海绵地质体与排水连通的城市海绵结构体的构建方法及系统与流程

本发明涉及城市海绵结构体技术领域，特别涉及一种海绵地质体与排水连通的城市海绵结构体的构建方法及系统。

背景技术：

随着中国城镇化发展和城市内涝问题的凸显，国家重视海绵城市建设，并出台了一系列相关政策文件。《国务院办公厅关于推进海绵城市建设的指导意见》(国办发[2015]75号)中指出，“海绵城市是指通过加强城市规划建设管理，充分发挥建筑、道路和绿地、水系等生态系统对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用，有效控制雨水径流，实现自然积存、自然渗透、自然净化的城市发展方式”。

现有海绵城市的主要技术框架是，通过绿化、渗水路面材料(包括渗水地面砖、渗水混泥土等)直接过滤并汇集雨水至地下土体或沟渠中，以消除降雨给地面带来的积水灾害，为城市排水、防洪、改善降雨环境下的城市交通等提供支撑。

影响海绵城市效能主要包括三部分：(1)城市地表海绵结构,即城市地表的连通性及汇水能力；(2)城市地质体海绵结构，即可渗水的地质体；(3)城市排水连通结构，即能够将汇水有效连通到特定的地质体海绵结构、排水管网、沟渠、河湖等。

从现有海绵城市的主要技术框架来看，这种体系中的排水连通结构只是孤立的，没有针对汇水能力与地质体海绵结构、排水管网、沟渠、河湖等之间建立有机的空间关联，会出现汇集的雨水量与通过连通结构连接的特定海绵结构体消纳雨水能力不匹配，无法充分发挥海绵结构体的性能。只有全面基于城市地表海绵结构、城市地质体海绵结构、城市排水连通结构三位一体所构建的城市海绵结构体，才能真正发挥海绵城市的价值与作用。

技术实现要素：

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种海绵地质体与排水连通的城市海绵结构体的构建方法及系统。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种海绵地质体与排水连通的城市海绵结构体的构建方法，包括如下步骤：

步骤s1，获取基于城市地表海绵结构、城市地质体的海绵地质体与非海绵地址结构的数据，并进行三维海绵地质体建模；

步骤s2，针对不同类型的城市地面，生成其对应位置地下的三维海绵地质体模型以及相邻周边所存在的优质三维海绵地质体模型；

步骤s3，根据所述地下的三维海绵地质体模型以及相邻周边所存在的优质三维海绵地质体模型，结合该城市的排水连通结构，分类构建智能化城市海绵体模型。

进一步，在所述步骤s1中，

所述城市地表海绵结构包括：地表绿化海绵结构、地表路面海绵结构、地表场地海绵结构；

所述城市地质体海绵结构包括：

(1)a类海绵地质体结构：海绵地质层大面积裸露于地表，且总体积大、连通性好；

(2)b类海绵地质体结构，海绵地质层部分裸露于地表，但是其总体积小或连通性差；

(3)c类海绵地质体结构，海绵地质层大部分埋于地表以下。

进一步，在所述步骤s3中，所述城市的排水连通结构，包括：

(1)水平渗水连通结构：在地面之下铺设渗水材料或土工渗水材料，构建水平渗水连通结构；

(2)竖直渗水连通结构：在地面之下布设土工织物，构建竖直渗水连通结构。

进一步，在所述步骤s3中，根据所述城市地表海绵结构、城市地质体海绵结构和城市的排水连通结构的不同类型，包括如下步骤：

(1)对于城市地表海绵结构和海绵地址层结构，构建城市地表海绵结构；

(2)对于城市地表海绵结构、竖直渗水连通结构和地下海绵地质层结构，则在地表与地下海绵地质层结构之间建设数值渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(3)对于城市地表海绵结构、水平渗水连通结构和海绵地质层结构，则构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(4)对于城市地表海绵结构、水平渗水连通结构、竖直渗水连通结构和地下海绵地质层结构，则建设竖直渗水连通结构，并连通到地下海绵地质层结构，构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(5)对于城市地表海绵结构、地表水有向汇流体系、水平渗水连通结构、地下海绵地质层结构，则建设地表水有向汇流体系，构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(6)对于城市地表海绵结构、地表水有向汇流体系、水平渗水连通结构、竖直渗水连通结构、地下海绵地质层结构，则建设地表水有向汇流体系，在汇水的积水区与地下海绵地质层结构之间建设竖直渗水连通结构，构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(7)对于城市地表海绵结构、地表水有向汇流体系、排水管网河渠，则建设地表水有向汇流体系，在汇水的积水区与地下海绵地质层结构之间建设竖直渗水连通结构，构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构。

