不均匀和干支流洪水干扰等问题，很难准确计算出其汇流过程。目前多采用水文学方法近似求解，主要方法有经验间位线，河网汇流曲线，等流时线及推理公式等。
在汇流计算中，如果单位线的峰值或反映流域特征的参数有随净雨强度不同而变化的趋势，则应考虑非线性校正，至于是否需要考虑前期径流对后一时段的集流速度的影响，则值得进一步探讨。
1 问题的提出
在计算洪峰流量时，一般都考虑了前期径流对后一时段集流速度的影响，即：当在规定选用的范围内，第二时段单位线的洪峰流量，一般可采用前一时段净雨与第二时段净雨深之和相应的单位过程线。
以F.F斯奈德的经验公式论证上述关系
斯氏不同的经验公式如下：
斯氏经验公式推算结果表明：
（1）单位线洪峰滞时随单位时段增长而增大，洪峰流量则随单位时段增长而减少。
（2）单位时段内，洪峰流量随净雨强度增加而增大，这正是单位线要进行非线性校正之故（但不能无限制外延，当ι时，指数为0）。
若按时段净雨套相应的单位线，然后径流过程叠加，其结果将是（）如何？为此通过实例进行初步探讨。
2 前期径流影响问题的探讨
以南湾水库坝址雨洪汇流为例，一是按上述方法考虑前期径流的影响，二是不考虑前期
径流的影响，计算结果如下表1。
由表1可见，考虑前期径流影响与不考虑前期径流影响，除20年一遇的洪峰流量两者一致外，其余几种频率的洪峰流量，考虑前期径流影响的反比不考虑前期径流影响的小1%，这是因为：
一次雨洪在出口断面形成的流量过程，是由各单位时段净雨形成的径流过程叠加而成的，考虑前期径流的影响，单位线的洪峰流量虽增大了，但过程线变的尖瘦了，两者对形成出口断面的洪峰流量有相互抵消的作用，故从南湾水库的洪峰流量计算实例来看，考虑与不考虑前期径流影响差别不大，因此，对大型水利水电工程而言，考虑前期径流影响与否，对水库的工程规模无大影响。
洪峰流量和径流量等水文要素的变化，都遵循一定的统计规律，其出现可能性的大小或出现的频繁程度，在数理统计学上称为概率，在水文学上则习惯称为频率，属于洪水要素方面的，称作洪水频率。在水文实际应用中，关注的是由降雨所形成的流域出口断面的流量过程。流域出口断面的流量过程取决于流域内的产流过程和汇流曲线，当已知流域内降雨形成的净雨过程，则汇流计算的关键就是确定流域的汇流曲线。因此，只要确定出流域的汇流曲线，就可以推求流域出口断面的流量过程。
水库防洪设计一般是以坝址设计洪水为依据。但水库建成后，洪水是从水库周边汇入水库，而不是坝址断面的洪水，这些从水库周边汇入水库（包括入库断面）的洪水称为入库洪水，它与坝址洪水有一定的差别，差异程度与水库特性及典型洪水的时空分布有关。用人库洪水作为设计依据更符合建库后的实际情况，特别是对坝址洪水与人库洪水差别较大的湖泊型水库更为必要。
以上观点仅为在工作中总结出的一点浅见，是否合理，还待进一步探讨。
参考文献：
在城市园林工程中，应切实加强海绵城市理论的运用，最终提高城市园林景观效应的同时，更好地缓解城市生态压力，推动城市可持续的发展。
1概述海绵城市理论
海绵城市理论下的城市园林工程，主要是为了更好地缓解城市泄洪压力，将径流污染降到最低，促进雨水最大化的利用和城市景观的改善。所以海绵城市理论下的城市园林工程更加注重的是生态优先，将自然和人工措施进行有机的结合，从而在保护生态环境的同时缓解城市水资源危机。当前我国的水资源较为短缺，同时面临水质污染严重和洪涝灾害频发的窘境，使得水生物的栖息地大面积丧失。为了解决这一系统性而又综合性的水问题综合症，就需要将海绵城市建筑纳入生态系统服务和景观安全格局理念。而这些水问题综合症又并非水利部门管理下出现的问题，其属于系统性和综合性的问题。所以海绵城市理论的提出主要是结合我国水情特征与水问题。城市园林景观工程中加强海绵城市理论的运用，应从传统的水适应人转移到人适应水的价值观上来，并以景观为载体，致力于水生态基础设施的构建，并在海绵城市建设中将跨尺度的生态规划理论与方法体系作为根本，从而在促进城市生态问题综合解决的同时，更好地采用多尺度构建方法进行海绵城市的构建和发展。
2运用策略分析
