2010年以来， 我国受城市洪涝影响， 已形成经济失掉2657.14亿好意思元， 占整个灾害失掉的54.99%， 仅2022年就有5585.3万东说念主次遭遇雨洪灾害[1—2]。为此， 我国建议海绵城市建设理念， 其中枢是利用多样低影响拓荒设施限度年径流总量， 为盘算搪塞雨洪灾害， 建设当然和谐的新式城市提供研究框架[3]。关联词， 快速城市化引起的水文扰动真切地更正了流域水轮回历程， 传统的盘算减灾方法日益失效[4—6]， 亟需和解流域、城市和时局等空间标准99BT工厂最新地址， 优化流域海绵系统， 空洞、可捏续地处理雨洪问题的海绵城市适合性盘算方法。

已有研究中， 开展雨洪模拟、海绵体建设稳妥性评价、空间识别与可视化抒发等已成为终了流域标准雨洪料理的报复基础[7]。其中， 基于水文模子的雨洪历程模拟是学界最常用的方法[8]， 举例， Liu等、宋晓猛等利用SWAT、MIKE-SHE等在模拟流域雨洪历程的复杂机理中， 评价了当然资源要素对水轮回的影响[9—10]， 焦胜等、丁锶湲等基于SCS-CN水文模子和GIS空间耦合方法得到雨洪同一区和雨洪廊说念[11—12]。在海绵体建设稳妥性方面， 拓荒主见空洞评估与想法模子并邻接熵权法、主因素分析法和档次分析法等行使较为平时[13—15]。此外， 尽管连年来InVEST模子在海绵体建设稳妥性评估方面的应用不停增多[16]， 并在统筹流域山水林田湖草等海绵体要素， 空洞分析流域雨洪调蓄、泥土保捏等智力， 以空间显化的形式带领流域海绵体资源优化竖立上具有上风。但是， 由于流域空间和形态结构复杂多变[17]， 单一的雨洪历程模拟或海绵体建设稳妥性分析方法， 无法全面有用地辨识对环节性水死不自新程有报复有趣的位置空间[18—19]。因此， 通过多模子耦合的时刻框架， 研究分析雨洪历程可捏续性和海绵体建设合感性的关连， 进而重构流域海绵空间样式， 以带领并优化现存城市适合性盘算方法是一种立异念念路， 有待深入研究[20—23]。

鉴于此， 本文构建了基于SWAT、SCS和InVEST模子的集成时刻框架， 旨在应用于研究汀江上游流域水系、植被、泥土等海绵空间资源要素对雨洪历程的影响机制；从水安全、水资源、水生态和水环境4个方面定量评价海绵体建设稳妥性及制约因素；进而建立起适合流域雨洪历程的海绵空间样式盘算优化旅途。研究效果有意于带领雨洪管控分区画分和海绵体基础设施选址， 弥补不同海绵调蓄系统之间的结构与功能互异性， 设定管控所在以减放荡适合流域雨洪风险， 为系统化全域激动长汀县海绵城市建设提供盘算旅途参考[24]。

汀江上游流域总面积为472.62km2， 由汀江河流域、铁长河流域、郑坊河流域、七里河流域和涂坊河流域构成(图 1)；流域内地形以陡峻的低山、丘陵为主， 35°以上的斜坡占流域总面积的74.55%；丛林障翳率达83.47%， 年平均降水量1711mm。关联词， 行为著明的国度历史文假名城， 长汀县中心城区因位于流域卑鄙的盆地中、地势平坦， 在极点暴雨情景下极易受到洪涝灾害的影响。该县于2018年运行了海绵城市专项盘算的编制责任， 以期建立具有长汀性情的城市防洪排涝体系， 保险城市安全发展。

本文经受的数据主要包括地盘利用、数字高程模子、泥土类型和泥土属性数据、景象和自得数据、水文数据等， 数据开端及预处理见表 1。

率先， 通过模拟不同降雨重现期下汀江上游流域的雨洪径流和同一历程， 构建基于雨洪历程的安全样式；然后， 从保险水安全、训诫水资源、保护水生态、净化水环境等角度， 分别揣度雨洪淹留、水源训诫、泥土保捏、水质净化等四个集成评价主见， 开展海绵体建设适合性评价；终末， 在流域标准空洞视角下， 建立相宜水当然历程的海绵空间样式， 连通流域河湖水系、湿地水库以及一些低凹地和城市LID设施共同形成梯级雨洪径流管控体系。合座研究框架如图 2所示。

