从量化树木雨水控制措施(SCMs)的雨水效益的最简单方法开始，我们现在到了最复杂的方法。本系列的第1部分概述了量化雨水效益的各种方法《树木雨水控制措施》(SCMs)，并概述了树木效益计算器和雨水积分。第2部分概述了单事件雨水模型．今天，我将给出一个连续模拟雨水模型的概述，以量化树SCM的好处。连续模型通常相当复杂，因此这篇博客将对与树相关的建模因素进行高层次的总结。

虽然连续模型通常比单事件模型更复杂(即耗时)，但它们通常能更准确地表示雨水效益。单个事件模型通常基于合成设计风暴。因此，它们一般不考虑降雨持续时间和强度的变化模式、风暴之间时间的变化、流域内土壤湿度和地表储存条件的变化，或蒸发和蒸腾作用的影响。连续模型可以量化SCM长期的好处，通常是几十年。

由于它们考虑了风暴的许多大小和强度，以及风暴之间时间的变化(通常基于长期降雨记录，而不是合成设计的风暴)，连续模式提供了更准确的入渗、蒸散(ET)、洼地储存、系统储存，从而提供了拟议SCMs的水平衡。

例如，由于蒸散发主要发生在降雨事件之间，单个事件模型通常不能模拟它，但许多连续模型可以。连续模型也倾向于比单一事件模型更好地表示水通过各种土壤和岩层进入地下水位的运动，尽管连续模型之间土壤水计算的稳健性差异很大。土壤含水量反过来影响蒸散量。

在选择连续模型来量化树木雨水控制措施的效益时，需要考虑的因素包括:

• 水在土壤中的运动模型有多精确?
• 它如何对流入SCM和流出SCM的径流进行建模?
• 它包括蒸散量吗?
• 用户是否可以指定植被类型(例如，树木vs.草本植物，等等)?
• 模型路由可以通过多个SCMS吗?
• 模型的复杂性与模型的准确性相互权衡
• 根据现场收集的数据进行模型校准
• 成本模型

根据您的项目，还有许多其他因素需要考虑。下面是与Tree scm相关的几个示例。

WinSLAMM模型

一个似乎特别适合量化树木scm的雨水效益的连续模型是WinSLAMM。它在量化树木的雨水效益方面的一些优势包括:

• 它以现场监测数据为基础。
• 用户可以指定土壤类型、孔隙度、场地容量、萎蔫点和渗透率(用户定义或指定成分的百分比，见图1)。

• 它考虑了用户定义的土壤压实水平。
• 它允许用户设置每种植被类型(树木、灌木、草原植物、其他草类、一年生植物，用户自定义)的百分比，然后根据植被类型分配根深和蒸散量作物调整因子，并使用这些来计算蒸散量(见图2)。

• 用户还可以指定每个月的蒸发量(以英寸/天为单位)(见图2)。
• 用户可以指定是否灌溉生物过滤器，以及灌溉开始时可用容量的比例和灌溉停止时可用容量的比例(见图2)。

WinSLAMM还提供成本数据，因此用户不仅可以比较雨水效益，还可以比较替代SCMS的成本。WinSLAMM的一个缺点是它不包括融雪。

SWMM模型

另一个可用于量化树木SCMs的雨水效益的模型是SWMM。SWMM的优点包括:

• 可从环保署网站(在这里买）.
• SWMM允许用户从四种最广泛使用的方法中选择来模拟渗透:霍顿方法、改进的霍顿方法、Green-Ampt方法和曲线数方法。
• “洼地储存可以用来模拟拦截，在植被上储存降雨。也许与直觉相反，例如，一棵树可以拦截雨水，可以模拟成一个不透水的表面，具有洼地储存(拦截)，其径流到相邻或下面的透水表面。这样，截留能力只能通过蒸发来再生。(罗斯曼2015)
• 它模拟了雪的积累和融化。

基于SWMM开发了一些具有额外建模能力的专有模型，例如XPSWMM和PCSWMM。存在许多更连续的模型，它们在量化树SCM雨水效益的适用性和鲁棒性方面差异很大。

由你决定

对于所有模型，结果的稳健性在很大程度上取决于用户在将模型应用于树scm时的创造力。Lucas(2010)提供了一个创造性和稳健地使用连续模型(SWMM)和单一均匀模型(HydroCAD8.5)来模拟生物渗透的例子。

虽然一些连续模型的细节水平令人印象深刻，但它们仍然只是模型，许多特定于项目的条件可能会影响实际性能。例如，根系翻转形成的土壤大孔、大孔半径、土壤中的无脊椎生物以及粘性土壤中的收缩膨胀裂缝对入渗的影响显著。

Lucas(2010)指出了这些大孔的影响程度:“要了解大孔流动的重要性，请考虑由虫孔和根形成的大孔在2毫米宽的范围内，而没有生物扰动的土壤可能有1/10直径的孔(Rose 2004，第205页)。因为2毫米宽的大孔会有10个⁴乘以大孔隙通量的1/10直径，因此大孔隙的作用对现场入渗速率产生重大影响(Novák等，2000年)。这就是为什么生物滞留系统的入渗速率通常比没有植被的入渗盆地要高。”这意味着有根和虫洞的土壤会有10000倍土壤的渗透没有生命在里面!

在之前的博客中，我写过为什么树木通常比没有树木的草坪或牧场更能影响渗透率“树根会产生更稳定的大孔隙，这有几个原因。双子叶植物的根，像大多数树木一样，在厚度(二次生长)和长度(初级生长)上生长。单子叶植物的根，包括草，通常没有二次生长，所以它们比双子叶植物的大孔更厚，更容易坍塌。此外，木本植物的根上有一层衬里，可以在根腐烂后进一步增加大孔隙的稳定性。”因此，不仅植被显著影响土壤入渗速率，植被类型也很重要。

许多其他未建模的现场条件也会影响渗透速率(例如表面堵塞)，因此无论建模的稳健性如何，现场监测都是有价值的。然而，模型对于规划和设计以及许多其他用途都是至关重要的。

参考文献

威廉·卢卡斯，2010。基于设计风暴和连续模拟方法的生物渗透-滞留一体化城市改造设计。水文工程学报:486-498。

Novák, V.， Simunek, J.， and van Genuchten, m.t. _2000_。“水渗入有裂缝的土壤。”j . Irrig。下水道。Eng。,126_1_, 41–47.

李文华，陈文华，2004_。土壤水和流域环境物理学导论，剑桥大学出版社，剑桥，英国

刘易斯·罗斯曼，2015年。雨水管理模型参考卷1 -水文学。美国环境保护署研发办公室国家风险管理实验室。EPA / 600 / R-15/162。2015年12月21日在http://nepis.epa.gov/Exe/ZyPDF.cgi?Dockey=P100MX13.txt有售

Nathalie Shanstrom是Kestrel设计集团的可持续景观设计师。

图片:鲍勃·米卡尔/Cc - nc 2.0