2.1基于因地制宜科学规划城市园林建设
在城市园林工程中，为了更好地与城市生态发展相匹配，应在城市园林工程建设之前，紧密结合城市发展的需要，针对性地规划城市园林建设。由于不同城市的地域和环境存在的差异较大，例如在土壤特点和降水条件与植被覆盖等区域较为特殊，并紧密结合实际，以海绵城市建设理念为指导，切实加强研究，以更好地促进园林建设项目实施的有效性。在整个过程中，始终坚持因地制宜的原则，切实注重园林雨水收集和存储以及净化等系统设计的合理性，尽可能确保区域生态系统更加平衡，最终结合地势特点与水流汇集情况强化园林汇水设计。
2.2基于城市园林雨水收集系统的分析
一是在道路渗滤沟施工中。由于降水较多将影响土地渗透，因而必须在城市园林工程中加强雨水收集工作的开展，并设置道路渗滤沟，并结合园林绿地坡度实际，在确保坡度效应的前提下进行施工。二是在渗透性铺装过程中，由于园林铺装施工将直接对地面渗水和排水功能的发挥带来影响，因此，在生态化的园林施工中，为了达到节约物料的目的，实现园林与自然环境的和谐,在铺装施工时，应在地上铺设砂砾垫层，从而提升其透水性和稳定性。在主路上铺设砖层，更好地为行走提供便利，而在主道两侧的辅道需要铺设石子路，从而更好地达到渗透雨水的目的。三是在生态水渠与雨水缓坡施工时，主要是在园林内部结合地形地势针对性建设生态水渠，其不仅是园林景观重要的一部分，还能达到汇集雨水的目的。常见的水渠有明暗之分，其中，暗渠主要是在地下预留排水沟，而明渠则是铺设透水土工布和砂石，利于渗透吸收；可暗明结合，先暗后明，以最终达到渗透吸收目的。
2.3基于园林雨水储蓄系统的分析
在城市园林工程中，雨水储蓄系统主要有集雨类的绿地、人工湖和地下储水池。其中，绿地主要是在植物配置时采用不怕湿涝的植物，当多余雨水进入绿地之后，这些植物就能有效的储水，从而达到储水的目的。而人工湖主要是提高园林的意趣，同时还能储水。所以在施工中应注重水生植物科学的配合，确保湖水清洁。而在地下储水池中，主要是在园林内设置，这样就能有效地在地下设置园林生态水渠和道路渗滤沟，以存储雨水缓坡水，最终达到二次利用雨水的目的。
2.4基于园林雨水净化系统的分析
在园林雨水净化系统中，主要是采取土壤渗透净化和生物处理净化的方式进行处理。土壤渗透净化主要是草坪对雨水进行渗透净化，并收集渗透的雨水，最终在净化池和循环池中进行循环利用。而生物净化处理，主要是利用植物的富集作用和代谢解毒作用，吸收和过滤雨水内的有害物质，同时还能富集雨水内的元素和杂质，更好地在净化雨水的同时，提高雨水的利用率和园林的景观效果。
3结语
综上所述，在城市园林工程中加强海绵城市理论的运用显得尤为必要。所以必须在城市园林工程中注重这一理论的渗透，切实做好各方面的工作，尽可能地提高城市园林工程的生态效应和景观效应。
参考文献
1唐正伟.海绵城市理论在城市园林设计中的运用初探[J].低碳世界，2016（5）
一、引言
放坡开挖是基坑支护形式的一种，设计简单、造价经济，在天津地区地下建筑工程中得到了广泛的应用。由于用地范围的限制，大部分土方开挖放坡角度较大，在地下水作用下极易造成边坡失稳破坏，目前大多采用放坡作隔水帷幕与坡面护坡配合排降水措施来保证基坑稳定性。边坡护坡有效的防止了施工期间降雨的入渗，但其需在整个放坡范围内进行护坡处理且待施工完成后需拆除护坡，提高了工程造价，造成了建材的浪费。本文在饱和-非饱和理论的基础上，通过工程实例与数值计算，对非护坡处理边坡在降雨条件下强度安全系数的分析，结合天津地区标准地层特点和季度降雨特征，拟总结出各标准地层各季度基坑放坡施工期间边坡护坡的必要性，以达到减少工程造价、缩短工期以及节省建材的目的。
关于降雨造成边坡失稳破坏作用机理的研究从未终止， Iseda和Tanabashi（1986）采用有限元的方法，运用饱和-非饱和渗流理论，对因雨水入渗造成抗剪强度降低的边坡进行稳定性分析，研究高强度降雨条件下边坡的破坏机理。Fredlund（1987）等研究了考虑正负孔隙水压力的边坡稳定性安全系数计算，结果表明：对于浅层滑坡，负孔隙水压力在抗剪强度中起了至关重要的作用。陈守义（1997）、吴宏伟（1999）、陈善雄（2001）通过改变入渗边界条件模拟边坡内部任意时刻含水率分布以及与其相应的瞬态抗剪强度参数分布。得出降雨历时、降雨强度、降雨类型以及土坡性质等影响因素斜坡稳定性的作用。