汀江上游流域降雨和下垫面空间分散不均匀， 流域对径流具有明显的调蓄和淹留作用， 因此经受分散式水文模子SWAT描写流域水文轮回的物理历程。研究使用DEM数据与实测水总共据春联流域进行别离， 共生成172个子流域， 并别离为1353个水文反应单位(HRUs)。研究区每年6月的降水量最大， 雨洪发生频次高， 且SWAT模子在月标准上的模拟精度最高， 因此选用2020年6月的HRUs输出参量进行雨洪径流历程模拟与分析， 进行SWAT分析前， 对模子进行了参数率定与考证。

行使水量均衡法揣度流域总产水量， 选用Penman-Monteith法揣度潜在蒸平静[25]， 经受马斯京根法演算各个子流域的河说念汇流量， 终末求得流域总出口的汇流量[26]， 即：

式中， WYLD为流域总产水量(mm)；SURDi为第i个HRU的地表净流量(mm)；LATQi为第i个HRU产生的壤中流(mm)；GWQi为第i个HRU产生的基流(mm)。

汀江流域降雨一般为单峰， 历时6—24小时。利用长汀县暴雨强度公式， 经受芝加哥雨型生成长汀县降雨历程， 降雨历时竖立为12h， 期间步长为10min， 雨峰相对位置为0.375。构建基于SCS模子的分散式水文模子用于估算不同重现期下的汀江流域雨激流量[27]。SCS模子以水量均衡方程为基础， 模子旨趣和参数竖立见参考文件[28]， 本研究在构建SWAT模子基础上索要不同HRUs的无量纲参数径流弧线数值(CN)， 以子流域为单位加权平均， 同期参照谈论研究规范优化各子流域的CN取值[29]。在此基础上， 利用体积法想法和8邻域种子膨胀算法， 基于GIS平台模拟流域雨洪同一历程， 中式雨洪溢流点为种子点， 斟酌栅格之间的物理连通性， 循次读取其周围8个栅格单位高程值， 直到同一范畴内的洪流总量Vi与入侵洪流水量差值知足罅隙要求时住手运算， 即得到现时洪流水位高程下的洪流同一范畴和同一水深[30—32]， 具体揣度历程如下：

式中， Vi为现时同一范畴内的洪流总量(m3)；pixel.area为栅格像元的面积(m2)；H0为种子点的高程值(m)；x为洪流水位变量， 本研究中每次加多0.01m；Hi为同一栅格像元的高程(m)；m为同一栅格的数目。

本文经受InVEST模子定量估算汀江上游流域雨洪淹留、水源训诫、泥土保捏和水质净化智力。利用InVEST城市雨洪淹留模块评估不同地盘利用类型的雨水淹留量和淹留服从99BT工厂最新地址， 况兼斟酌栅格隔邻的不透水名义(说念路等)对其排水连通性的影响， 对模子揣度驱逐进行修正， 参考InVEST模子用户手册笃定模子的各样参数[33]；水源训诫使用InVEST的产水量模块揣度得到， 揣度历程见参考文件[34]， 在此基础上， 凭据DEM揣度径流旅途地形指数， 利用泥土迷漫导水率和流速总共揣度径流在栅格上的停留期间， 对产水量进行修正获取水源训诫地[35]。其中降水量和蒸散量数据为利用Anusplin景象插值器具生成的2020年的年平均降水及年平均潜在蒸散空间栅格数据[36]， 泥土深度数据与植被根系深度数据通过参考文件获取[37]。植被可利用含水量数据经受周文佐[38]建议的方法揣度得出。水源训诫地揣度历程如下：

式中， WR为水源训诫地(mm)；Velpcity为流速总共， 无量纲， 参考傅斌[39]的研究驱逐；Ksoil为泥土迷漫导水率(cm/d)， 凭据泥土理化性质， 利用好意思国农业部拓荒的SPAW泥土水性情软件揣度得到。TI为地形指数， 可由DEM揣度得到：

式中， Drainage_Area为集水区栅格数目， 无量纲；Soil_Depth为泥土深度(mm)；Percent_Slope为坡度百分比。

泥土保捏智力由InVSET的泥沙保留模块揣度获取， 各参数凭据谈论参考文件竖立[40]。其中， 降水侵蚀力因子经受Wischmeier[41]等西宾公式揣度获取；泥土可蚀性因子通过Williams等[42]方法揣度；坡度坡长因子通过DEM分析获取；植被障翳与水土保捏因子凭据模子讲明获取[43—46]；水质净化智力利用InVEST的水质净化模块揣度， 模子经受质地均衡法[47]。由于研究区尚无N和P输出总共的数据， 依据当然环境的相通性原则， 参照文件笃定研究区N、P输出总共和植被淹留服从[48—50]。

