前言：去年我国住建部印发了《海绵城市建设技术指南-低影响开发雨水系统构建 (试行)》(以下简称《指南》)，旨在全国范围内建设“自然积存、自然渗透、自然净化”的“海绵城市”。今天笔者试图从城市水文学的角度，解读一下海绵城市在城市防洪排涝中可能起到的作用。为了辅助理解，本文会从自然情况下的水文过程出发，探讨城市建设对水文过程的负面影响，最后探讨相应治理措施的机理。考虑到不同读者的知识背景和教育水平，笔者将读者预设为初中文化水平，即初中生基本能够看懂本文。文中可能会有一些示意图，比喻等写作手法，请专业人士们轻拍~~
1. 自然植被情况下的水量平衡
首先明确研究对象：某地城乡结合部有一块正方形林地，林地旁边有条小河经过。林地中生长不同种类的植物，包括草类、灌木和乔木等等；林地的表面也不是平坦的，存在一定的低洼地。当林地发生降雨时，一部分降雨会从地面流到河里。我们的研究对象就是那部分从地面流到河里的水量。
我们可以将降雨中的雨滴假想成空降兵，这些空降兵的战斗目标是最快时间内行军到林地中的河流里。假设一大群空降兵在林地上空均匀的空降，每个地方空降的士兵数量相同；实施伞降之后，那些空降兵会面对什么样的命运呢？开一下脑洞：
战死沙场：由于种种原因，空降兵会发生一定程度的减员，包括被敌军杀死、被杀俘等战斗减员，以及降落伞故障死亡、挂在树上等非战斗减员。
战败被俘：一部分空降兵会在地面遭遇敌方士兵，如果空降兵的数量大于敌兵，空降兵会战胜脱困；如果空降兵数量小于敌兵，空降兵将会不幸战败被俘。
落入陷阱：林地地面上有一些深坑之类的陷阱，一些空降兵落地后直接被陷阱困住直到战斗结束。落入陷阱与战败被俘的区别是，落入陷阱后还有可能逃脱，而被俘后逃脱概率较小。
胜利逃亡：如果空降兵数量足够多，总有一部分空降兵顺利降落地表，沿着地表行进至河流中。在本文中，这部分“胜利逃亡”的空降兵是我们的主要研究对象。
Fig.1 自然植被覆盖情况下空降兵分布示意图 (Modified from Growth and Water Resources EPA )
现在问题来了，如果空降了100个空降兵，有多少能够胜利逃亡到指定地点呢？根据U.S. EPA(美国环保局)的一项调查显示，在自然状况下只有10个空降兵可以通过地表到达指定地点，剩下的空降兵都损耗在空降后的行军过程中。
图2 自然植被覆盖情况下空降兵分布数量 (Modified from Growth and Water Resources EPA )
在实际生活中，我们不仅关注多少空降兵可以到达指定地点，同时也关心空降兵们的到达时间。也就是说，我们不仅关注“数量”，也关注“时间”。首先，由于林地各处的情况不同，空降兵的行军速度不同；其次，每个空降兵距离集合地点的距离也不同，如果空降兵们同时出发，我们在集合点观察，每小时有多少空降兵到达集结点呢？
由于产汇流计算过程非常复杂，笔者在这里直接用实际数据来讲解。图3是一个实际情况中的雨水径流过程图。根据我们的假设，如果飞机投放三次空降兵之后，空降兵们开始从不同地点以不同速度向制定目标前进，每小时到达指定地点的空降兵数量先升后降，存在一个极大值，称之为洪峰(Peak)。由于本文考虑的是城市防洪排涝，我们重点关注空降兵到达数量的最大值以及这个最大值出现的时间，也就是图3中的洪峰流量和峰现时间。
图3 自然状况下的降雨径流过程线 (Modified from Hydrology & Hydraulics )
到现在为止，笔者已经介绍了自然状况下水文过程的几大要点，包括：
水量平衡地表径流量雨水径流过程线本文的第二部分会主要分析这片林地城市化之后对水文过程的负面影响，然后第三部分会分析如何解决这些负面影响。这三部分完成后，笔者期望读者们能够从机理上理解海绵城市的着眼点以及实现方法。
