关键词：非饱和土；雨水入渗；渗流-变形耦合分析；有限元方法
1.引言
在降雨过程中，雨水会逐渐渗透到非饱和土坡中去。由于雨水的入渗，非饱和土坡会在渗流-变形耦合作用下逐渐变形，坡内的吸力、孔隙水压力和应力分布也会发生相应的变化。在长时间的降雨入渗作用下，由于土体的力学性质的变化和变形的发展，在初始稳定的土坡体内会逐渐形成滑裂面，从而导致滑坡的发生。从而会影响雨水入渗和变形耦合过程，可见有必要研究非饱和土坡在降雨入渗时的渗流-变形耦合过程。
对于降雨入渗时非饱和土坡的变形和破坏过程的研究主要集中于两个方面[1-3]，一是物理模型实验研究[4-7]，另一是采用非饱和土固结理论的数值模拟研究[8-11]。陈铁林等[12]基于双变量非饱和土固结理论，考虑裂隙的影响，把固体骨架的应力应变特性理想为弹性的，以位移、孔隙水压力和孔隙气压力为变量对一般超固结土边坡和膨胀土边坡进行了有限元数值分析；袁俊平等[13]进行了考虑裂隙非饱和膨胀土边坡入渗模型与数值模拟，分析了边坡地形、裂隙位置、裂隙开展深度及渗透特性等对边坡降雨入渗的影响；王环玲等[14]对于泄洪雾雨区裂隙岩质边坡进行了饱和-非饱和渗流场与应力场耦合分析，详细研究了耦合后边坡岩体的变形、应力以及塑性区开展。基于非饱和土简化固结理论[15]，沈珠江等[16-17]对膨胀土渠道边坡进行了降雨入渗和变形耦合分析，并与实测对比了孔隙水压力变化和变形的发展。本文采用非饱和土简化固结理论和有限元分析方法对降雨入渗时非饱和土坡内的渗流场和应力场的分布和发展过程进行探讨。
2.非饱和土固结理论[2-15]
2.1有效应力公式
5.结论
本文采用非饱和土的简化固结理论，采用弹塑性有限元对非饱和土土样脱水时的室内试验进行了模拟，并对一非饱和土坡进行了蒸发后降雨入渗时的渗流-变形耦合过程进行了分析。分析结果表明本文提出的方法可以较好地模拟柱状Del Monte砂样的脱水试验过程中的孔隙水压力的变化，且可以定量的模拟出非饱和土坡蒸发后入渗过程中位移和孔隙水压力的分布。
参考文献
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【关键词】建筑工程；雨季施工；防雨；施工原则；施工方法
建筑施工中的土方开挖、模板安装、钢筋绑扎与安装、混凝土振捣与浇筑等项目都属于露天作业，难免会在作业中遇到阴雨天气，进而受到影响，使工程的施工进度放慢，施工工期延长，为施工单位和建设企业带来不利。为此在建筑工程施工中，一般都会提前做好防雨准备，制定一套行之有效的雨季施工制度，以此来保证雨季施工工作的顺利开展。下面，笔者结合建筑工程施工实践，对建筑工程雨季施工可采取的防雨措施，以及需要遵循的防雨施工原则作详细分析，得出结论以供参考。
1.建筑工程雨季施工原则
建筑工程雨季施工时间大约在每年的6-9月，在这一阶段，各个施工队伍必须认真做好防雨施工准备，严格按照防雨施工规范与施工技术要求来实施作业，并随时注意天气变化，安排专人听取天气预报，采用内外结合方法来实施雨季施工。雨季施工必须坚持以下几大原则：一，晴天多搞室外的施工作业，雨天多搞室内的施工作业，尽可能的提高雨季施工作业量，缩短雨天的露天作业量；二，施工期间要尽可能的减小工程作业面，以免雨水对露天作业面产生冲刷，影响施工作业。最好的施工方法是分段、分工协同作业，以此来提高施工效率，加快工程的施工进度；三，雨季施工要坚持雨季不停工原则，即使碰上阴雨天气，施工作业也要继续进行，不可随意停工、停产；四，雨季施工要强化管理，将先进的管理理念和管理技术融入到雨季施工管理中，做好施工组织安排，并定期执行施工技术交底，加强施工监理力度，全方位确保建筑工程雨季施工的安全、高效。
2.建筑工程雨季施工特点分析
建筑工程雨季施工具有三大特点，一是突然性。雨季施工中，暴雨来临的准确时间是不可预知的，具有一定的突然性，所以必须在施工前期做好相应的防雨准备，以免突然下雨后建筑施工作业发生停滞，现场发生混乱。二是突击性，暴雨的突然袭击对建筑工程质量有严重影响，比如会对建筑墙体、地基等结构产生浸泡与破坏，这就需要施工队伍在施工期间做好及时防护，在第一时间内采取措施保护好建筑工程质量，避免质量损坏。三是持久性，每年6-9月都属于雨季，在这一段时间中，建筑工程的质量、施工作业都会不定期受到雨水的影响，很不利于施工活动的开展。
3.雨季施工要点分析
基于上述内容的论述，现对建筑工程雨季施工要点及施工中应该注意的事项进行分析，详细如下：
3.1施工前期准备
雨季施工前期要做好充足的准备工作，在雨季还未真正来临之前，施工团队要先在施工现场安装或设置好排水系统，做好现场设备设施、材料存储库房等的防雨保护；考虑到雨水会对施工现场的道路产生冲击，所以施工前期还要对现场道路进行加固，在道路上铺设一层防滑材料，保护运输设备和施工人员的运输、行走安全；施工现场要提前准备好足够多的防雨材料，如草袋、雨布等；要确保施工现场一切防雨材料的质量，确保防雨材料的基本性能。
3.2雨季施工主要技术措施
3.2.1基坑与维护
在槽边、坑边设挡水埂，严防地面雨水流入。基坑内设排水沟，在四角各设一集水井，有积水时及时用泵排出。雨后检查基护坡情况，发现险情及时补救，防止造成边坡坍塌。
3.2.2回填土工程
回填用土下雨前应及时覆盖，防止雨淋不能用于回填。回填土随筛随拌，夯实后三日内不得受雨淋、浸泡。回填土适当考虑坡度，并挖好集水井。灰土受雨淋、浸泡后，松软土除去并补填夯密实。
3.2.3钢筋工程
钢筋成品、半成品架起堆放，雨前用彩条布覆盖。钢筋机械做好防雨、防潮及接地、漏保安全有效。
3.2.4混凝土工程
雨天混凝土浇筑采取防雨措施，刚浇筑完的混凝土用塑料布及时覆盖，避免雨水冲刷。现浇混凝土要根据结构情况，可多考虑几道施工缝，以便大雨来临时能留设到合理位置了。
3.2.5土方基础工程的雨期施工
雨期不得在滑坡地段进行施工；地槽、地坑开挖的雨期施工面不宜过大；开挖土方应从上至下分层分段依次施工，底部随时做成一定的坡度，以利泄水；雨期施工中，应经常检查边坡的稳定情况；防止大型基坑开挖土方工程的边坡被雨水冲刷造成塌方；地下的池、罐构筑物或地下室结构，完工后应抓紧基坑四周回填土施工和上部结构继续施工。
3.2.6砌筑工程
雨期转入室内砌筑。遇大风时，地墙体进行临时支撑。雨期施工中，砌筑工程不准使用过湿的砖，以免砂浆流淌和砖块滑移造成墙体倒塌，每日砌筑的高度应控制在1m以内；砌筑施工过程中，若遇雨应立即停止施工，并在砖墙顶面铺设一层干砖，以防雨水冲走灰缝的砂浆；雨后，受冲刷的新砌墙体应翻砌上面的两皮砖；稳定性较差的窗间墙、山尖墙，砌筑到一定高度应在砌体顶部加水平支撑，以防阵风袭击，维护墙体整体性；雨水浸泡会引起脚手架底座下陷而倾斜，雨后施工要经常检查，发现问题及时处理、加固。
3.2.7施工机械的防雨防雷及施工现场的用电
（1）所有机械操作棚要搭设牢固，防止倒塌漏雨。
（2）机电设备应采取防雨、防淹措施，漏电保护装置要可靠。
（3）雨天要防止雷电袭击造成事故，在施工现场高出建筑物的塔吊、人货电梯、钢管脚手架等必须装设防雷装置。
（4）施工现场临时线路要按规定敷设，防止杂乱无章、乱拉乱扯现象，及时更换绝缘外套老化或破损的线路，不必要的电（缆）线要及时收回。
3.3雨期施工的安全措施
雨期施工主要应做好防雨、防风、防雷、防电、防汛等工作。基础工程应开设排水沟、基槽、坑沟等，雨后积水应设置防护栏和警告标志，超过1米的基槽坑井应设支撑；一切机械设备应设置在地势较高、防潮避雨的地方，要搭设防雨棚；机械设备的电源线路要绝缘良好，要有完善的保护接零。脚手架经常检查，发现问题要及时处理或更换加固，脚手架要按电气专业规定设临时避雷装置；脚手架上马道要采取防滑措施，下雨后及时清扫，并随时检查脚手架、电气设备的安全措施。现场严禁使用裸线，并设专人维护管理用电设施，严禁私自改拆线路。严控各种规程制度，凡参加施工人员一律禁穿拖鞋、硬质等易滑鞋。
4.结束语
综上所述，建筑工程雨季施工的重点是防雨防汛，只有做好了全方位的防雨防汛，建筑工程雨季施工质量、施工进度、施工安全才能得带有力的保障。在本篇文章中，笔者着重论述了建筑工程雨季施工要点，探讨了雨季施工的原则和特点，并得出了一系列结论，希望能为同行工作者提供一份参考。
【参考文献】
[1]廉京哲.雨季建筑施工技术及安全措施分析[J].延边大学学报（自然科学版），2011（04）.