基于InVEST模子揣度得出研究区雨洪调蓄、水源训诫、泥土保捏、水质净化主见值， 利用GIS空间分析器具进行归一化处理；然后通过加权平均， 得到研究区海绵城市建设稳妥性评价分值， 并按当然远离点分级法重分类为高、中、低三种稳妥性等第[51]。由于InVEST模子四个模块的输入数据和揣度主见存在互相嵌套关连， 因此， 经受疏导权重揣度。海绵城市建设适合性评价模子为：

式中， fCSI为海绵城市建设稳妥指数；USRn为归一化雨洪调蓄量；WYn为归一化水源训诫地；SDRn为归一化泥土保捏量；NDRn为归一化水质净化量。

基于以上分析， 探索雨洪历程旅途与海绵体建设稳妥性区域的空间分散特征， 使用核密度分析法判断流域雨洪同一高风险区， 利用Gi*统计方法探查流域雨洪稳妥区域的高值或低值在空间上的麇集情况， 进一步带领端正流域海绵功能区与海绵生态区， 重构流域海绵系统空间样式， 擢升流域搪塞雨洪的弹性适合智力。

如图 3所示， 汀江上游流域的雨洪高风险区域沿河说念膨胀分散， 低水祥瑞全样式区域在长汀县中心城区和新桥镇镇区两个城镇化较高的地区呈现聚会分散， 由此可知， 城市化地区的雨洪风险显贵高于其他左近区域。从产流和汇流两个阶段定量刻画雨洪径流历程， 其中产流部分包括重心产水区域， 汇流部分包括主要汇流廊说念和汇流节点等。从雨洪产流区、汇流廊说念和汇流节点的五个分类等第看， 产水量最高的区域位于流域北部的山谷中， 降雨时雨水蚁合于此， 将产生严重的洪涝风险， 威迫卑鄙安全；汇流廊说念方面， 汀江上游流域汇流廊说念总长度为345.13km， 整个这个词流域中一级和二级汇流廊说念较多， 揭示出现存水系的河说念断面较窄， 河说念行洪智力差；汇流节点方面， 汀江河小流域中三级以上汇流节点的数目占整个这个词研究区三级以上汇流节点的81%， 其中长汀县主城区汀江河小流域和铁长河小流域交壤贬责布有流域惟一的五级汇流节点， 给城区安全带来了较大的水安全隐患。

在汀江上游流域洪流同一图中(图 3)以长汀县主城区不雅音桥水文站所在位置为例， 统计降雨量、雨峰、同一体积、同一面积和同一高程等揣度驱逐如表 2所示， 在重现期为20年一遇以下时， 跟着降雨量的加多， 洪流同一面积明显变大， 重现期为20年一遇以上时， 洪流同一面积变化不明显。

邻接坑塘水库、水源地等主见(表 3)， 构建汀江上游流域的雨洪安全样式(图 3)。其中高安全样式区域面积为57.43km2， 中安全样式区域面积为8.74km2， 低安全样式区域面积为19.88km2。长汀县中心城区低安全样式区域的面积为4.88km2， 占其安全样式总面积的37.51%， 讲明中心城区濒临着较大的水安全风险。另外， 城市化进度越高的地区， 其安全样式水平越低。

分析得到汀江上游流域的海绵体建设稳妥性评价驱逐如图 4所示， 数值越高的区域雨洪适合智力越高， 越适当叮属海绵体设施。驱逐泄露高稳妥性区域呈现出沿河湖水系分散的基本空间特征， 低稳妥性区域聚会分散在城市建成区范畴内。其中高稳妥性区域面积为37.31km2， 中稳妥性区域面积为400.23km2， 低稳妥区域面积为34.12km2， 分别占汀江上游流域总面积的7.91%， 84.86%， 7.23%。本文得出的雨洪调蓄、水源训诫、泥土保捏和水质净化等主见的揣度驱逐如表 4所示， 通过统计发现， 受泥土类型、植被结构、高程和坡度等的影响， 各主见空间分散具有互异性。