以往的研究结论为研究基坑边坡稳定性提供了良好的理论基础，本文基于Geostudio计算平台，结合葛沽镇和香河两地区基坑放坡过程中边坡稳定或失稳的实例，寻求天津地区地层受降雨时间影响的一般规律，为今后的护坡设计提供参考。
二、天津地区地层特征与降雨特征
1、天津市区工程地质条件
天津市平原地区地貌属海积～冲积滨海平原，地面大沽高程多在2.5～5.0米之间，西北部地区相对较高，可达5.0～7.0米。地基土层为海陆交互沉积的松散沉积物，可分为人工填土和天然沉积土。
依据《天津市地基土层序划分技术规程》（DB/T29-191-2009），根据地层沉积年代、成因，在基坑放坡开挖深度范围之内（一般
以上6种成因类型土中，第①成因标准层在市区范围内均有分布，主要为杂填土和素填土；第②成因标准层仅在沟、坑、河道范围内有分布，分布区域小；第③成因标准层主要分布于市区西侧、西北以及海河两侧的区域，其中③1、③4为粘性土，③3层淤泥质土工程性质较差，③2层粉土易在地震作用下产生液化；第④成因标准层除西北地区外均有分布，且由西北至东南逐渐变浅，此层上部由有机质黑褐色粘性土覆盖，俗称“老地面”，为此层的特征地层，④1层粘性土呈可塑状态，④2层粉土呈稍密-中密状态，但分布范围较小，第④成因土层因为其良较好的工程性质为浅基础良好的持力层；第⑤成因标准层主要分布于西北区域，上部⑤1层粘性土呈流塑～可塑状态，下部⑤2层淤泥质土呈软塑～流塑状态；第⑥成因标准层在市区范围内均有分布，呈西北薄、东南厚的特点，⑥1、⑥4层粉质粘土呈软塑～流塑状态，⑥2层淤泥质土呈流塑状态，主要分布在市区东南部和南部，为浅基础的软弱下卧层。⑥3层粉土呈稍密～中密状态，分布区域与④2层粉土分布区域相近，均沿东北-西南沿两条带状分布，在地震作用下易产生液化。
根据以上分析，天津市区浅层范围内地层分布主要有以下三种类型：
2、天津市区降雨气象条件
天津市区地处暖温带半湿润大陆季风型气候区，暴雨天气系统比较简单，选取耳闸水文站作为市区暴雨分析的代表站，根据耳闸站气象资料，列举了不同降雨历时、不同概率的暴雨强度如表2：
本文主要研究长历时降雨的影响，根据耳闸站监测资料，可将降雨历时24小时平均雨强作为设计降雨强度，若以重现期5年为标准，长历时暴雨强度设计值为5.5mm/h。
暴雨在时间分布上的不均匀性显著，年内干湿季明显，暴雨主要集中在每年的6～9月份，其中7～8月更是暴雨易发季节，特别是7月下旬～8月上旬为暴雨集中期。暴雨以突发性降雨为主，但也有稳定的、持续的长期降雨，如2012年7～8月份天津市持续降雨超过50小时，创60年来历史新高。
三、基坑放坡数值模拟研究
1、模拟参数选取
依据《天津市地基土层序划分技术规程》（DB/T29-191-2009）以及现场勘察资料，选取广泛分布土层的与土坡稳定性相关的土性参数，整理如下表3：
2、模型的建立与定解条件
Geostudio软件SEEP/W程序和SLOPE/W程序可以分别进行边坡的渗流计算与强度计算，以天津市三种代表地层为基础，验算各基坑放坡在降雨条件下的稳定性。进行渗流计算时以饱和-非饱和渗流理论为基础，引入各类土经验水土特征曲线，由渗流平衡方程可求解任一时刻的压力水头（含水率）分布；进行强度分析时以渗流分析结果为基础，以扩展的摩尔-库伦公式为准则，计算对应时刻边坡的安全系数。
课题采用5米深两级放坡基坑模型，地层分布及参数按照表1、表3设定。对于渗透性较低的坡面土，上部边界采用定流量入渗边界作为其边界条件，取值参考土壤的渗透指标；对于粉土类渗透性较好的坡面土，采用降雨强度值作为其入渗流量。放坡施工前的降水标准一般将水位降低至基坑底面以下1米，可作为数值模拟初始地下水位。模拟降雨时长5day，等分为100个时间段模拟计算。