关键字：斜拉桥，拉索，风雨激振
中图分类号：U448.27 文献标识码：A文章编号：
1.引言
斜拉桥是一种由三种基本承载构件，即梁（桥面）、塔和两端分别锚固在塔和梁上的拉索共同承载的结构体系，以其结构受力性能好、跨越能力强、结构造型多姿多彩、抗震能力强及施工方法成熟等特点，而成为现代桥梁工程中发展最快、最具有竞争力的桥型之一，在桥梁工程中得到了越来越多的应用。
由于斜拉索质量、刚度和阻尼都很小，随着斜拉桥跨度的增大，拉索振动问题的影响日益显著。在各种振动情况中，风雨激振是拉索风致振动中最强烈的一种，且风雨激振的起振条件容易满足，振幅极大，对桥梁的危害最为严重，因而关于斜拉桥拉索风雨激振的研究得到了国内外学者的广泛重视。
风雨激振是指干燥气候下气动稳定的圆形截面的拉索，在风雨共同作用下，由于水线的出现，改变了拉索的截面形状，使其在气流中失去稳定性，由此发生的一种大幅振动。
2.研究现状
2.1.现场实测
现场观测是最早用于研究风雨激振的手段。它可以获得拉索风雨激振最准确的特征，为验证风洞试验和理论分析研究结果的真实性、可靠性提供宝贵的资料。
Hikami等[1]对日本名港西(MeikoNishi)大桥的实测。20世纪80年代，在日本建造名港西大桥的过程中，发现了比较严重的风雨激振现象，Hikami等选取了其中24根索进行实测，对该桥进行了为期5个月的现场实测，实测内容包括索面的拉索振幅。
Main和Jone[3]对美国Fred Hartman桥的斜拉索风雨激振记录。进行了16个月的现场监测，分析了记录的5000组5分钟时程的斜拉索加速度和气象资料。
陈政清[4]等对洞庭湖大桥的实测。自2001年1月至2004年4月，陈政清在国家自然科学基金资助下，与香港理工大学合作，在岳阳洞庭湖大桥上进行了连续4年的风雨激振观测研究。
通过研究国内外专家对风雨激振现场观测的结果，得出了一些结论：(1) 与拉索振动形态的关系。进入稳定的大幅振动后，其波形犹如甩鞭状，拉索表面会形成振荡的水线，表现为低阶振型。(2) 与环境参数的关系。风雨激振存在起振振动，只在一定风速范围内发生；在无雨情况下，很少观测到风雨激振，而且雨量为小到中雨情况观测到风雨激振次数最多。(3) 与拉索本身参数的关系。风雨激振的振幅大小与拉索的表面材料、长度、风偏角和倾斜方向等参数有关。
2.2.风洞试验
按照水线的模拟方法，研究风雨激振的风洞试验可分为两种类型：人工降雨试验和人工水线试验。
1. 人工降雨试验
人工降雨试验是在风洞内通过人工模拟降雨，提供与实际拉索发生风雨激振相类似的风雨条件，对通过弹簧悬挂在固定支架上的拉索节段模型进行的一种试验形式。
2. 人工水线试验
人工水线试验是在风洞内对带有人工水线的拉索节段模型进行的一种试验形式。根据人工水线与拉索的连接形式和试验的测量内容的不同，人工水线试验可分为：固定人工水线测振试验、固定人工水线测力试验、固定人工水线测压试验和运动人工水线测振试验。
2.3.理论分析
目前关于斜拉索的风雨激振问题形成机理大致可分为如下几类观点：
1. 驰振机理
日本的Hikami与Shiraishi[1]1985年在Meiko.Nishi桥最先观测到风雨激振现象。随后他们通过一系列的人工降雨风洞实验再现了这一现象。他们在实验的基础上初步分析了风雨振的发生机理，认为风雨激振可能有两种机理：一种是Den Hartog驰振机理；另一种是弯扭两个自由度驰振机理。
2. 上水线振荡诱发机理
H.Yamaguchi[6]认为单自由度Den Hartog驰振理论不能解释风雨振的形成机理水线是风雨激振不可缺少的条件，当水线的振荡频率接近于拉索的自振频率时，水线与拉索之间的相互作用导致斜拉索产生负阻尼，引发斜拉索发生大幅振动。Peil, U.& Nahrath, N[8]认为上水线的运动是导致风雨振的主要原因。Seidel等[9]指出当风速大于某个限制，流动不存在转变，这时不会发生风雨激振；发生风雨激振的速度下限是由风偏角和拉索倾斜角决定的。
3. 上水线特定位置致振机理
顾明和杜晓庆[10]建立了三维拉索风雨激振的准二自由度运动方程，气动力系数根据带人工水线三维拉索模型试验得到，分析了水线平衡位置和水线振幅的取值，采用数值求解方法计算了拉索风雨激振振幅，得出了水线特定位置是引起索结构大幅振动的主要因素的结论。
4. 涡激振动机理
Delong Zuo[11]揭示了风雨激振与高风速下干索涡激振动之间的联系，认为风雨激振的内在机理与涡激振动的相同，与降水无关。由于风偏角和拉索倾角的存在使得这种涡激振动不同于经典卡门涡脱，是一种三维涡激振动。
2.4.CFD数值模拟
风工程的研究方法中数值模拟是最近30年在前三种方法的基础上逐步发展起来的，下面的介绍为CFD技术在拉索风雨激振方面的相关研究。
陈文礼和李惠[13]提出物理试验与CFD数值模拟的混合子结构方法，通过与圆柱涡激振动的流固耦合方法结果进行比较，分析了上水线对绕流场特性的影响，然后采用有限元程序ANSYS和计算流体动力学程序CFX对考虑风速剖面的CFRP斜拉索涡激振动进行流固耦合方法的CFD数值模拟。
3.结语与展望
本文参考国内外文献，对斜拉桥拉索风雨激振问题进行了系统总结, 并对今后的研究提出展望。总结如下:
在现场观测和风洞试验方面，未来的研究应更加关注水线的形成及其在风雨激振中的作用，精确测量不同拉索运动状态下的水线形状和位置，为理论分析和数值模拟提供基础。
在理论分析方面，虽然国内外很多学者和专家提出了各种理论模型和数值解析方法分析风雨激振发生机理，但是迄今为止还是没有一种大家公认的对斜拉索风雨激振的发生机理能够完全解释清楚的模型，今后的研究应侧重于风雨激振的轴向流、风场与水线间的气液两相耦合现象以及风场、水线与拉索间的气液固三相耦合现象的研究，对风雨激振机理进行更加深入和精细化的研究。
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关键词：雨水，雨水利用，初期雨水，人工湿地
1.概述
雨水是自然界水循环系统中的重要环节，对调节、补充地区水资源和改善及保护生态环境起着极为关键的作用。在城市范围内，可有目的地采用各种措施对雨水资源进行保护利用，主要包括收集、储存和净化后的直接利用；利用各种人工或自然水体、池、湿地或低洼地对雨水径流实施调蓄、净化和利用，改善城市水环境和生态环境；通过各种人工和自然渗透设施使雨水渗入地下，补充地下水资源。
从广义上讲，陆地上一切形式的水资源利用都是雨水利用，而我们所说的雨水利用是特指有目的地对降雨资源进行收集、调配和利用等过程。城市雨水利用包括雨水的收集、储存、控制并高效利用等过程。雨水用途包括：补充地下水、绿化用水、景观用水、城市杂用（洗车、冲洗道路及建筑物、消防等）、居民杂用、工业用水，深度处理后甚至还可以用作饮用。
由此可见，雨水是一种极有价值的水资源。近年来，一些发达国家城市雨水的资源化和雨水的收集利用技术发展很快。
但是我国在以往的城镇雨水排水工程中主要以排放为主，基本上没有考虑雨水的利用。大量雨水通过管道直接排入水体，这对于中国这个世界上严重缺水的国家来说是一种极大的资源浪费，同时也造成了初期雨水对水体的污染。
随着国家的发展、社会的进步和公民素质的逐步提高，环保理念逐步深入人心，政府对环境污染防治的投入也在逐渐的增加。雨水利用技术在我国一些区域逐渐发展起来。目前国内对雨水的利用主要集中在社区、广场及公共绿地等范围内，对于城市市政雨水的收集与利用工程在国内还处于起步阶段。
2.方案介绍
本文所要论述的雨水利用主要是对市政道路系统径流的雨水以及各细胞社区弃流或外排雨水（本文将这部分雨水通称为“市政雨水”）的收集与利用。
需要强调和说明的是，对于市政雨水，无论是否采取收集利用措施，都必须设置完备的市政雨水的收集与排放系统。我们所讨论的雨水利用，应该是在避免洪涝灾害的发生，保障城市安全的前提下，适当的考虑对市政雨水进行收集与利用。
笔者曾有幸参与了中新天津生态城的市政基础设施方案设计工作，借此文提出该工程在市政雨水收集利用方面的一些粗浅的思路和设计方案，供广大排水专业人员批评指正，以起到抛砖引玉的作用。，雨水利用。
2.1市政雨水渗透、滞蓄利用方案
雨水的收集与利用方式呈多样化，技术经济分析显示，雨水渗透、滞蓄方案设计简单、可操作性强、效果显著。
通过在机非隔离带内设置渗透、滞蓄设施对市政雨水进行控制，达到雨水入渗地下和滞留灌溉等利用目的，其工艺流程如下图。
雨水渗透、滞留工艺流程
本方案成立的前提条件是须在道路两侧设置有隔离带，且宽度尽量不小于3米。这样，可将隔离带设置为雨水渗透、滞蓄沟。在沟内填入工程废弃的混凝土块和适量的炉渣等吸附性较强的土石料，其上铺渗透系数较大的人工拌和土作为植被土，种植适宜在水中生长的水生植物或乔木。在沟内沿途设置雨水收水井，并将收水井井篦高程设置为高于植被土高程且低于路面高程。雨水沿道路径流至沟内，部分雨水可通过沟内渗透性较好的土质渗透到地下，可以对地下水起到补给作用。另外，具有一定吸附性的土石料可以对雨水中所含的污染物等杂质起到一定的吸附作用。随着水量的增加，沟内水位升高至雨水收水井井篦的位置时，雨水可溢流到收水井内，通过雨水管道输送至雨水泵站，经泵站提升后排入人工湿地或其他处理设施。当超过人工湿地接纳容量时，可直接将雨水排入附近的水体。
断面示意图
该方案的优点是可以在快速有效的对雨水进行收集的同时对雨水具有较好渗透和滞蓄作用。既可以有效的利用雨水对地下水资源进行补给，也可以有效的节省绿化用水量。中小雨时，可通过设置在雨水泵站内的中小雨水泵将雨水排入人工湿地或其他处理设施进行净化。该方案同时具有很好的景观效果。
该方案存在以下问题：
①大雨或暴雨时，超过湿地处理容量的雨水无法进入湿地，直接排入天然水体。距离雨水泵站远点的初期雨水在管道内的流行时间较长，当其到达雨水泵站时，可能湿地的处理容量已经饱和，则这部分初期雨水被直接排入天然水体。虽然考虑大量的中期雨水会将初期雨水的污染物浓度起到稀释作用，但可能仍然会对天然水体造成一定程度的污染。