流域合座雨洪调蓄智力一般， 平均栅格雨洪调蓄量为39.61mm， 由于城市化地区不透水面的加多， 导致雨水的淹留智力大幅裁减， 因此流域雨洪调蓄智力呈现出城市建成区偏低， 丛林和耕地较高的趋势。汀江上游流域丰富的植被障翳对水源训诫和泥土保捏起到了报复的作用， 同期， 水源训诫和泥土保捏智力还受到坡度的影响， 随坡度的加多呈加多趋势。因此， 流域水源训诫和泥土保捏呈现出了北部丛林障翳区域高， 南部城市建成区低的特征， 需加强城市化地区左近的水土流失治理。在水质净化方面， 平均栅格单位N、P保捏量为0.0024kg， 水质净化功能差， 水质差， 城市建成区和不透水面的N、P保捏量接近0， 对城市化区域河说念的水质形成了较大的浑浊。

研究发现雨洪同一风险最高的区域分散在流域山谷地区(图 5)。汀江上游流域山谷地区形成了好多“口袋型”的凹地和小盆地， 遇暴雨时洪流会积贮于河说念束窄地段。城市层面上， 100年一遇情景下， 中心城区的洪流同一面积为8.44km2， 占其总面积的18.53%， 中心城区沿河说念多处发生洪涝灾害， 平均同一深度为0.99m， 最大同一深度为1.69m。核密度分析的驱逐泄露， 雨洪灾害在中心城区的分散更为一语气和聚会， 这与城市化建设更正了当然水系廊说念和下垫面性质有一定的关连， 强度较高的地区分散于郑坊河与汀江河交织处以及北部铁长河与汀江河交织处， 与雨洪径流历程模拟中别离的四级和五级汇流节点重合， 讲明汇流量较大的节点更容易发生雨洪灾害。

流域海绵体建设稳妥性等第的高值或低值在空间上的麇集情况如图 5所示， 汀江上游流域海绵体建设稳妥性冷热门区域占该区总面积的比例分别为：极显贵热门9.25%、显贵热门8.43%、热门5.13%、非显贵点55.73%、冷点6.07%、显贵冷点20.12%、极显贵冷点1.33%。非显贵点占总面积的一半以上， 冷点区面积略高于热门区面积。极显贵热门区域主要沿汀江河、铁长河和涂坊河分散， 同期在中心城区和新桥镇等地区呈现出明显的一语气性和聚会分散特征， 这些地区稳妥邻接其左近用地情况叮属流域型大海绵体设施。

将高、中、低三种安全样式与海绵体建设稳妥性评价驱逐进行重迭分析驱逐如图 6所示， 二者在空间上重合的面积占研究区总面积的18.15%， 其中低安全样式-高稳妥性、低安全样式-中稳妥性和低安全样式-低稳妥性区域在城区分散较为密集， 讲明应在中心城区叮属更多的海绵设施， 裁减雨洪风险。将研究区画分为海绵功能区与海绵生态区两种性质不同的海绵化区域， 寻找雨洪调控的环节点和区域， 重构研究区的海绵系统空间样式(图 6)。其中海绵功能保管区为高安全样式-高稳妥性区域， 分散在城市边际处于半拓荒景象， 具备一定的雨洪调蓄智力；海绵功能颐养区为高安全样式-中稳妥性区域， 主要为城市建成区， 拓荒强度大， 因用地条目截止， 盘算中需在其近况基础上进行海绵设施改良；海绵功能优化区为中安全样式-高稳妥性区域， 是城市内涝风险防治的重心区域， 需建议针对性的优化轮番；海绵生态保育区为中安全样式-中稳妥性区域， 该区域主要为丛林植被障翳；海绵生态调蓄区为低安全样式-高稳妥性区域， 主要分散在城市左近的农田， 具备改良为大海绵体设施的建设条目；海绵生态训诫区为低安全样式-中稳妥区域， 该部分地区位于流域上游， 近况水土保捏智力较差。

雨洪历程模拟是确立当然水死不自新程和城市良性水文轮回的环节轮番， 是海绵城市建设的中枢功能， 海绵体建设稳妥性分析和评价则是海绵城市建设分区的基础。本研究立异性地建议了一种集成使用SWAT、SCS和InVEST模子模拟和分析雨洪历程及海绵体建设稳妥性耦合关连的时刻方法框架， 重构了流域海绵系统， 带领长汀县海绵城市专项盘算实行。与以往研究比较， 空洞SWAT和SCS模子的雨洪历程模拟方法， 提高了雨洪径流旅途索要的准确性和雨洪同一模拟的服从[52—53]；同期基于InVSET模子的分析方法相较于单因子评价方法更多斟酌了流域海绵体资源要素的互相作用关连， 为流域海绵体建设稳妥性评价提供了新的念念路[54—55]。

