Page 89 - 水利学报2021年第52卷第3期

表 3 不透水与绿色屋顶模型参数与调整方案

不透水屋顶 绿色屋顶 绿色屋顶参数β调整方案
序列 时间
β i 0 β i 0 K s一定，调整 l l 一定，调整 K s
1 2015/6/26 01∶50—06∶35 0.06 2 0.2 18
K s=12mm/min， l=60mm，K s=12、
6 2015/7/27 20∶00—7/28 00∶40 0.05 1 0.2 6
l=60、80、40mm 6、18mm/min
10 2015/8/7 19∶00—20∶40 0.06 1 0.2 5

图 6 不同参数方案下屋顶降雨径流过程模拟

需要指出的是，上述不同屋顶模型参数比较分析主要针对本次监测屋顶的模拟工况，前期干旱
天数较长、场次降雨量较大，不透水屋顶填洼损失与绿色屋顶截留损失均基本达到最大值。实际
上，对于不同场次降雨，两类屋顶径流损失的影响因素众多、变化规律复杂，这会直接影响模型径
流（产流）起始时间参数的取值。需在进一步完善研究不透水屋顶与绿色屋顶径流损失规律的基础
上，再通过与累计降雨量比较确定模型径流（产流）起始时间参数。对于模型响应速率参数，根据表 1
中参数物理意义，不透水屋顶在不同降雨强度、屋顶坡度、阻力特性等条件下需要分别加以确定，
绿色屋顶则在不同基质屋厚度及材料组成等条件下需要分别加以确定。

4 结论

根据本文的模拟计算与分析，可以得到以下几点结论：（1）城市不透水与绿色（渗透）屋顶的降雨
径流过程均可采用单位线模型进行模拟，并可采用统一的数学方程形式表示，参数包括响应速率参
数与径流起始时间。对于不同类型屋顶，模型参数计算方法与物理意义有所不同。其中，不透水屋
顶的响应速率参数为坡面汇流时间的倒数，绿色屋顶的响应速率参数则为基质土壤层稳渗时间的倒
数。（2）结合城市不透水平面屋顶与绿色屋顶降雨径流过程的实际监测数据，选择模拟工况，采用单
位线模型分别对两类屋顶的降雨径流过程进行模拟，并选用确定性系数 R 与 NSE 效率系数对模拟效
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果进行评价。结果表明，计算值与实测值变化趋势符合良好，确定性系数 R 与 NSE 效率系数值分别
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达到 0.89、0.89（不透水屋顶）和 0.84、0.85（绿色屋顶），初步验证了所建模型的合理性。（3）对绿色屋
顶拟定不同的响应速率参数调整方案计算结果表明，在饱和水力传导度一定情况下，增大基质土壤
层厚度能够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，但对后期峰值削减效应有
所减弱，且会导致表面积水排水时间略有延长。因此，对绿色屋顶增大基质土壤层厚度要综合考虑
前期渗蓄雨量增多与后期排水时间延长的影响。
后期，考虑到不透水屋顶与绿色屋顶径流损失影响因素众多、变化规律复杂，仍需在进一步完
善研究两类屋顶径流损失规律的基础上，通过与累计降雨量比较确定模型径流（产流）起始时间参

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