②渗透、滞蓄沟内容易淤积初期雨水中的泥沙等污染物。
2.2市政初期雨水分离、处理方案
降雨初期，雨水溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体，降落地面后，又由于冲刷沥青油毡屋面、沥青混凝土道路、建筑工地等，使得前期雨水中含有大量的有机物、病原体、重金属、油脂、悬浮固体等污染物质。
关于初期雨水中所含污染物及其浓度的统计数据可参见表1、2（由于笔者手头没有国内与此相关的统计数据，故参考了美国的一些相关统计数据。考虑到发展水平、地域环境以及企业和人口素质等因素，笔者认为，国内的相关数据应高于美国）。
表1美国雨水水质统计数据
Tab.1 Rain runoff pollution in USA
关键词：低冲击开发；海绵城市；雨水利用；排水管理；综合利用模式 文献标识码：A
中图分类号：TU99 文章编号：1009-2374（2016）33-0109-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.33.054
随着我国改革开放步伐不断推进，城市化进程明显加速，尤其是近年来施行的“城镇化”战略布局，进一步促进了城市基础建设的发展，但是相应的城市洪涝灾害、雨水径流污染、城市排水污染、水资源面源污染以及水资源匮乏等问题严重制约城镇化发展，对我国城市生态和谐发展提出极大的挑战。为了从根源上解决城市排水管理与水资源匮乏问题，有效提高雨水利用率，节约城市水资源，对城市生态环境进行妥善管理与改善，我国提出了“海绵城市”发展理论，从而通过充分利用雨水资源，解决城市水资源污染与匮乏难题。本文结合城市排水管理和面源污染处理技术的发展趋势，探索了“海绵城市”理论在城市生态和谐规划和建设中的实践应用。
1 低冲击开发雨水模式理论
低冲击开发雨水模式又称为低影响开发雨水模式（Low Impact Development），是20世纪90年代由美国西雅图、波特兰市等城市共同提出的一种城市水资源保护与改善方案。低冲击开发雨水原理是通过设计小规模的、分散的水资源源头控制，从而对城市强降雨所产生的径流、面源污染进行有效处理，并且使开发区实现开发前与开发后的水文环境和循环状态基本相似。低冲击开发雨水模式是一种以城市生态环境为基础，以城市发展与建设为依托，实现雨水径流控制与雨水开发利用的综合管理。
低冲击开发水模式的核心在于如下三点：（1）以城市生态环境为根基，实现城市发展与自然共生；（2）以雨水尤其是暴雨径流源头管理为主，实现雨水资源再利用；（3）充分尊重和利用本地区的地貌特征、水文环境、气候类型等自然特性，尽量减少对本地区的环境扰动与破坏。城市建设是一项源于自然、依赖自然，但又不断改变着自然，对自然进行重新设计的工程。为了保证城市的健康发展，必须实现城市建设与自然发展动态平衡，低冲击开发雨水模式就是尽可能减少城市原有环境的破坏，实现城市雨水资源有效控制与利用。
相关统计数据表明，低冲击开发雨水模式能够有效减少城市暴雨径流的30%～80%，延迟暴雨径流峰值约5～30分钟，从而对城市抗洪防涝，减轻城市排水网络压力，均起到重要作用。相比传统的雨水控制与开发模式，低冲击开发雨水模式更加侧重与自然环境的和谐发展，因此更适合科学发展观的城镇化发展战略，为我国城市生态和谐规划提供重要依据。
2 “海绵城市”理论
“海绵城市”理论源于行业内惯用“海绵”来比喻城市排水及雨水吸附能力，随后采用“海绵”描述城市或土地调整雨水积蓄的能力，因此“海绵城市”概念在学术界得到广泛的应用。尽管对“海绵城市”的定义并不一致，但是“海绵城市”理论的核心思想都是旨在城市的洪涝调节能力。近年来，国家越来越重视“海绵城市”理论的研究与应用探索，先后在2014年和2015年了《海绵城市建设技术指南》《海绵城市试点工程建设指南》等官方文件，大力推动了我国海绵城市的探索与实践。“海绵城市”理论是在低冲击开发雨水模式、水敏感性城市规划等理论基础上发展而来的综合性城市生态规划与建设理论，为城市雨水管理、生态规划与建设、自然发展等提供重要支撑。“海绵城市”理论将城市水环境和水生态作为根基，重点研究基于水环境和水生态的跨地域、跨尺度的城市规划与建设等系统性问题。城市水问题的根本在于水生态环境整体功能的失调，例如大量的雨水没有进入预定的排水网，而是形成城市内涝；水体面源污染问题严重等。因此，“海绵城市”理论不单单关注水资源本身，而是综合考量水资源环境、水生态系统、水资源基础设施、城市排水网络等，并结合多种具体技术指导城市建设。
传统城市建设中雨水处理侧重于雨水单向管理，即雨水过多时通过城市排水系统将城市内涝积水排到周边管渠，甚至直接排放到农村简易沟渠，以牺牲周边地区为代价达到雨水管理目的。雨水过低甚至干旱时，综合利用周边水资源引入、人工降雨等缓解城市水资源匮乏。因此，传统城市雨水管理模式浪费了大量雨水资源，而解决洪涝或干旱问题时，通过周边沟渠的排出与引入，又会增加城市水资源面源污染风险。“海绵城市”在应对城市洪涝和干旱等环境变化时，具有良好的弹性，能够利用各种自然环境的优势，抵消自然环境的劣势。城市雨水过多时海绵城市能将多余的雨水资源吸收、过滤、净化，存储，实现雨水资源再利用；城市干旱时可通过释放存储的雨水资源缓解城市干旱，同时降低城市对周边地区水资源的依赖程度。所以“海绵城市”在处理城市雨水资源方面具有独特优势，通过自然途径和人工基础设施干预，可进一步提高城市防涝抗旱的能力，对城市生态发展具有重要意义。
3 低冲击开发雨水模式在“海绵城市”理论城市规划中的实践
低冲击开发雨水模式与“海绵城市”理论在处理雨水资源方面具有一致性，而且“海绵城市”许多实现的途径必须依靠低冲击开发雨水技术，因此二者对城市规划与建设具有重要影响。自从低冲击开发雨水理论和“海绵城市”理论提出后，我国已经开展了相关技术试点工程，如北京中关村生命科学园、黑龙江哈尔滨群力国家湿地公园、天津桥园湿地系统、秦皇岛滨海生态修复城市海绵系统等，通过试点工程的建设与实施，进一步验证了低冲击开发雨水模式和“海绵城市”理论的正确性和可行性。本小节将结合我国城市规划和建设实际情况，探索基于低冲击开发雨水模式在构建“海绵城市”中的应用。
3.1 城市道路规划
城市道路是城市交通运输的“大动脉”，是城市发展的重要支撑，因此城市道路规划对城市发展具有重要意义。城市道路越来越宽阔，一旦遭遇暴雨，道路面水流量较大，道路及周边垃圾等污染物随雨水流动，极易造成面污染，对城市雨水资源产生影响。另外，暴雨导致城市内涝，道路积水严重，会严重影响城市交通，尤其是在恶劣天气下将会对城市居民带来不便。因此，城市道路规划是关乎城市生态健康发展的关键。
利用低冲击开发雨水模式对城市道路进行规划，在保证城市道路畅通和基本功能的基础上，要加强道路两侧及周边绿化建设，通过建设道路绿地、透水路面、低冲击开发雨水树池等，减少道路雨水流量，增强道路吸收雨水能力。利用道路周边绿化带建设下凹的海绵系统，促进雨水径流进入海绵系统，并对雨水进行过滤、净化和存储。绿地的应用，有效控制了道路雨水污染，从而提高了城市雨水环境和质量。
构建新型透水路面，可提高暴雨径流渗入城市道路海绵系统的能力。透水路面要优先考虑应用在人行道，同时配合使用低冲击开发雨水模式树池，这样可保证暴雨后人行道雨水径流能在较短时间内彻底排干，方便行人雨后行走。在城市道路污染严重的地段，要慎重考虑透水路面的使用，道路海绵系统要强化雨水过滤和净化功能，提高道路污染下雨水的水质。
3.2 城市水系统规划
城市天然雨水常用的净化场地主要有湿地、河塘、湖水等，利用天然水系净化雨水不仅净化效果显著，而且不需要过多人工建筑设施的干预，在城市规划和建设中节约成本。在海绵城市建设中，城市水系统是一项重要的基础性建设。利用城市现有的湿地、河塘、湖水等水系统作为雨水净化场，将城市广场、绿地、公园等建设成具有一定城市雨水存储和过滤功能的雨水滞纳场地，形成完善的城市水系统。
为实现城市水系统的作用，需要从以下三个方面入手：（1）严禁居民或相关单位私自填埋城市低洼河沟和小型池塘，防止因河塘填埋造成城市防洪抗旱功能下降。对于已经填埋的池塘或河沟，应综合考虑城市规划的需求，并结合城市生态发展的实际情况，适当进行填埋恢复及生态重建；（2）突破传统城市规划理念，开放城市广场、公园、绿地等设施的建设，尽量将这些设施与城市水系统构建联系，提高城市广场、绿地、公园等公共场所的雨水吸纳与排水能力，形成城市水系统的重要辅助支撑；（3）充分考虑城市水系统建设与周边生态环境的融合，将城市空间布局、地域环境、雨水管理等因素纳入城市水系统构建条件，在充分利用城市生态环境下推广水系统的构建与利用。
3.3 城市雨水管理规划
从微观角度来看，低冲击开发雨水模式在城市雨水管理中主要是依赖水生态基础设施的建设。以城市河塘来说，要实现雨水管理，首先要将城市雨水径流引入城市河塘，形成城市雨水的汇集区。此外，为保证河塘的蓄水能力，还要确保具有良好的排洪渠道，而且排洪时并不会牺牲周边或农村排水系统。城市河塘还要具备雨水净化能力，这样就形成了雨水吸纳雨水存储雨水净化雨水再利用的良性循环。
在雨水管理规划中要充分利用城市各个地形的优势，达到因地制宜的雨水管理效果。在利用低冲击开发雨水模式进行海绵城市建设的过程中，要充分尊重自然，敬畏自然，良性科学地利用自然，注重自然环境和生态环境的双重保护，实现城市的生态和谐发展。
4 结语
低冲击开发雨水模式和海绵城市理论是城市现代化规划和建设的重要进步，在生态城市的建设和实施具有重要意义。在城市规划中，充分利用低冲击开发雨水模式和海绵城市理论，构建完善的城市雨水管理系统，充分发挥城市雨水在城市水资源管理中的重要作用，为构建生态和谐健康发展的现代化城市提供理论依据。本文通过分析低冲击开发雨水模式在城市规划中的应用，探索了海绵城市建设，为推动我国生态城市建设提供有力支撑。
参考文献
[1] 邹韵.基于低冲击开发理念的城市雨水利用策略研究 [D].哈尔滨工业大学，2013.