3、第I类地层土数值模拟结果
第I类土层浅层范围内各层土性良好，本次模拟过程设计了5米深两级放坡模型，坡度分别为1：1.2和1：1.5，影响深度内各土层厚度如表4设定，由于各土层入渗能力偏低，进入边坡内部水分量受剖面控制，与降雨强度无关。本次采用各土层竖直向饱和渗透系数作为定流量边界设计值。
由图1～3模拟结果可知，由于地层土渗透性较差，所以长历时降雨后坡面位置先达到饱和并将饱和区不断向坡内渗透，属活塞式推进类型。在40h降雨入渗与地下水位在坑底区域连通，坑底区域渐渐达到饱和，但坑底以上放坡部分土大多处于未饱和状态。边坡最危滑面位置为深层滑动，随着降雨的进行，坡体的安全系数不断降低并在50h发生陡降，如图4所示：
4、第II类地层土数值模拟结果
市区东南部部分区域浅层含有粉土层，粉土层除受到扰动容易产生液化外，其渗透性也较粘性土高，降雨期间雨水更容易入渗。建模过程中此粉土区域降雨入渗流量以降雨强度为准。影响深度范围内各土层厚度如表5。
由图5～7模拟结果可见，降雨入渗也遵循着由表及里的活塞式渗透规律，但强透水层的存在使得降雨与地下水位连通时间点提前（约8h），降雨5天后放坡部分饱和区域较第I类大，孔隙水压力极值点出现在坡脚区域。图8滑动模拟结果显示边坡安全系数陡降时间点提前至10h。
5、第III类地层土数值模拟结果
市区西部和西北部区域部分土层含有淤泥质层，淤泥质层土性强度差，极易发生边坡失稳，如表6所示。但淤泥质土渗透性质较差，受降雨影响效果偏低。图9～11是此类土层的数值模拟结果。
6、对比分析降雨影响放坡稳定性效果
如前所述，边坡安全系数的降低是由边坡内部孔隙水压力（含水率）的增大引起的，孔隙水压力的变化规律将直接影响边坡的稳定性，图13～14给出了第II类边坡不同位置处孔隙水压力变化情况。
由上图可见，边坡不同位置处孔压变化趋势有很大的不同：坡面处（点A）孔压值匀速增大；斜坡内部（点B）由于无法得到雨水的入渗补充，所以孔隙水压力值保持不变；坡脚处（点C）孔压值不断增大且在某一时刻陡增，是由于坡脚处降雨入渗浸润锋与地下水连通造成的，孔压值的陡增是边坡整体安全系数陡降的直接诱因。
不同的边坡土质其坡面入渗条件以及坡内渗流情况有很大的差异，这势必会造成地下水与入渗水连通时刻的不统一：对于含粉土层的边坡，其坡面入渗条件好，雨水更为顺畅的入渗使得第II类边坡较早的发生孔压剧增；对于含淤泥层边坡，由于淤泥层的不透水性，使得雨水排出通道的阻塞从而利于坡内雨水的储存，亦会在较早时刻实现与地下水位的连通；对于第I类边坡，其入渗量小，渗流排出速度快，相较于其他两类土孔压变化速率更为缓慢。三类土位置C处孔压变化曲线如下图15所示。
由上述分析以及三类土孔压值、安全系数F值的变化规律可知，含粉土层第II类边坡极易受降雨影响而发生破坏，第III类次之，第I类最稳定。雨季施工过程中，必须对第II、III类尤其是第III类地层放坡做护坡处理。
四、放坡受降雨影响工程实例
本节内容分别选取了天津津南区与河东区放坡开挖实际工程实例，借以说明粉土层边坡稳定性对降雨的敏感度以及护坡的重要性。
1、基坑放坡有护坡处理实例
津南区葛沽镇基坑放坡开挖，本工程大范围基坑深度不超过5m，分两级放坡；第一级坑深2米，坡度系数1.2；平台宽2米；第二级坑深2.85米，坡度系数1.5。场地坑深范围内分布有淤泥质土层，透水性较差，周边场地条件较开阔，故采用放坡采用结合大口井外降水方案。根据勘察报告，土层分布情况如表7：
从勘察报告可知，放坡开挖影响地层范围内包括⑥3粉土层，由数值模拟结论可知含粉土层区域稳定性容易受降雨影响。在放坡设计过程中，如图8所示，为消除降雨的影响，在放坡部分和基坑底部均有50mm厚的网喷混凝土护坡，此举大大加强了雨季施工的安全性，施工期间未发生渗水、失稳等突发状况。下图16为现场边坡护坡处理施工效果图。
2、未网喷混凝土坡脚侵蚀实例
河北区香兰嘉园项目基坑支护设计，基坑开挖7.5米，分两级开挖，第一级坡高3.75米，坡度系数1.0；平台宽2.0米；第二级坡高3.75米，坡度系数1.0；修建区域穿越东南区粉土层带，开挖深度范围内含④2、⑥3粉土层且厚度较大，各土层厚度分布如下表8所示：