本发明的实施例提供一种海绵地质体与排水连通的城市海绵结构体的构建系统，包括：三维海绵地质体建模模块、地质体模型生成模块、智能化城市海绵体模型构建模块，其中，

所述三维海绵地质体建模模块用于获取基于城市地表海绵结构、城市地质体的海绵地质体与非海绵地址结构的数据，并进行三维海绵地质体建模；

所述地质体模型生成模块用于针对不同类型的城市地面，生成其对应位置地下的三维海绵地质体模型以及相邻周边所存在的优质三维海绵地质体模型；

所述智能化城市海绵体模型构建模块用于根据所述地下的三维海绵地质体模型以及相邻周边所存在的优质三维海绵地质体模型，结合该城市的排水连通结构，分类构建智能化城市海绵体模型。

进一步，所述城市地表海绵结构包括：地表绿化海绵结构、地表路面海绵结构、地表场地海绵结构；

所述城市地质体海绵结构包括：

(1)a类海绵地质体结构：海绵地质层大面积裸露于地表，且总体积大、连通性好；

(2)b类海绵地质体结构，海绵地质层部分裸露于地表，但是其总体积小或连通性差；

(3)c类海绵地质体结构，海绵地质层大部分埋于地表以下。

进一步，所述城市的排水连通结构，包括：

(1)水平渗水连通结构：在地面之下铺设渗水材料或土工渗水材料，构建水平渗水连通结构；

(2)竖直渗水连通结构：在地面之下布设土工织物，构建竖直渗水连通结构。

进一步，所述智能化城市海绵体模型构建模块根据所述城市地表海绵结构、城市地质体海绵结构和城市的排水连通结构的不同类型，包括：

(1)对于城市地表海绵结构和海绵地址层结构，构建城市地表海绵结构；

(2)对于城市地表海绵结构、竖直渗水连通结构和地下海绵地质层结构，则在地表与地下海绵地质层结构之间建设数值渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(3)对于城市地表海绵结构、水平渗水连通结构和海绵地质层结构，则构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(4)对于城市地表海绵结构、水平渗水连通结构、竖直渗水连通结构和地下海绵地质层结构，则建设竖直渗水连通结构，并连通到地下海绵地质层结构，构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(5)对于城市地表海绵结构、地表水有向汇流体系、水平渗水连通结构、地下海绵地质层结构，则建设地表水有向汇流体系，构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(6)对于城市地表海绵结构、地表水有向汇流体系、水平渗水连通结构、竖直渗水连通结构、地下海绵地质层结构，则建设地表水有向汇流体系，在汇水的积水区与地下海绵地质层结构之间建设竖直渗水连通结构，构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(7)对于城市地表海绵结构、地表水有向汇流体系、排水管网河渠，则建设地表水有向汇流体系，在汇水的积水区与地下海绵地质层结构之间建设竖直渗水连通结构，构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构。

根据本发明实施例的海绵地质体与排水连通的城市海绵结构体的构建方法及系统，具有以下有益效果：

1.本发明是建立在海绵地质体精细建模基础上的海绵城市建设体系。

2.本发明基于不同地表对应的海绵地质层空间分布特点，采取针对性方案进行城市海绵体优化结构体系建设。

3.本发明基于城市地表海绵结构、城市地质体海绵结构与城市排水连通结构三结构的模式，进行城市海绵体的结构化建设。

4.本发明提出了一种通过城市地表海绵结构、海绵地质层结构一体化，构建城市海绵体综合结构的方法。

5.本发明提出了一种通过城市地表海绵结构、竖直渗水连通结构以及地下海绵地质层结构一体化，构建城市海绵体综合结构的方法。

6.本发明提出了一种通过城市地表海绵结构、水平渗水连通结构以及海绵地质层结构一体化，构建城市海绵体综合结构的方法。

7.本发明提出了一种通过城市地表海绵结构、水平渗水连通结构、竖直渗水连通结构以及地下海绵地质层结构一体化，构建城市海绵体综合结构的方法。

8.本发明提出了一种通过城市地表海绵结构、地表水有向汇流、水平渗水连通结构以及海绵地质层结构一体化，构建城市海绵体综合结构的方法。

9.本发明提出了一种通过城市地表海绵结构、地表水有向汇流、水平渗水连通结构、竖直渗水连通结构以及地下海绵地质层结构一体化，构建城市海绵体综合结构的方法。

10.本发明提出了一种通过城市地表海绵结构、地表水有向汇流以及排水管网河渠一体化，构建城市海绵体综合结构的方法。

11.本发明可用于海绵城市、城市园林绿化、城市广场的规划、设计、建设等领域。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的海绵地质体与排水连通的城市海绵结构体的构建方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的基于排水连通结构与海绵地质体的城市海绵结构体组成框架图；