[2] 裴古中.低冲击开发技术在城市建设中的应用[J].市 政技术，2014，32（5）.
关键词：南水北调工程 交叉建筑物 洪水 防洪风险
南水北调中线工程是由丹江口水库引水枢纽、输水总干渠和沿途省市供水区组成的大型调水工程，跨江、淮、黄、海四大流域到达天津、北京，线路全长1264km。南水北调中线工程是以解决京津及华北地区用水，缓解水资源紧缺为主要目标[1]。
南水北调中线总干渠沿线河流水系发达，与大小近千条河流交叉。其左侧的太行山区和伏牛山区曾发生过“63.8”和“75.8”两场国内最著名的特大暴雨，因此，中线总干渠如遭遇超标准的特大洪水而使其中任一座交叉建筑物发生失事时，则整个工程就可能受到影响，以致被迫中断运行，并且中线总干渠的走向几乎与所有交叉河流成正交或斜交之势而易受到洪水的冲击。可见，该工程存在许多不确定性和风险因素，特别是引水工程交叉建筑物的综合防洪风险问题，传统的水文计算方法很难解决，简单的概率叠加结果也使许多人怀疑该引水工程的可行性。对该问题一直争论不休，至今尚未达成统一的共识。在南水北调工程即将实施之际，对该问题的认识及评估，已成为工程迫切需要解决的问题之一。
1 防洪风险估算模型的建立
在南水北调工程中线总干渠上，若有n个交叉建筑物，其设计标准分别为P1、P2、…、Pn，在暴雨和洪水同频率的基础上，相应的设计洪水或设计暴雨分别为F1、F2、…、Fn，则整个南水北调中线总干渠因交叉建筑物因超标准洪水出现而中断运行的风 险为
R=P{(F1>FP1)∪(F2>FP2)∪……∪(Fn>FPn)｝
(1)
可见，为了推求上述组合事件的概率，需要各交叉建筑物设计洪水或设计暴雨的n维联合概率密度分布函数f(F1,F2,…,Fn)，以及f(F1,F2),f(F1，F3)，…，f(F1，Fn),f(F2,F3),f(F2，F4)，…，f(F2，Fn),…，等大量2至n-1维的联合概率密度分布函数。由数理统计学可知，在各变量的概率密度分布函数f(F1)，f(F2)，…，f(Fn)均属正态分布或对数正态分布时，其联合概率密度分布函数f(F1，F2，…，Fn)等才可能会有函数表达式。而实际上，水文变量大都是偏态分布，特别是暴雨和洪水。这样当n较大时，在实际水文资料条件下是不可能推求出这些联合概率密度分布函数的。
针对上述情况，20世纪80年代初期开始，人们为了解决多项因素共同作用下的风险计算问题，不得不通过模拟技术求解数值解。由于受到计算能力的限制，最初在保证计算精度的前提下，如何减少计算机时就成为重点考虑的问题。因此，Bourgund U和C G Bucher曾提出重点抽样法ISPUD(importance sampling procedure using design)的模拟技术[2]。而其应用理论主要包括联合概率法、变量构造法和多元极值理论等，其中变量构造法在分析问题前，需要先确定所研究变量的函数表达式，如Jonathan AT曾把区域降雨量表达为其中m、ν是有关参数，xj代表各雨量站的降雨量[3]。多元极值理论的依据是极值点过程理论，其边际分布一般为标准Gumbel分布。实际降雨过程的复杂性，及水文变量非标准Gumbel分布,使变量构造法和多元极值理论的应用，在水文风险计算上受到了很大的限制。为此，朱元NFDA9等人曾探讨过二维复合事件的风险计算模型，并用于分析南水北调中线工程的防洪风险问题[4]。冯平等人也曾研究过暴雨洪水共同作用下的多变量防洪计算问题[5]。
但对于二维情况，依据联合概率理论有
p(F1∪F2)=P(F1)+P(F2)-P(F1∩F2)
(2)
其中
(3)
(4)
及
(5)
式中f(x)和f(y)分别为两个交叉建筑物设计洪水或设计暴雨的概率密度分布函数，按我国的防洪规范二者均采用PearsionⅢ型分布[6]，即
(6)
及
(7)
而f(y/x)是暴雨或洪水的条件概率密度分布函数，它是由两部分决定的：(1)在暴雨或洪水x 条件下，暴雨或洪水y的条件期望值E(y/x)，它决定了这两个暴雨或洪水之间的关系；(2)在给定暴雨或洪水x下，暴雨或洪水y在E(y/x)附近的离散分布情况，它是因下垫面情况、暴雨时空分布等诸多不同因素综合作用的结果，因此由中心极限定理可假定其近似符合正态分布，即
(8)
如果有足够的暴雨或洪水资料，(1)部分可以通过建立这两个暴雨或洪水的相关关系来确定；(2)部分是给定某一暴雨或洪水x下，暴雨或洪水y的条件方差值σy/x，也可以通过实测暴雨或洪水资料估算。
若暴雨或洪水资源有限，或上述正态分布的假定难以保证，可以通过幂变换法等方法把x和y 正态化处理，并且对正态化后资料系列可采用偏峰检验法进行正态化检验[7]。将x和y转换为正态系列x1和y1后，则有
(9)
及
(10)
式(9)和式(10)中：Ex1和Ey1分别是2个交叉河流的暴雨或洪水正态化系列的均值；σx1和σy1分别是其均方差；r1是其相关系数。因此
(11)
两个交叉建筑物因水毁而中断运行的组合风险计算问题，就是求解式(1)～式(5)给出的二维复合随机模型，其中式(3)和式(4)可以通过传统的PearsionⅢ型分布曲线，即通过这2个交叉建筑物的设计防洪标准给出。而式(5)可以采用数值积分方法或Monte Carlo等方法计算。如果采用数值积分方法，式(5)可由下式近似给出：
(12)
式中：m和n分别是概率密度分布函数f(x1)和f(y1/x1)在(x1p,∞)和(y1p,∞)区域的离散区间数。
按照前述分析，对于南水北调中线总干渠上的交叉建筑物，便可以采用逐渐发展起来的风险分析方法，先建立二维复合事件风险组合模型，然后如图1所示，对整个总干渠上不同交叉建筑物的防洪风险进行两两组合，并在第1层组合的基础上，进行第3层、第4层等的逐步组合，最后就可以给出整个引水工程总干渠的防洪风险。
图1 引水工程总干渠的防洪风险估算过程示意
表1 相邻区域年最大24h暴雨系列的相关特征
序号
系列1
系列2
系列长度
相关系数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
滏阳河片
牛河片
铭河一支片
铭河片
沙沟片
南沙河片
七里河片
白马河片
小马河片
李阳河片
河片
午河片
涕河片
槐河片
潴龙河片
河片
滹沱河片
滹沱河片滹沱河—磁河之间坡水区片
磁河片
沙河片
孟良河片
沙河—唐河之间坡水区片
唐河片
曲逆河片
界河片
漕河片
瀑河片
中易水片
北易水片
马头沟片
拒马河片
牛河片
铭河一支片
铭河片
沙沟片
南沙河片
七里河片
白马河片
小马河片
李阳河片
河片
午河片
涕河片
槐河片
潴龙河片
河片
滹沱河片
滹沱河片滹沱河—磁河之间坡水区片
磁河片
沙河片
孟良河片
沙河—唐河之间坡水区片
唐河片
曲逆河片
界河片
漕河片
瀑河片
中易水片
北易水片
马头沟片
拒马河片
北拒马河片
43
43
48
47
46
46
40
40
46
48
41
41
48
43
43
48
48
47
47
48
48
47
47
47
47
40
40
47
43
43
47
0.850
0.754
0.814
0.801
0.885
0.899
0.857
0.888
0.759
0.718
0.796
0.811
0.946
0.914
0.962
0.895
0.610
0.603
0.804
0.591
0.743
0.816
0.852
0.708
0.873
0.835
