城市防洪减灾技术：系统回顾与展望
摘 要：在城市化进程中，屋顶、道路和其他非透水地表替代了自然可渗透地表。这些非透水地表将降雨转化为径流，并最终通过本地排水系统排走。当城市排水系统难以将所有径流排走时，强降雨就会引发城市雨洪。尽管低影响开发和水敏城市设计等理念已提出对雨水的就地储存、截留、渗透、收集、蒸发、蒸腾或再利用等方案，但是城市雨洪依旧是未被解决的严重问题。本综述依次探讨了设于地上、地面和地下的用于减少地面径流的设施。主要包含：绿化屋顶、无植被屋顶、透水路面、保水路面、渗透沟、植被、雨水收集系统、雨水花园、植被过滤带、沼泽和渗水坑。尽管这些技术的功能不同，但有一个共同的特点，即在小雨条件下能有效地减少径流量，但在大雨条件下依旧会溢流。此外，多数技术都需要大量建设用地。因此，文末强调了开发新型排放控制设施的必要性，且这些设施可以通过延缓径流排放时间来降低城市径流量的峰值。
关键词：城市雨水管理；绿化屋顶；透水路面；低影响发展；生物保留
1. 前言
大部分降落到地表的雨水要么渗透到土壤中，要么通过蒸发和蒸散作用返回到大气中。城市化使路面、屋顶和其他非渗水性的路面封闭了天然土壤，从而限制了自然入渗和蒸散，使得雨水转化为径流[1,2]。城市化地区尚未被开发的土壤也开始产生径流，这是因为建筑活动将土壤压实，使其表现为非渗透表面[3,4]。传统的排水沟、水渠和管道等工程设施是为了将径流从不透水表面尽快排放至相对集中的滞留池、滞留设施或附近河流。单在强降雨条件下，这些设施往往无法与不同不透水地表径流产生叠加效应，从而导致溢流和洪水[5]。
全球范围内，就地处理技术已被单独或与其他设施联合使用，实现从源头上对雨水的截留、滞留、渗透、收集、蒸发、蒸腾或再利用，从而减少城市径流量和径流峰值。就地雨水处理方法包括综合城市水管理[6]、水敏性城市设计[7]、低影响开发[8]、活跃清洁美丽 [9]、海绵城市[10]、可持续城市排水系统[11] 和其他类似术语。尽管术语不同，但是其规划和设计原理相似，都是通过在源头处理雨水而使其恢复到开发前的水文状态[12,13]。尽管其中一些方法的主要目的并非缓解城市雨洪，但是其共同优势是可以通过减少地表径流量和径流峰值来减轻城市雨洪。
普拉特[14]回顾了雨水源头控制技术，将其分为地表和地下两种方法。迪茨[15]回顾了低影响开发的做法，其重点是改善水质而不是减轻城市雨洪。最近，艾雅布拉姆等人[16]回顾了低影响开发的优势，重点关注水质监测和数据模拟。已有文献较全面总结了缓解城市雨洪的相关技术，因此有必要对这些技术的有效性进行全面比较。本文比较了缓解城市雨洪的主流技术，并汇编了有关减少雨水径流和峰值流量的多篇文献。工程师、设计人员和管理员可以通过本文了解目前主流的城市雨洪控制技术。文末还强调了开发新型排放控制设施的必要性，这些设施可通过延长径流排放时间来缓解城市径流的峰值流量。
2. 方法论
本文搜集文献包括两个步骤。首先，在谷歌学术网站（https://scholar.google.com/）检索中搜索“城市雨洪”、“城市雨水管理”、“减少径流”和“峰值流量”等关键词。然后筛选出期刊论文、论文集和报告。对发表于2018年之前的论文，仅考虑被引两次以上的论文。对发表于2018年以后的论文，只选择被SCI和EI收录的论文。认真阅读每一篇论文的摘要，若摘要与缓解城市雨洪有关，则下载全文。然后浏览下载论文的参考文献列表，以查找其他与城市雨洪相关的论文。不断重复阅读和浏览参考文献，直至检索出更多与缓解城市雨洪有关的期刊论文、论文集和报告。共下载550篇论文详读。
