城市化改变了原有地表的水文特征,雨水下渗减少,地下水补给量降低,地表径流量和流速增加。为了满足城市发展需求,提高城市水资源综合处理能力,各个城市开始进行海绵城市建设研究。下沉式绿地作为绿色基础设施一部分,能够通过下渗和蒸发减少地表径流量,过滤雨水污染物,补给地下水。目前下沉式绿地的雨水滞蓄能力低,最终下渗的雨水大部分通过底部的排水管流出,而且干旱时地表植被需要频繁浇水养护,无法实现对雨水的循环利用。本文首先开展了中空下沉式绿地模型研究,目的是增加下沉式绿地的储水量,提高雨水滞蓄效果,并实现储存雨水回用。通过开展室外蒸发试验,利用EC-5传感器监测土体含水率的变化,发现储水层中储存的雨水不能快速释放到土体中,蒸发时土体含水率下降较快。然后,开展下沉式绿地的优化设计研究,通过构建三维数值模型分析其在蒸发时的雨水传输路径,得到蒸发时水分在土体中的自下向上运输是造成雨水回用效果差的主要原因。进而提出选用毛细吸水材料作为水分传输通道,模拟结果显示毛细吸水材料能够将储水层储存的雨水全部回用到土壤层中,并且吸水高度能直接到达土体表层,持续蒸发下土体能够维持较高的含水率。另一方面,决定雨水滞蓄效果的决定因素是绿地蓄水层高度,利用数值模型对蓄水高度进行分析,最终确定下沉高度为20 cm时达到较好的雨水滞蓄效果,并且积水下渗时间不超过72 h,不会导致植被受淹时间过长而死亡。最后,提出了自循环下沉式绿地的设计方法。通过开展室外蒸发试验,监测发现自循环下沉式绿地表层土体的体积含水率能够维持在40%左右,深层土体基本维持饱和状态。连续蒸发过程中,观察到储水层中储存的雨水全部回用到土壤层中,地表植被无需额外浇水养护。另一方面,按照不同汇水面积和降雨强度计算雨水入流量,开展自循环下沉式绿地雨水滞蓄效果试验。试验发现自循环下沉式绿地对于1倍汇水面积、重现期3年的暴雨可以实现雨水完全消纳;对于重现期10年的暴雨,雨水体积削减率达到74.1%,径流延迟时间为140 min;绿地内最大积水下渗时间为48 h,解决了传统绿地中积水时间过长导致植被不能正常生长的问题。