0.803
0.757
0.785
0.639
0.723
从表1中可以看出，除了铭河、滹沱河、磁河、沙河、唐河、拒马河等流域面积较大水系中某些河流与相邻一致区的暴雨相关程度较小外，各相邻暴雨洪水一致区之间的暴雨相关程度还是很大。上述这些大水系已经单独划分为一个区域，这说明所划分暴雨洪水一致区还是足够细的，基本可以满足计算的需要。
2.3 防洪风险的计算结果 对于引水总干渠河北省段，集水面积大于20km2的主要交叉建筑物设计标准均为100年一遇设计，300年一遇校核，而集水面积小于20km2的一般交叉建筑物设计标准均为50年一遇设计，100年一遇校核。这样，在划分32个暴雨洪水一致区的情况下，需要经过5层逐步组合计算，就可以给出整个南水北调引水总干渠河北省段的防洪风险值，结果如表2所示。
表2 交叉建筑物的防洪风险计算结果
交叉建筑物的标准
暴雨洪水一致区域
主要建筑物
一般建筑物
32
22
16
100年一遇
300年一遇
50年一遇
100年一遇
28.6年一遇
40.8年一遇
28.7年一遇
42.1年一遇
31.2年一遇
44.3年一遇
2.4 不同暴雨洪水一致区的划分对计算结果的影响 为了评估暴雨洪水一致区划分的多少对计算结果的影响，根据太行山迎风区多年暴雨分布资料，还在划分22个及16个暴雨洪水一致区情况下，分别计算了防洪设计标准和校核标准情况下的防洪风险值。从表2给出的结果可以看到，在不同数量暴雨洪水一致区划分的情况下，所得到的防洪风险值虽有一定差异，但仍比较接近。因此，可以说不同数量暴雨洪水一致区的划分对计算结果的影响是可以接受的，这也表明本文给出的方法是合理的。
2.5 成果的分析论证 在本次研究中，估算出南水北调中线工程河北省段在设计标准情况下的防洪风险为30年一遇左右，在校核标准情况下的防洪风险为41年一遇左右。对这一计算结果的合理性及其与实际情况的符合程度，可以从以下几个方面加以论证：
(1)采用太行山迎风区近200年来实际发生的最大洪水与本断面洪水频率计算成果进行对比。在与中线总干渠河北省段交叉的大小河流中，从1794年至今的200多年内，发生接近于300年一遇的特大洪水有4次，其中，1794～1900年之间有1794、1801年两次特大洪水，1901～2000年之间有1963、1996年两次特大洪水；发生接近于100年一遇的特大洪水有7次，其中，1794～1900年之间有1849、1853、1871年3次特大洪水，1901～2000年之间有1917、1939、1963、1996年4次特大洪水。所以，从河北省段近200年来发生的实际特大洪水资料分析可见，发生达到100年一遇和300年一遇量级洪水的重现期大约分别为30年一遇和50年一遇，与本次
计算的风险值比较接近。
(2)用“63.8”洪水的重现期进行对比分析。“63.8”洪水是太行山区20世纪有实测资料以来发生的最大洪水，也是国内外最知名的特大暴雨洪水之一，造成的灾害极为严重。“63.8”这样稀遇的特大暴雨洪水也只是在獐么暴雨中心区域的大小河流，可滏阳河系的河、南沙河、洛河、槐河产生了接近300年一遇的洪水，在涕河、漕河、瀑河、中易水已接近100年一遇，而在其它河流只是接近或低于50年一遇。因此可以推断，在南水北调中线工程全线或河北省段发生“63.8”这样的暴雨和超过100年或300年一遇洪水的机率都是稀遇的，所以，中线总干渠大小交叉工程确定的300年和100年一遇的洪水设防标准是一个较高的标准，应该是非常安全的。
(3)用京广铁路的水毁资料来对比分析中线总干渠交叉工程的防洪风险。由于南水北调中线引水总干渠和京广铁路的走向基本一致，位于其西侧，因此可以通过分析洪水对京广铁路的危害，来间接论证本文的研究结果。京广铁路在1963年以前多次遭遇洪水的破坏，主要原因是：当时铁路桥涵的防洪标准偏低，泄洪规模偏小。1963年洪水后，铁路部门对京广铁路桥逐步进行了改建、扩建。据了解，目前大部分桥孔已达到100年一遇以上的防洪标准。另外，1960年以后，太行山区10多座大型水库和20多座中型水库相继建成，逐步发挥了拦洪削峰的作用。可以预计，今后如果再次遭遇同样规模的洪水，灾情将会比以前减轻。如1996年8月的洪水，滏阳河系的南沙河洪水已接近300年一遇，河、槐河洪水已超过100年一遇，但京广铁路当年遭受破坏较轻，火车没有停运。因此，在现有条件下，只有1963年那样的大洪水才可能对京广铁路能够造成洪水危害。
京广铁路桥的一般设计标准为100年一遇，校核标准为300年一遇，但其桥孔总长均比中线总干渠交叉建筑物泄洪口门宽度小。也就是说遭遇相同流量的洪水时，京广铁路的水毁程度和灾情将比中线总干渠交叉建筑物的水毁程度和灾情严重。因此，考虑到京广铁路安全运行的事实，总干渠河北省段的防洪风险应该是可以承受的，本文给出的结果应该是合理的。
3 结语
本文在文献[4]给出二维复合事件风险组合模型的基础上，提出了通过对不同区域内的防洪风险进行两两组合，逐步给出整个引水总干渠的防洪风险的技术方法。该技术方法巧妙地解决了南水北调中线工程防洪风险计算中的相关性问题，比文献[4]假定全线暴雨特性与某一区域相似，然后通过该区域风险进行线性外推给出全线防洪风险的途径更直观合理，从而找到了一种计算长距离引水工程防洪组合风险的计算方法。并利用河北省段的水文资料，计算了南水北调中线工程总干渠河北省段防洪风险。需要说明的是，本文研究中假定只要交叉建筑物发生了超标准设计洪水，交叉建筑物就会毁坏，总干渠输水就会中断。然而，由于交叉建筑物的校核标准均很高，实际情况并不一定如此，例如对于跨河渡槽、暗渠式交叉建筑物，当遭遇到超标准设计洪水时，毁坏的可能性并不大。因此，南水北调中线工程河北省段的实际防洪风险可能还要小于本文给出的研究结果，这更说明了南水北调中线工程的可行性。另外，本文所提出的评估方法，对于铁路、公路等涉及交叉建筑物的长距离工程的防洪安全性评估都是适用的，具有一定的理论价值。
参 考 文 献：
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［3］Jonathan A Tawn.Estimating probability of extreme sea levels[J].Appl.Statist.，1992,41(1):77-93.
［4］朱元，韩国宏，王钕慈，等.南水北调中线输水工程的交叉建筑 物水毁风险分析[J].水文，1995，(3).
［5］冯平，崔广涛.暴雨洪水共同作用下的多变量防洪计算问题[J].水利学报，2000，(2).
关键词：斜拉桥；拉索；风雨激振
Abstract: from the field observation, wind tunnel test, the theoretical analysis and the CFD simulation four aspects to cable-stayed Bridges of vibration problems and the present study status of generalization and summarized, analyzed the existing research results, the research direction in the future was prospected for relevant researchers reference.
