快速城市化导致自然生态空间向城市空间不断转换,致使原有天然状态下的水文特征发生明显改变,加剧了城市洪涝灾害发生的风险,危及城市居民的生活与安全。目前基于低影响开发(Low Impact Development,LID)措施的新型城市雨洪管理理念已在国内外不断推广和实践。但目前大多数相关研究主要是在场地尺度(Lot Scale)开展,而基于LED措施的新型城市雨洪管理是以增强城市对雨洪调控的弹性为目的,而非仅局限于单一场地的雨洪调控效应的改善。因而,如何应用新型城市雨洪管理理念,在城市(流域)尺度优化LID措施的空间格局,构建有效降低洪涝灾害风险的发展模式和城市开发建设方案是目前亟待解决的问题。本文以巴中市西部新城为研究区,将 GIS 和 SWMM 模型(Storm Water Management Model,SWMM)进行松散耦合(Loose Coupling),并借助SWMM模型的低影响开发模块,分析了在不同降雨强度下,不同LID措施及其空间格局优化的城市雨洪调控特征;并在此基础上,基于海绵城市建设目标构建、模拟和对比分析了 4种不同建设情景方案:现状(SO)、传统城市开发建设方案(S1)、采用LID措施的城市开发建设方案(S2)和采用LID措施及其空间格局优化的城市开发建设方案(S3)的水文特征,揭示了在城区(Urban District Scale)尺度下不同开发建设情景对研究区雨洪调控的潜在影响特征,进而提出了巴中市新城区的海绵城市建设的相关建议,以期实现研究区可持续的弹性雨洪管理。论文主要结论如下:(1)相同不透水面积比(%Imperv)下,直接连接至排水口的不透水面(Directly Connected Impervious Area,DCIA)比重的增加会导致入渗量的降低和径流量的增加,但这种雨洪调控效应在一定降雨强度下(透水面入渗能力未达到饱和时)随降雨量的增大而增强,当超过一定降雨强度后将逐渐减弱。(2)LID措施的雨洪调控效应因其自身类型以及经验参数的不同而存在差异,这些差异主要体现在对降雨强度的敏感性和对降雨的处理方式上(入渗或存储)。研究发现,根据研究区特征确定经验参数后,在单位面积下,透水铺装和雨水花园对径流总量的控制效果往往高于屋顶绿化和渗透渠,在较强降雨时这一特征更加明显;屋顶绿化和雨水花园主要是对雨水的收集储存,不具有增大入渗量的雨洪调控效应。四种LID措施对高峰流量的调控效应与降雨强度及雨型有关。当雨峰出现时,若四种LID措施的雨洪调控能力都未达到饱和,则都具有削减高峰流量的效应;但若LID措施调控能力已达到饱和时,这种削峰效应将消失甚至起到增大洪峰流量的效应。(3)LID措施格局优化会直接影响DCIA,进而影响雨洪调控效应。研究发现,在渗透渠、透水铺装、屋顶绿化、雨水花园等四种LID措施中,渗透渠和透水铺装设置的空间格局优化能够明显地降低DCIA,从而实现对雨洪的有效调控。(4)在我国海绵城市建设目标确定的降雨强度(控制率85%)下,相对于S0,城市开发建设方案(S1、S2、S3)的径流量、出流量、高峰径流、径流系数都有不同程度的增加。其中,S2与S1相比,其径流量、出流量高峰流量分别降低了 17.0%、16.8%、27.1%,径流总量的控制率提升了 11个百分点(达到77%);而S2与S3相比,S3情景下的径流量、出流量、高峰流量分别降低了 22.4%、30%、16.3%,径流总量的控制率提升了 7个百分点(达到84%)。这表明两种LID措施方案均能达到海绵城市的控制目标(年径流量控制率75%～85%),但若考虑LID措施的空间格局优化将更能进一步加强对城市雨洪的调控效应。(5)在十年期降雨强度下,四种情景方案的径流量、出流量以及高峰流量都有着明显的增加,但变化幅度存在明显差异。研究发现,S1与S0相比,S1的城市化水文效应非常显著,径流量、出流量和高峰径流分别增加了 32.0%、38.0%和37.2%,径流控制率下降至32%;S2与S1相比,S2具有明显降低径流量、增加径流总量控制率的效应(径流量降低了 17.0%,径流总量的控制率增加至44%);但与S2相比,S3的雨洪调控效应变化较小。这表明LID措施在强降雨下仍具有明显的雨洪调控效应,但通过对LID措施空间格局优化来进一步降低雨洪的效应则不明显。论文在GIS支持下,基于研究区特征构建了 SWMM模型,并对比分析了不同降雨强度下,LID措施及其空间格局优化对城市水文和雨洪调控特征的影响。研究将GIS和SWMM模型进行了松散耦合,实现了城市规划数据(CAD格式)、GIS数据和SWMM模型参数与数据的更好对接,为在城市(流域)尺度规划与设计土地利用格局(包括LID措施)、评价海绵城市建设的雨洪调控效应、实现城市可持续弹性雨洪管理提供了一种很好的思路和方法,可为巴中市新城区海绵城市建设提供指导建议。本文正文共约42000字,图表67幅。