基于PTFs的公園綠地‘蓄’‘滲’效果評估
——以洛陽市為例

李華偉 楊國永

（1河南建筑職業技術學院；2河南省地質物探測繪技術有限公司）

0 引 言

自“十三五規劃”頒布以來，黨和政府緊緊圍繞“為了提高人民群眾的生活水平，使人民過上幸福的生活”采取了系列的工程措施，特別是重大工程的建設，均是以“重視增進人民的福祉，增強人民群眾的幸福感、獲得感”為出發點。河南省立足省情，亦做了許多工作，“百城建設提質工程”和“海綿城市建設”便是重大舉措中的兩項。

河南省委和省人民政府在全面貫徹落實中央、省委城市工作會議精神的基礎上，從“加快供給側結構性改革，增強城市綜合承載能力，提高新型城鎮化質量和水平”方面，結合省內實際情況頒布實施了《關于推進百城建設提質工程的意見》。《關于推進百城建設提質工程的意見》指出，“城市新區、各類園區、新建單位和小區要按照海綿城市要求規劃、設計和建設”，“縣級市20%以上、縣城10%以上建成區的面積達到海綿城市建設目標要求”。河南省人民政府辦公廳《關于推進海綿城市建設的實施意見》指出，到2020 年，城市建成區和縣城建成區滿足海綿城市要求的面積需分別達到20%以上和10%以上；到2030年，城市建成區和縣城建成區滿足海綿城市要求的面積需分別達到80%以上和30%以上。洛陽市人民政府《關于推進海綿城市建設工作的實施意見》指出，到2020年洛陽市市區建成區和縣城建成區達到海綿城市要求的面積分別不低于20%和10%，到2030年分別不低于80%和30%。

《海綿城市建設技術指南——低影響開發雨水系統構建》（試行）指出，海綿城市建設，指在城市規劃與建設過程中，充分發揮城市的綠地、道路、水系等設施對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，使城市的水文特征在城市開發建設后接近建設開發前，進而有效緩解城市內澇、削減城市的徑流污染負荷、節約水資源、保護與改善城市的生態環境，使城市具備對雨水自然積存、自然滲透、自然凈化等功能。海綿城市為有效緩解城市內澇和城市水資源短缺之間的矛盾以及減緩地下水水位下降提供了新的思路，是城鎮化建設的新理念，是新型城鎮化建設的必然選擇。

洛陽市前期實施已竣工的海綿城市建設工程和市區已有的公園綠地等透水路面是否達到海綿城市的指標要求，文章通過實地采樣及實驗室實驗測定土壤質地數據的方法，通過已經建立的土壤轉換函數（Pedo Transfer Functions，PTFs）對洛陽市現有公園綠地表層土壤的最大含水量和最大透水能力即海綿城市建設指標中的“滲、蓄”能力進行評估。

1 研究區概況

1.1 洛陽市自然、經濟概況

洛陽市位于河南西北部（112h16′E～112h37E，34h32′N～34h45′N），橫跨黃河中下游南北兩岸，東鄰鄭州市，西接三門峽市，北跨黃河與焦作市接壤，南與平頂山市、南陽市相連。屬暖溫帶大陸性季風氣候，年均氣溫12.20～24.60 ℃，無霜期210 d以上，年降水量528～800 mm，年日照為2 200～2 300 h，年均濕度60%～70%。主要自然災害有旱、澇、雹、暴雨、干熱風等。

據洛陽市統計局公布數據顯示，經初步核算，洛陽市2018年生產總值達4 640.80 億元，比上年增長7.90%。第一產業產業增加值為237.10 億元，增長3.60%；第二產業增加值為2 067.60 億元，增長7.30%；第三產業增加值為2 336.10 億元，增長9.00%。人均生產總值67 707 元，比上年增長7.20%。伴隨人均生產總值增多的是人們對宜居生活環境的需求。

1.2 洛陽市氣象水文概況

2018 年度洛陽水資源概況與多年平均值相比，洛陽市降雨量增加4%，地表水資源量減幅超過30%，地下水資源量減少幅度達到33.80%。根據洛陽市1956-2013 年的降雨量統計資料顯示近58 a 來，洛陽市降水量呈明顯減少的趨勢。其中2月、5月、9月和12月增加，9月份增加最多，其他幾個月份呈現減少的趨勢，其中10 月份減少最多；全年降水量主要集中在7月、8月和9月三個月份，達53.12%。

1.3 洛陽市海綿城市建設政策指標

洛陽市人民政府《關于推進海綿城市建設工作的實施意見》指出，洛陽海綿城市建設的總體目標是對雨水徑流總量的控制率不低于70%，項目建設后需達到“小雨不積水、大雨不內澇、水體不黑臭、熱島有緩解”的效果，到2020年洛陽市市區建成區和縣城建成區達到海綿城市要求的面積分別不低于20%和10%，到2030年分別不低于80%和30%；每年按照海綿型城市的要求分別按照10%和20%的比例對單位、居住區和公園的現有綠地系統進行提升改造，至少40%的新建城區硬化地面具備滲水能力。