Keywords: cable-stayed bridge; The lasso; Rain excitation
中图分类号：U448.27文献标识码：A 文章编号：
1.引言
斜拉桥是一种由三种基本承载构件，即梁（桥面）、塔和两端分别锚固在塔和梁上的拉索共同承载的结构体系，以其结构受力性能好、跨越能力强、结构造型多姿多彩、抗震能力强及施工方法成熟等特点，而成为现代桥梁工程中发展最快、最具有竞争力的桥型之一，在桥梁工程中得到了越来越多的应用。进入二十世纪90年代以来，随着计算机性能的提高、正交异性桥面板制造工艺的成熟以及施工技术的进步，斜拉桥在世界范围内得到广泛应用，其跨径已经进入以前悬索桥适用的特大跨径范围。目前，世界约建成300多座斜拉桥，作为斜拉桥建设史上里程碑的日本的多多罗大桥（主跨890米）和法国的诺曼底大桥（主跨856米）首次使斜拉桥进入特大跨度桥梁领域。我国斜拉桥建设起步较晚，但发展迅速，自1977年建成重庆云阳桥（主跨76米）以来，目前已建成各类斜拉桥200余座，包括上海杨浦大桥（主跨602米）、南京长江二桥（主跨628米）、南京长江三桥（主跨648米）、香港昂船洲大桥（主跨1018米）等一批大跨度桥梁；2008年6月30日，苏通长江大桥（主跨1088米）正式通车，成为当今世界跨径最大斜拉桥，使斜拉桥跨度突破千米大关。
由于斜拉索质量、刚度和阻尼都很小，随着斜拉桥跨度的增大，拉索振动问题的影响日益显著。在各种振动情况中，风雨激振是拉索风致振动中最强烈的一种，且风雨激振的起振条件容易满足，振幅极大，对桥梁的危害最为严重，因而关于斜拉桥拉索风雨激振的研究得到了国内外学者的广泛重视。
风雨激振是指干燥气候下气动稳定的圆形截面的拉索，在风雨共同作用下，由于水线的出现，改变了拉索的截面形状，使其在气流中失去稳定性，由此发生的一种大幅振动。1984年日本学者Hikami和Shiraishi首次在Meikonishi桥上详细观察到了拉索的风雨激振现象，直径140mm的斜拉索在14m/s风速下振幅值达到275mm。1995年，美国的Fred Hartman桥由于斜拉索的风雨振动导致斜拉索的根部索套开裂。中国的杨浦大桥尾索在风雨共同作用下曾发生强烈振动其最大振幅超过1米，在1994年和1995年曾三次因拉索的振动而导致减振器脱落。洞庭湖大桥在2000年建成以来，发生多次较强烈的风雨激振现象。斜拉索发生大幅振动的危害是显而易见的，会引起拉索的疲劳，在索锚接合处产生疲劳裂纹，破坏索的防腐系统。严重的甚至会引起拉索的失效，而任何一根拉索一旦丧失承载能力，都会引起斜拉桥整体内力的重新分布，导致斜拉桥的整体失稳和破坏，造成严重的安全事故和巨大的经济损失。
2.研究现状
2.1.现场实测
现场观测是最早用于研究风雨激振的手段。它可以获得拉索风雨激振最准确的特征，为验证风洞试验和理论分析研究结果的真实性、可靠性提供宝贵的资料。
日本学者Hikami等对日本名港西(MeikoNishi)大桥的实测。20世纪80年代，在日本建造名港西大桥的过程中，发现了比较严重的风雨激振现象，Hikami等选取了其中24根索进行实测，对该桥进行了为期5个月的现场实测，并总结出了拉索风雨激振的如下特征：拉索仅在下雨情况下才出现大的振幅；只有倾斜方向与风向同向的拉索才会发生风雨激振；拉索风雨激振发生在一定风速范围内；拉索风雨激振的振动频率远小于涡激振动频率，而振幅则远大于拉索涡振的振幅；随着拉索长度的增加，发生风雨激振的拉索振型从低阶到高阶变化。风雨激振发生时拉索振型一般为1-4阶；拉索表面会形成水线，水线会随着拉索的振动而振荡。
Main和Jone对美国Fred Hartman桥的斜拉索风雨激振情况进行了现场监测。监测结果表明：大部分情况是处于无降雨状态，斜拉索振动幅值较小；少部分是在中等降雨情况下，斜拉索可能发生风雨激振，风速范围在4-14.5m/s之间；同时也得出一些与其他学者不一样的特征，在大雨情况下，极少数风速样本点（小于5m/s）伴随较大的加速度响应，不仅风向与中等降雨情况发生很大改变，而且其风向离散性非常大，最大差异将近180°。
Zuo等进一步对Fred Hartman桥的其中一根斜拉索的风雨激振进行了现场监测。这根拉索直径0.194m，长度197.9m，通过现场观测得到斜拉索在2-6阶模态都发生了风雨激振，其中2-4阶模态的振动幅值最大，发生风雨激振的风速段主要集中在5-10m/s，同时也观测到少量10-15m/s发生风雨激振的情况。将风速换成折算风速之后，认为风雨激振是发生在高折算风速的一种涡激振动。
陈政清等于2001年1月至2004年4月对岳阳洞庭湖大桥上进行了连续4年的风雨激振观测研究。监测结果表明：拉索进入稳定的大幅振动后，其波形犹如甩鞭状，可以认为至少在拉索中部一个相当大的范围内每个拉索截面都有几乎相等的振幅，拉索的这种振动形态很接近驰振的特征；降雨是拉索发生大幅风雨激振的必要条件，在无雨的条件下，即使是风速达到20m/s，洞庭湖大桥的拉索也几乎不发生振动，但是风雨激振与降雨强度却无明显的相关性，当降雨几乎停止时，由于拉索上源源不断有雨水流下，拉索仍在大幅振动，即只要有上水线存在，风雨激振就不会停止；在有雨条件下，起振风速约在6m/s―8m/s之间，当风速超过14m/s时，就有较强烈的风雨激振现象，在14m/s―20m/s范围内，振幅随风速增加而增加；靠近桥塔的4#、5#索，其倾角已达70度，也会发生明显的风雨激振。
通过研究国内外专家对风雨激振现场观测的结果，得出了一些结论：(1) 与拉索振动形态的关系。进入稳定的大幅振动后，其波形犹如甩鞭状，拉索表面会形成振荡的水线，表现为低阶振型。(2) 与环境参数的关系。风雨激振存在起振振动，只在一定风速范围内发生；在无雨情况下，很少观测到风雨激振，而且雨量为小到中雨情况观测到风雨激振次数最多。(3) 与拉索本身参数的关系。风雨激振的振幅大小与拉索的表面材料、长度、风偏角和倾斜方向等参数有关。
2.2.风洞试验
按照水线的模拟方法，研究风雨激振的风洞试验可分为两种类型：人工降雨试验和人工水线试验。
1. 人工降雨试验
人工降雨试验是在风洞内通过人工模拟降雨，提供与实际拉索发生风雨激振相类似的风雨条件，对通过弹簧悬挂在固定支架上的拉索节段模型进行的一种试验形式。
Hikami与Shiraish在日本名港西大桥发现风雨激振现象后，随即在风洞试验中重现了该现象，并在试验的基础上初步分析了拉索风雨激振的发生机理，认为拉索风雨激振有两种可能机理：一种是邓哈托驰振机理；另一种是类似裹冰输电线的弯扭两自由度驰振机理。
Matsumoto等也进行了一系列的人工降雨试验，研究了具有一定风向角和倾角的圆柱体在有雨和无雨情况下的气动特性，试图解释拉索风雨激振的机理。
M.Gu等在同济大学TJ-1风洞实验室成功地重现了拉索的风雨激振现象，这在国内尚属首次。通过试验研究了来流风速、拉索倾角和风向角、拉索振动频率、结构阻尼等对风雨激振的影响及拉索空间姿态对上水线位置的影响，测量了拉索风雨激振时的气动阻尼；另外对螺旋线控制拉索风雨激振的有效性进行了试验研究。
2. 人工水线试验
人工水线试验是在风洞内对带有人工水线的拉索节段模型进行的一种试验形式。根据人工水线与拉索的连接形式和试验的测量内容的不同，人工水线试验可分为：固定人工水线测振试验、固定人工水线测力试验、固定人工水线测压试验和运动人工水线测振试验。
固定人工水线试验可研究水线在拉索表面的位置、水线形状和水线大小等参数对拉索风雨激振的影响。可通过测力或表面测压得到带人工水线拉索的气动力与水线位置的相互关系，为进一步的理论分析提供试验依据。运动人工水线测振试验可模拟水线在拉索表面的运动，更真实地模拟实际拉索发生风雨激振时的运动现象，用于研究拉索振动和水线运动之间的耦合关系。
Yamaguchi对带有小圆柱体的大八面体柱体节段进行了一系列测力试验，试验得到了在不同d/D比值(这里d为小圆柱的直径，D为八面体圆柱体的平均直径)时圆柱体的三分力系数随风的攻角的变化规律。虽然Yamaguchi的试验模型与拉索发生风雨激振时的实际情况相差甚远，但得到的结果却使得进一步的理论分析成为了可能。
Matsumot对带人工上水线的圆柱体进行了测振和测压试验。研究了紊流度、上水线位置、风速、风攻角等参数对带人工上水线圆柱体的气动性能的影响，并测得了强迫振动时带人工水线拉索表面的压力分布。Matsumoto认为紊流度的增加可减小发生拉索风雨激振的可能性；人工上水线在某些位置可剧烈地改变拉索的气动性能。
同济大学是国内外较早进行拉索人工水线试验研究的科研机构之一。刘慈军等通过一系列固定人工水线测振风洞试验，研究了水线在拉索风雨激振中的作用，分析了风向角、拉索质量、拉索振动频率、拉索结构阻尼及St数等参数对拉索风雨激振的影响。彭天波在风洞中采用测力天平测得了带固定人工水线拉索节段模型在不同风攻角时的气动力，进而得到了模型的升力阻力系数随攻角变化的曲线，并对气动力进行了谱分析。吕强设计了大小不同的两种形状的人工水线，通过测力天平得到固定人工水线拉索模型的气动力随上水线位置的变化曲线。黄麟在固定人工水线试验的基础上设计了运动人工水线的试验装置，研究了水线振动与拉索运动之间的耦合关系，分析了风速、水线平衡角和阻尼比等参数对拉索振动的影响，并在频域上比较了固定水线模型与运动水线模型振动的区别。杜晓庆通过拉索表面测压试验，研究了水线位置、风向角、下水线、水线尺寸和风速等参数的影响，并且得到各种参数下上水线表面的风压分布规律，通过表面压力的积分得到了带固定人工水线三维拉索的气动力和水线上的气动力。
哈尔滨工业大学的李惠，陈文礼研究了一套实时监测斜拉索风雨激振时其表面水线特征的超声波测厚系统，进行斜拉索风雨激振风洞试验，分析不同风速下斜拉索的上水线状态，研究了上水线几何特征与斜拉索风雨激振之间的关系，揭示斜拉索风雨激振与上水线振荡频率、振动幅值、平衡位置和相位之间的相关性。
通过分析不同研究者人工模拟降雨风洞试验的成果，可以得到一些共同点：风雨激振风速一般为6-18m/s，雨量一般为小到中雨，通常发生风雨激振的斜拉索是沿风向向下的方向，拉索直径一般为100-200mm，下水线对风雨激振的影响较小；斜拉索风雨激振主要发生在面内，也存在一个面外分量，风雨振动的频率一般为0.6-3.4Hz，在斜拉索表面形成上下两条水线，沿索表面向下流动，上水线沿斜拉索模型环向振荡，振荡频率等于模型的自振频率。