此工程坡度系数大，且在4.4～9.4米深度范围内含有很厚的粉土层，遇到降雨情况极易发生强度陡降甚至发生破坏。本工程放坡部分夏季施工期间没有采用护坡处理，施工时遇到降雨，由于雨水的坡面冲刷与坡内渗透作用，部分坡面坡脚被侵蚀严重，严重影响了边坡的稳定性，如图17所示，施工期间采用了应急处理才防止了事故的发生。为防止类似事件，对含粉土层较厚的边坡必须做护坡处理。
四、结论与建议
1、天津市区范围内浅层土层可分为三种基本类型：市区东南部第I类土浅层土土性良好，以微透水或不透水的粉质黏土层为主；市区东南部地区含有两条粉土层带，此区域第II类浅层土土以粉质粘土与粉土互层为特征；市区西北部以及天津滨海区第III类土成因与东南部区域大相径庭，古河道堆积普遍，浅层含有淤泥层，基坑开挖安全系数极低。天津市区降雨主要集中在6～9月，常见持续24小时以上降雨强度约5.5mm/h。
2、通过数值模拟结果可知，边坡在降雨过程中坡面不同位置处孔隙水压力变化呈现不同的特征，坡脚及坑底处孔压值由于入渗雨水与坑底地下水的连通会出现陡增时刻，造成边坡整体安全系数急剧降低。模拟结果显示三类土安全系数陡降时间点并不统一：第I类土在50h左右，第III类土在20h左右，第II类土在8h左右。
3、由模拟结果可知，降雨发生后坡脚部分与基坑底部首先连通而达到饱和，饱和区域土体易收到扰动而发生破坏，因此放坡后可在坡脚部分设置抗滑结构或内部排水设备。对于第II、III类土坡必须进行护坡处理。
4、本文主要讨论了降雨历时对放坡的影响，但不能忽视高雨强、短历时暴雨的作用，此类降雨会造成坡面冲刷严重从而改变坡面渗透性与结构性，造成雨水入渗的增大或直接破坏坡面结构，工程中应采用适当的水土保持措施。
参考文献
[1] Iseda，T；Tanabashi，Y.Mechanism of slope failure duiring heavy rain in Nagasaki July [J]. Natural Disaster Science，1986，8（1）：55-84.
[2] Fredlund D G. Slope stability analysis incorporating the effect of soil suction [J]. Slope Stability， 1987： 113-144.
[3] 弗雷德隆德.D.G；拉哈尔佐.H.非饱和土土力学[M].陈仲颐等译.北京：中国建筑工业出版社，1997.
[4] 陈守义. 考虑入渗和蒸发影响的土坡稳定性分析方法[J]. 岩土力学， 1997， 18（2）： 8-12.
[5] 吴宏伟， 陈守义. 雨水入渗非饱和土坡稳定性影响的参数研究[J]. 岩土力学， 1999， 20（1）： 1-14.
[6] 陈善雄， 陈守义. 考虑降雨的非饱和土边坡稳定性分析方法[J]. 岩土力学， 2001， 22（4）： 447-450.
[7] Richards L A. Capillary conduction of liquids through porous mediums[J]. Journal of Applied Physics， 2004， 1（5）： 318-333.
[8] Rahardjo H，Fredlund D G，Vanapalli S K. Use of linear and nolinear shear strength versus matric suction relations in slope stability analyses[R]. Christ Church，New Zealand： Proceedings of the Sixth Internationnal Symposium on Landslides.1991，（2）：531-537.
[9] DB29-191-2009《天津市地基土层序划分技术规程》
作者简介：