1.4 洛陽市公園綠地建設現狀

截止到2019 年，洛陽市建成區綠化的覆蓋率和綠地率分別達到44.15%和37.02%，人均公園綠地面積達到12.20 m2。達到“300 m 見綠、500 m 見園”和“大游園提升城市形象，小游園方便群眾生活”的目標。

2 土壤樣品參數測定及PTFs介紹

2.1 土壤樣品采樣及參數測定

文章中土壤樣品采用環刀法取自洛陽市區5 個公園的9個樣點，所有采樣點均采取表層土進行研究，每個樣點采取3 個土樣作為重復，共計27 個土壤樣品。帶回實驗室經過烘箱烘干后對其土壤物理特性參數進行測定。考慮到運輸過程中振動對實驗數據的干擾，本次實驗只測定了土壤質地數據。用坩堝將烘干后的土壤樣品研磨過篩，采用粒度分析系測其土壤質地數據，每個樣點取三個數值的算術平均值作為該樣點土壤樣品的土壤質地數據，土壤質地數據結果見表1。

表1 土壤質地數據表

2.2 土壤轉換函數（Pedo Transfer Functions，PTFs）

土壤轉換函數（Pedo Transfer Functions，PTFs）是常用的間接獲得土壤水力特性參數的方法，即通過土壤質地數據、土壤容重、有機質含量等數據通過構建數學模型估算得到。PTFs已得到廣大研究學者的認可，在水文水資源、農業水文等領域得到了廣泛的應用，按照模型構建方法的不同，土壤轉換函數主要分為：統計回歸模型、參數回歸模型、物理-經驗模型、人工神經網絡模型和支持向量機模型，文章采用Puckeet和Strait基于美國數據集建立的PTFs分別估算土壤飽和導水率與飽和含水率，進而對洛陽市公園綠地表層土壤的最大含水量和最大透水能力即海綿城市建設指標中的“滲、蓄”能力進行評估，PTFs方程式見公式1、2。

Puckeet模型（1985）

式（1）中，Ks——飽和導水率，cm/day；clay——黏粒百分含量，%。

Strait模型（1979）

式（2）中，Θs——飽和含水率，cm3/cm3；sand——砂粒百分含量，%；clay——黏粒百分含量，%。

3 公園綠地表層土土壤水力特性

洛陽市公園綠地表層土土壤質地數據經過PTFs 計算，估算得到的土壤飽和導水率數據與土壤飽和含水率數據，結果見表2。

表2 洛陽市公園綠地表層土土壤水力特性參數表

3.1 公園綠地表層土土壤飽和含水率

根據表2數據，我們得知洛陽城區已建成公園綠地表層土壤的飽和含水率在4.10 10-10～4.32 10-10cm3/cm3之間，由于取樣具有隨機性、樣本數量較少、實驗過程中存在的誤差和PTFs估算結果的誤差等多方面因素，轉換數據不能作為洛陽城區已建成公園綠地表層土壤的飽和含水率的真實體現。

3.2 公園綠地表層土壤飽和導水率

根據表2數據，我們可知洛陽城區已建成公園綠地表層土壤（10 cm）飽和導水率數據在1.79 10-3～1.82 10-3cm/s 之間，單位面積綠地單位小時內入滲的水量為6.44～6.54 cm 之間，在不考慮周邊積水和下層土壤影響的情況下，小時降雨量為6.44～6.54 cm的雨水能透過表層土壤滲透入地下，由于未對下層土壤的透水性即土壤飽和導水率進行測定，無法得知洛陽城區已建成公園的入滲能力。

4 結 語

根據PTFs 轉換得到的結果，我們可知洛陽城區已建成公園綠地表層土壤單位面積綠地單位小時內入滲的水量為6.44～6.54 cm之間，飽和含水率在0.41～0.43 cm3/cm3之間，考慮到取樣地點的隨機性、樣本數量較少、實驗過程中存在的誤差和PTFs 估算結果的誤差的因素，轉換數據不能作為洛陽城區已建成公園綠地表層土壤的飽和含水率與飽和導水率的真實體現。由于未對下層土壤的土壤飽和導水率和飽和含水率進行測定，也未對橫向土壤的飽和導水率進行測定，且公園綠地地面地貌情況不同，無法得知公園綠地的集匯水情況，因此也無法得知公園綠地不同區域的入滲能力，也無法得知在一次降雨過程中公園綠地的最大儲水能力。加上氣象部門、水文部門、防汛部門的降雨量劃分均是根據日降雨總量進行，無法得知單位時間內的降水量，因此也無法判斷洛陽城區已建成區公園綠地在不同降雨等級情況下的蓄滲能力。