拉索风雨激振现象机理非常复杂，受各种因素影响，例如：拉索倾角、来流风速、来流方向、来流紊流度、拉索的振动频率、拉索阻尼、降雨量、拉索线质量等。现场实测虽然能获得拉索风雨激振最真实的特征，但无法对各种影响因素进行参数分析。为系统研究风雨激振的机理，风洞试验可以重现风雨激振的一些基本特征，还可研究振动控制措施的有效性。
2.3.理论分析
目前关于斜拉索的风雨激振问题形成机理大致可分为如下几类观点：
1. 驰振机理
日本的Hikami与Shiraishi1985年在Meiko.Nishi桥最先观测到风雨激振现象。随后他们通过一系列的人工降雨风洞实验再现了这一现象。他们在实验的基础上初步分析了风雨振的发生机理，认为风雨激振可能有两种机理：一种是Den Hartog驰振机理；另一种是弯扭两个自由度驰振机理。
2. 上水线振荡诱发机理
H.Yamaguchi在进行带固定人工水线拉索三分力实验基础上，最早进行了理论分析，对于Hikami提出的两个可能的机理，Yamaguchi采用准定常驰振方法进行分析，建立拉索和水线两自由度运动方程。分析认为单自由度Den Hartog驰振理论不能解释风雨振的形成机理水线是风雨激振不可缺少的条件，当水线的振荡频率接近于拉索的自振频率时，水线与拉索之间的相互作用导致斜拉索产生负阻尼，引发斜拉索发生大幅振动，应该把风雨激振作为一个两自由度驰振问题来研究，通过分析发现水线的形状和位置的变化会改变拉索的气动稳定性。
Xu&Wang,Wang&Xu在Yamaguchi的基础上提出单自由度分析模型，将气动力升力表示成拉索竖向运动速度、水线角度和角速度的函数，将拉索速度项移至方程左边（气动阻尼项），右边则剩下水线的运动项，风雨激振变为在水线运动荷载下的受迫振动，但没有考虑拉索运动对水线的振幅和频率的影响。对于移动水线情况，由于水线与拉索以及来流之间的相互作用导致气动阻尼发生交替的变化，从而引发风雨激振。Wilde&Witkowski在Xu&Wang单自由度模型中考虑了水线振荡幅值随风速的变化关系。
Peil, U.& Nahrath, N在Yamaguchi两方程驰振模型的基础上，建立一个三自由度模型，增加了斜拉索顺风向振动进行分析，假设斜拉索受到的气动力矩全部作用到水线上，并且通过实验研究了索结构风雨激振，认为上水线的运动是导致风雨振的主要原因。
Seidel等将水线看作是移动干扰，考虑斜拉索表面存在两条水线，建立了六个耦合方程组，分别表示斜拉索和两条水线横风向和顺风向运动。由于水线的存在，圆柱表面被分成不同压强区域（亚临界和超临界），通过积分得到气动升阻力系数，气动升阻力表示成水线角度的函数。Seidel等指出当风速大于某个限制，流动不存在转变，这时不会发生风雨激振；发生风雨激振的速度下限是由风偏角和拉索倾斜角决定的。
3. 上水线特定位置致振机理
Masumoto对带人工上水线的圆柱进行了测振和测压实验。研究了紊流度、上水线位置、风速、风攻角等参数对该模型的气动性能的影响，并测得强迫振动时带人工水线拉索表面压力分布，提出了上水线在某些位置可剧烈改变拉索的气动性能。
Xu&Wang,Wang&Xu认为对于静止水线情况，拉索大幅值振动的发生是由于水线处于某些特定位置使得拉索产生负的气动阻尼造成的。
国内，顾明和杜晓庆建立了三维拉索风雨激振的准二自由度运动方程，气动力系数根据带人工水线三维拉索模型试验得到，分析了水线平衡位置和水线振幅的取值，采用数值求解方法计算了拉索风雨激振振幅。顾明、黄麟、刘慈军等通过人工水线风洞测振试验研究，得出了水线特定位置是引起索结构大幅振动的主要因素的结论。
4. 涡激振动机理
Delong Zuo揭示了风雨激振与高风速下干索涡激振动之间的联系，认为风雨激振的内在机理与涡激振动的相同，与降水无关。由于风偏角和拉索倾角的存在使得这种涡激振动不同于经典卡门涡脱，是一种三维涡激振动。
5. 轴向流与水线间的气液耦合现象引发振动机理
Masumot提出了轴向流理论，认为拉索上部形成的水线和拉索背风面的轴向流是拉索结构发生振动不稳定的重要因素，轴向涡流与上水线的气液耦合现象是拉索风雨激振的关键所在。
2.4.CFD数值模拟
风工程的研究方法主要有风洞试验、现场测试、理论分析和数值模拟四种，其中数值模拟是最近30年在前三种方法的基础上逐步发展起来的，下面的介绍为CFD技术在拉索风雨激振方面的相关研究。
高仕宁选取雷诺应力(RSM)模型，应用CFX软件分别对位于拉管不同位置的水线和不同尺寸的水线的情况做数值模拟，得出拉管表面压力分布、升力系数、阻力系数的变化规律，并与前人的试验数据进行了对比。李寿英和顾明采用CFX软件对带固定人工水线斜拉索的绕流进行数值模拟，选取两种人工水线，计算了倾角为30°、风攻角为35°时带固定人工水线拉索的阻力系数、升力系数、表面平均压力系数、固定人工水线上的气动力等，并与试验结果进行比较。Rocchi D和Zasso A 选取大涡模拟（LES）模型，使用FLUENT软件，对固定水线位置的拉索进行了模拟，并得出一些有益的结论。陈文礼和李惠提出物理试验与CFD数值模拟的混合子结构方法，通过与圆柱涡激振动的流固耦合方法结果进行比较，分析了上水线对绕流场特性的影响，然后采用有限元程序ANSYS和计算流体动力学程序CFX对考虑风速剖面的CFRP斜拉索涡激振动进行流固耦合方法的CFD数值模拟。
3.结语与展望
本文参考各类文献，对斜拉桥拉索风雨激振问题进行了系统总结, 并对今后的设计研究提出展望。总结如下:
在现场观测和风洞试验方面，未来的研究应更加关注水线的形成及其在风雨激振中的作用，精确测量不同拉索运动状态下的水线形状和位置，为理论分析和数值模拟提供基础。
在理论分析方面，虽然国内外很多学者和专家提出了各种理论模型和数值解析方法分析风雨激振发生机理，但是迄今为止还是没有一种大家公认的对斜拉索风雨激振的发生机理能够完全解释清楚的模型，对设计工作也无决定性的指导意义，今后的研究应侧重于风雨激振的轴向流、风场与水线间的气液两相耦合现象以及风场、水线与拉索间的气液固三相耦合现象的研究，结合桥梁设计、监测对风雨激振机理进行更加深入和精细化的研究。
目前的CFD数值模拟中主要集中于绕流现象和涡激振动的研究，风雨激振的数值模拟主要针对固定水线位置的分析，以下问题有待进一步解决：(1) CFD中风雨（气液）两相流对水线形成过程的研究需要进一步探讨；(2) CFD中风雨条件下与斜拉索的耦合振动（气液固三相）问题需要进一步阐述；(3) 风雨激振的轴向流的数值模拟需要进一步实现；(4) CFD中考虑超长跨斜拉索下垂影响，在风速剖面作用下的风雨激振的现象需要进一步解释。
参考文献：
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探讨了雨洪管理新理念，提出提升中国雨洪管理教育能力的相关措施。通过分析中国雨洪管理教育的必要性和雨洪管理教育的现状，剖析当前雨洪教育管理存在的问题，挖掘提升教育管理的新举措。结合中国发展的实际情况，熟练掌握并运用发达国家城市雨洪管理的经验知识，以自主创新的精神探索适合中国城市雨洪管理的教育模式；构建以人为本的核心理念，牢固的专业知识，“天人合一”的设计理念，并搭建与教育质量保障措施并轨运行的新模式。研究显示，采用良好的教学模式，中国雨洪管理教育能力在新的管理理念引导下必然能稳步提升。
关键词：城市雨洪；内涝灾害；管理教育；能力提升
中图分类号：TU992文献标志码：A文章编号：
10052909（2017）01011504
城市内涝灾害及其伴随的污染已引起了人们广泛关注，中国目前正处于城镇化建设的重要时期，优化管网建设、防止暴雨所致城市内涝是重要的民生工程[1]。然而，频发的城市内涝造成重大的经济损失与人员伤亡极大地威胁到了人们的生命与财产安全[2]。缓解和有效控制雨洪灾害的径流污染是市政工程研究的重要领域，也是一项长期的工作任务。中国人口基数大、人均资源占有量少，是最大的发展中国家，可再生雨水资源利用匮乏，因此，如能充分加以利用，可缓解水资源匮乏的局面[3]。
现阶段，中国雨洪控制与利用的专门人才缺乏。一方面，需要借鉴发达国家先进的治理对策与管理经验；另一方面，需要培养高素质雨洪控制与利用的后继人才，为长期发展奠定厚实的人才基础。鉴于当前城市建设发展迅速内涝频发的问题，加强雨洪控制与利用的新概念教育尤为必要。笔者围绕城市雨洪控制与利用的问题[4]，深度剖析城市雨洪教育问题的现状，提出促进中国城市雨洪管理教育能力提升的具体措施。
一、城市雨洪管理教育现状
随着海绵城市、低影响开发技术、综合雨水资源管理、水敏性城市设计、综合管廊、雨水收集系统等城市建设新理念的不断涌现，传统的城市雨洪控制与利用课程教学内容受到挑战，迫切需要在雨洪管理教育中注入现代元素，促进学科发展和专业人才培养。
中国城市防洪理念的城市规划建设起步较晚。城市雨洪综合管理教育牵涉知识面广、工程实施规模大、管理时间跨度长、外部因素影响多，加之传统的雨水直排理念早已深入人心。雨水综合管理不能简单地理解为雨水集蓄回用、排水防涝，如何克服传统观念、扭转固有思想是雨洪现代管理教育的重要前提。传统的城市建设在城市防洪规划设计方面相对缺乏，在21世纪初中国提出“海绵城市”的新理念，旨在通过城市规划优化，构造具有海绵弹性的城市生态以应对自然灾害。近年来，中国开始地下综合管廊试点城市建设，主要是建设市政管道集中的公共隧道[5]，以达到解决交通拥堵、防震减灾、节约用地、降低雨洪次级伤害的多重效果。在西方发达国家，基于城市防洪理念的城市规划设计建设开始较早，已取得部分成果，值得借鉴。当前，城市雨洪管理新理念在城市规划建设中得到广泛推广，但雨水综合利用新理念在雨洪管理教学中没有得到及时贯彻，因此，雨洪管理教育结合城市规划建设工程实例讲解，能够更好地促进教学理论与实际的有机结合，提升雨洪管理教W质量。在传授专业知识的基础上，将授课内容紧紧地与社会实际相联系，根据社会发展需求培养人才，能够更好地促进专业化人才培养和工科专业教育齐头并进。目前，中国雨洪控制与利用的现代管理实践经验与治理对策相对缺乏，专业人才培养任务紧迫。
