Page 88 - 水利学报2021年第52卷第3期

值是在式（10）基础上，两侧同乘Δt（5 min），转化为时段降雨量、径流深。可以看出，计算值与实测
值变化趋势符合。综合所有降雨径流计算值与实测值，确定性系数 R 与 NSE 效率系数值分别达到
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0.89、0.89（不透水屋顶）和 0.84、0.85（绿色屋顶），模拟效果良好。

图 4 不透水屋顶降雨径流过程模拟

图 5 绿色屋顶降雨径流过程模拟
3.3 不同屋顶模型参数比较分析 基于表 1 中城市屋顶降雨径流过程单位线模型方程的统一形式，
比较模拟工况下不透水平面屋顶与绿色屋顶在降雨径流过程模拟中的模型参数取值变化情况，如表 3
所示。可以看出：不同类型屋顶模型响应速率 β 与径流（产流）起始时间 i 参数取值均存在较大区别。
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对于不透水平面屋顶，径流（产流）起始时间 i 基本为 1 或 2，响应速率 β 值为 0.05 与 0.06，对于绿色
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屋顶，径流（产流）起始时间 i 在 5～18 之间，响应速率 β 值为 0.2。绿色屋顶的径流（产流）起始时间
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明显晚于不透水平面屋顶，说明绿色屋顶具有更强的雨水蓄存能力，但绿色屋顶模型响应速率参数
大于不透水平面屋顶，说明不透水平面屋顶经隔墙阻水调节作用后，对降雨输入过程具有更好的调
峰削减效果。如果降雨峰值时间位于绿色屋顶饱和产流时间之后（2015/7/27 20∶00—7/28 00∶40），则
绿色屋顶相比不透水屋顶将难以产生较好的调峰削减效果，见图 6（a）。因此，绿色屋顶对降雨径流
过程的削减效应更多依赖于基质土壤层对前期降雨的截留（渗蓄）减水作用。
根据表 1，绿色屋顶的模型响应速率 β 与基质土壤层厚度 l 和饱和水力传导度 K 有关。对绿色屋
s
顶模型β 值拟定不同的参数调整方案：（1）K 一定、调整 l，（2）l 一定、调整 K ，参见表 3。以降雨序
s
s
列 6（2015/7/27 20∶00—7/28 00∶40）为例，该降雨过程为双峰雨型，模拟计算不同的 β 值条件下绿色
屋顶的降雨径流过程，如图 6（b）（c）所示。计算过程中，假设绿色屋顶最大截留深与基质土壤层厚度
l 成正比，对图 6（b）（c）比较可知，在绿色屋顶饱和水力传导度 K 一定情况下，增大基质土壤层厚度 l
s
更能有效增大前期雨水渗蓄量，并可显著削减径流过程前期峰值，不过对后期峰值的削减效应有所
减弱。另外，从理论分析来看，增大基质土壤层厚度 l（或减小饱和水力传导度 K）可使模型响应速率
s
参数 β 值减小，这会导致后期表面积水排水时间略有延长（参见图 6（b）（c）局部）。因此，对于增大绿
色屋顶基质土壤层厚度 l 的设计要综合考虑前期渗蓄雨量增多与后期排水时间延长的影响。
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