海绵体设施的标准大小、数目关连和功能一语气形式是当今海绵城市盘算与建设中的重心内容。凭据研究驱逐， 基于雨洪历程旅途索要海绵体建设稳妥性区域大致统筹流域环境中的山、水、林、田、湖、草等当然资源要素， 保险各级海绵体系统的当然、齐全和连通， 细化海绵体设施的空间布局与竖立形式， 强化了流域雨洪安全要素与系统化全域激动海绵城市建设理念的协同关连。总体上， 针对海绵功能保管区和海绵生态保育区， 建议围绕水库、水池等湿地系统， 打造流域标准的雨洪蓄滞系统， 在极点降雨情景下， 通过各级系统的联动消减洪流、滞后洪峰， 缓解卑鄙城区的洪流压力。针对海绵功能颐养区、优化区和海绵生态调蓄区， 不错凭据雨洪安全样式和海绵体建设稳妥性的重迭分析驱逐来端正例划区的径流限度单位， 并笃定管控分区内海绵体公园和LID设施等的功能竖立。关联词， 在实质责任中， 依据海绵城市建设时刻指南， 仍需邻接地块使用性质和拓荒模式， 进一步领会地块的径流管控主见， 为海绵体和LID设施的需求总量和空间落位提供援助。针对海绵生态训诫区， 应加强左近丛林、湖泊等生态系统的保护， 裁减水土流失， 加多雨洪调蓄智力。要而论之， 研究区的盘算率先要完成由面(整个这个词流域范畴)到线(汀江)的跨标准盘算， 重构汀江流域的海绵样式；再由线到点， 端正管控分区， 竖立海绵调蓄公园和LID设施等。研究经受流域梯级径流限度体系， 终了对雨洪径流从流域-城市-河说念-限度单位-LID设施的逐级消减和管控， 达到刚弹邻接提高中心城区防洪标准的所在。

需要指出的是， 长汀县中心城区地处流域卑鄙平坦的盆地中， 极点降雨情景下河说念水位赶快飞腾形成顶托， 中心城区的管网作用有限。因此， 本研究中留心斟酌流域层面蓝绿海绵空间的雨洪调蓄作用， 在其他地区的实质操作中应分析河说念洪流和城市雨洪的互相影响， 在盘算中斟酌蓝绿灰基础设施的一语气形式和耦和解用效果。另一方面， 从雨洪风险料理的角度， 社会经济系统和东说念主居环境系统的变化对雨洪灾害的发生起到一定的作用， 研究得到的基础设施空间布局和数目类型， 应进一步斟酌将社会、经济、东说念主口等变化和雨洪灾害随期间演变的信息邻接起来分析。因此， 本研究建议的雨洪历程模拟与海绵体建设稳妥性分析方法， 尚需在更多的实证研究中进一步改进和完善。

本文以长汀县汀江上游流域为例， 开展了雨洪历程模拟和海绵体建设稳妥性评价。论断如下：

(1) 集成多模子的时刻方法框架在汀江上游流域研究中具有很好的适用性。通过雨洪历程模拟准确索要了流域雨洪环节产流区、汇流廊说念和汇流节点， 并构建汀江上游流域的雨洪安全样式；同期， 基于InVEST的多主见评价方法大致统筹和解多种流域海绵资源要素分析流域海绵体的稳妥性建设区域， 为系统化全域激动海绵城市建设提供了一种新的方法器具。

(2) 长汀县中心城区雨洪风险较高， 海绵体建设高稳妥性区域聚会在城区北面。汀江上游流域的雨洪安全样式合座呈现出沿主要河说念分散的特征， 其中低水祥瑞全样式面积为19.88km2， 占安全样式总面积的23.1%， 汀江上游流域河说念束窄地段和长汀中心城区是雨洪高风险区域；海绵体建设稳妥性区域呈现出空间分散不均匀的特征， 高稳妥性区域面积为37.31km2， 占流域总面积的7.91%， 主要聚会在中心城区北部和新桥镇的农田区域。

(3) 重构的海绵体空间格狭隘进了当然环境与水系收罗的高度耦合并带领流域海绵城市盘算。研究将流域海绵空间别离为不同生态区和功能区， 为流域海绵资源要素的保护利用提供了参考；同期99BT工厂最新地址， 为研究区内不同空间标准海绵体基础设施的类型、数目、调蓄容积和空间布局等提供了依据， 和解地盘利用与雨洪历程和样式的关连， 形成了刚弹邻接、功能结构互补的基础设施布局体系。

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