二、雨洪管理教育能力提升措施
雨洪管理教育能力提升措施可根据中国城市雨洪管理需要，从雨洪资源化利用的角度出发，统筹雨水资源管理和城市建设发展[6]，提出解决城市地面径流污染的有效途径和雨洪资源综合利用等现代管理理念。应当从城市水文、洪灾影响、管理集成、政策制度、运行维护、经济财务等方面全方位多层次深度剖析中国城市雨洪管理系统，将工程类的专业知识与城市建设实际相结合。主要目的一是强化水工程相关领域的专业知识点与实际建设的对应运用关系；二是结合中国发展的实际情况，熟练掌握并运用发达国家城市雨洪管理的经验知识。
提升中国城市雨洪管理教育能力，应对专业人才培养，笔者认为可采取以下措施：第一，强化雨水回用的资源意识是城市雨洪管理能力提升的重要前提。扭转传统的雨水直排理念应摆在高校专业人才培养的首位，强化雨水回用的资源意识，深化认识雨水回用对缓解水危机、节约水资源、保护水环境的重要作用。第二，坚持“以人为本”的建设理念是城市雨洪管理能力提升的稳固基础。“以人为本”是科学发展观的核心，雨洪管理最终目的是服务于人。第三，培养“天人合一”的设计理念是城市雨洪管理能力提升的有效举措。“天人合一”的雨洪规划设计就是自然与人的和谐共存，雨水从天而降，而最终又回到自然，城市雨洪管理就是让雨水在作用周期循环中对人的伤害降至最低，能够持续不断地带来可观的效益。第四，掌握扎实娴熟的专业知识是城市雨洪管理能力提升的关键。在雨洪管理过程中，水工程专业知识发挥着不可替代的指导功能，高校要进行教育资源的内外整合优化与教学方式的改革创新探索，充分调动学生的学习激情。第五，进行开放包容的技术创新是城市雨洪管理能力提升的不竭动力。实际运用的技术需要结合实践不断创新，以开放包容的心态吸收国外城市雨洪管理的先进经验，以自主创新的精神探索适合中国的城市雨洪管理教育模式。
三、雨洪管理教育能力提升的教学质量保障措施
（一）优化教师知识结构，提高教师教学技能
教师队伍的梯队结构优化和教师个人的教学综合能力提升，是专业化人才培养和提升整体教学实力的首要前提。对于青年教师而言，提高教学技能，积累工程实践经验，是提升整体教学水平的关键[7]。高校工科水工程相关的系列课程，尤其是与城市规划建设相关的课程，都要求授课教师要有丰富的工程实践经验和相对扎实宽广的专业理论知识。“照本宣科”式的教学模式并不能取得良好的教学效果，在专业课程教学过程中，可能会回避许多富含工程技术的知识点，造成学生对后续专业知识学习感觉困难的负面影响。由于授课教师专业知识背景与工程实践经验存在差异性，并不能保证每个教师都具有丰富的实践工程经验，尤其青年教师，但城市雨洪管理教育并不需要每个教师都是工程师，而是需要向学生讲明雨洪管理的理念。青年教师可采用各种多媒体手段（如视频剪辑、微课堂、专家讲座等）以及报班培训等多种形式增强对雨洪管理的认识，弥补工程实践不足的短板。城市雨洪管理教育在中国正处于蓬勃发展阶段，青年教师可通过参与国内外相关学术会议来提高自身雨洪管理教育的能力。青年教师知识结构调整性强，对新理念、新生事物的接受快，对新兴领域学习掌握好，能够较为容易保证教学内容的新颖性，将专业知识与社会动态联系起来。
（二）激发学习兴趣和强化基础课程教学
城市雨洪管理教育课程涉及诸多专业课程，往往安排在本科第四学年学习[8]。但由于学生面临就业、升学、考试等多种问题，忽视了对课程重要性的认识，最终导致学生对城市防洪系列课程掌握不牢，专业素养得不到提升。学生对雨洪管理系列课程的认知程度不够，以及对该类课程的实践经验缺乏，将直接导致学生对该类课程不重视或形成错误评判，因此较难达到预期的教学效果。怎样改变学生的认知，提高学生的学习热情和主观积极性，是城市建设新理念教育背景下人才培养的重要问题之一。
兴趣是最好的老师。引导激发并不断培养学生对专业课程的兴趣对学生掌握专业知识有显著的效果。在学生初次接触专业基础课程时，需要突出专业基础课程在整个专业领域的核心地位，向学生强调专业课程的重要性和必要性，提高学生对专业课程所能创造的的社会价值的认知。学好专业课程对解决城市雨洪灾害等社会热点问题具有重要帮助，也是通过雨水资源化利用缓解中国城市水资源短缺问题的重要知识保障。另外，提高城市防洪教学课程知识的丰富性及其与工程实践的联系性将引起学生的无限关注，极大地增强学生的学习兴趣。学习兴趣的激发与培养对于实践性课程讲授至关重要。引导学生重视基础课程的学习以及加强课堂教学与实践联系对于提升城市雨洪管理教育能力具有重要的意义。总之，授课关键是促使学生听懂、夯实学生专业基础，培养学生浓厚的学习兴趣，保障教学质量。
（三）实际工程案例和现代教学手段协同
对于工科类专业学习而言，理论知识的极大丰富依赖实践的探索。尽管教材理论知识的学习是课堂教学的重点，但提高对这些理论知识在实际生产生活中的运用的认知也尤为重要。通过工程案例分析能使学生清晰认识整个城市内涝的形成机理，并认真思考有效预防或缓解雨洪灾害的有效措施。工程实际案例讲解的内容丰富，往往涉及到多门专业知识课，甚至跨学科，因此，案例分析能够引导学生对新问题的积极思考，提高学生运用所掌握的相关理论知识解决实际工程问题的能力[9]。这些有利于学生综合能力的培养，符合复合型人才培养及质素教育的要求。采用单一的PPT课件展示往往会让学生产生学习疲劳，将现代教学手段运用于课堂，结合计算机模型（包括数学模型和物理模型）的运用，通过虚拟现实三维仿真技术和数值模拟软件进行三维建模计算分析等方法，可以形象展示城市排水和雨水运行系统，演示暴雨条件下的洪水作用结果，让教学内容一目了然。再结合遥感技术、地理信息系统与全球定位系统在城市建设管理中的最新应用，通过这种多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术[10]，更好地捕捉暴雨强度条件下城市水系统运营状况，同时，将城市建设规划的各个方面有效衔接，有利管理的信息化和精细化。“先教师示范、后学生模拟”是工科教学实验的适用流程。课堂教学之后，布置一定的城市规划设计任务，学生可利用计算机进行软件设计或模拟。在教师的督促下，加强学生对雨洪管理的认知，重视理解规划设计所涵盖内容，培养学生运用计算机软件协调处理城市规划中的雨洪管理问题。
随着新型城市雨洪管理理念的不断涌现，中国城市雨洪管理进入了一个由理论探究过度到实施的新阶段，城市雨洪控制与利用的生态设计也从社会走向校园。雨洪管理的示范工程从较大的区域性范围（如城市）到小范围（如校园），都可以作为很好的模拟示范区，来验证雨洪管理新理念的综合效果，提升雨洪管理的教育水平。
（四）创新教学方法和优化教学仪器管理
优化教学内容、加强师生互动、丰富课堂教学方法、加强学生动手能力培养是创新教学的重要内容。传统“粉笔+黑板”教学模式对于工程实践性课程有一定的局限，但仅仅采用多媒体教学，学生
容易出现难以跟上课堂教学进度、知识理解不清晰等问题。结合两种教学模式综合应用尤楸匾。板书教学讲解速度较慢、推到过程清晰，使学生能够紧跟教师思路，在原理推导、公式计算等方面有优势；在城市雨水作用效果演示方面，多媒体教学直观深刻，学生能够快速理解其变化过程大幅提高对知识的掌握程度。构建师生互动的启发式课堂教学，教师提出问题，或是给出部分引导条件，激发学生的自主性探索思考是一项有效的教学模式。在课堂上采用分组讨论，容易发现知识体系中的新问题，随后进行探讨归纳，这种自我归纳总结是熟练掌握知识的重要方法。对于教学仪器的闲置问题，可以将教师的科研项目与学生的竞赛活动及教学实验结合起来，将试验室进一步开放，同时注重仪器使用与维护，既能提高教学仪器的利用率，又可增强学生的动手能力。参考文献：
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Abstract：
The new concept of stormwater management was discussed in this paper， and some measures to improve the ability of stormwater management education （SME） in China were proposed. Through the analysis of the necessity of SME in China and its present situation， the current existing problems and further measures to improve SME were employed. According to the actual situation of China’s development， mastering the experience and knowledge of SME from those developed countries， and exploring a suitable SME model for China with the spirit of independent innovation were needed； establishing the core idea of peopleoriented， a strong professional knowledge， a “harmony” concept between human and nature， and furthermore， forming a running model with education quality assurance measures， were all required. Combined with good teaching models， the ability of SME in China will be improved steadily with new SME ideas.
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