图3为根据本发明实施例的城市地质体海绵结构分类示意图；

图4为根据本发明实施例的基于排水连通结构与海绵地质体的城市海绵结构体建设方法的基本流程图；

图5(a)至(c)为根据本发明实施例一的地质体海绵结构三维空间连通模型的竖直切面图、设计示意图和施工流程图；

图6(a)至(d)为根据本发明实施例二的地质体海绵结构三维空间连通模型的竖直切面图、设计示意图和施工流程图；

图7(a)至(d)为根据本发明实施例三的地质体海绵结构三维空间连通模型的竖直切面图、设计示意图和施工流程图；

图8(a)至(e)为根据本发明实施例四的地质体海绵结构三维空间连通模型的竖直切面图、设计示意图和施工流程图；

图9(a)至(e)为根据本发明实施例五的地质体海绵结构三维空间连通模型的竖直切面图、设计示意图和施工流程图；

图10(a)至(f)为根据本发明实施例六的地质体海绵结构三维空间连通模型的竖直切面图、设计示意图和施工流程图；

图11(a)至(d)为根据本发明实施例七的地质体海绵结构三维空间连通模型的竖直切面图、设计示意图和施工流程图；

图12为根据本发明实施例的海绵地质体与排水连通的城市海绵结构体的构建系统的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明实施例提供的海绵地质体与排水连通的城市海绵结构体的构建方法，具体流程如下：首先基于城市地质体的海绵地质体部分与非海绵地质体部分进行三维海绵地质体建模，然后针对不同类型的城市地面(包括而不局限于草地、路面、场地等)，确定其对应位置地下的三维海绵地质体模型以及相邻周边所存在的优质三维海绵地质体模型，在此基础上结合地形自然汇水、水平排水材料、竖直排水材料来构建雨洪连通结构，来分类构建智能化城市海绵体，实现雨洪通过城市地面结构、雨洪连通结构、海绵地质体，以及排水管网、渠道、水库、湖泊、池塘等进行雨洪滤、排、蓄综合体系建设的方法及用途。

如图1所示，本发明实施例的海绵地质体与排水连通的城市海绵结构体的构建方法，包括如下步骤：

步骤s1，获取基于城市地表海绵结构、城市地质体的海绵地质体与非海绵地址结构的数据，并进行三维海绵地质体建模。

在本步骤中，参考图2，城市地表海绵结构包括：地表绿化海绵结构、地表路面海绵结构、地表场地海绵结构。

依据城市地质体海绵结构中海绵地质层在地表的裸露情况以及其自身的整体连通性，将海绵地质层分为三类,如附图3所示。1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)。

城市地质体海绵结构包括：

(1)a类海绵地质体结构：海绵地质层大面积裸露于地表，且总体积大、连通性好；

(2)b类海绵地质体结构，海绵地质层部分裸露于地表，但是其总体积小或连通性差；

(3)c类海绵地质体结构，海绵地质层大部分埋于地表以下。

步骤s2，针对不同类型的城市地面，生成其对应位置地下的三维海绵地质体模型以及相邻周边所存在的优质三维海绵地质体模型；

步骤s3，根据地下的三维海绵地质体模型以及相邻周边所存在的优质三维海绵地质体模型，结合该城市的排水连通结构，分类构建智能化城市海绵体模型。

在本发明的一个实施例中，城市的排水连通结构，包括：

(1)水平渗水连通结构：主要是在草地、路面、场地等地面之下铺设砂石等渗水材料或土工渗水材料，构建水平渗水连通结构。

(2)竖直渗水连通结构：主要是在草地、路面、场地等地面之下布设竖向的砂石井或排水板等土工织物等，构建竖直渗水连通结构。

在步骤s3中，参考图4，根据城市地表海绵结构、城市地质体海绵结构和城市的排水连通结构的不同类型，包括如下步骤：

(1)对于城市地表海绵结构和海绵地址层结构，构建城市地表海绵结构；

(2)对于城市地表海绵结构、竖直渗水连通结构和地下海绵地质层结构，则在地表与地下海绵地质层结构之间建设数值渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(3)对于城市地表海绵结构、水平渗水连通结构和海绵地质层结构，则构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(4)对于城市地表海绵结构、水平渗水连通结构、竖直渗水连通结构和地下海绵地质层结构，则建设竖直渗水连通结构，并连通到地下海绵地质层结构，构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(5)对于城市地表海绵结构、地表水有向汇流体系、水平渗水连通结构、地下海绵地质层结构，则建设地表水有向汇流体系，构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(6)对于城市地表海绵结构、地表水有向汇流体系、水平渗水连通结构、竖直渗水连通结构、地下海绵地质层结构，则建设地表水有向汇流体系，在汇水的积水区与地下海绵地质层结构之间建设竖直渗水连通结构，构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(7)对于城市地表海绵结构、地表水有向汇流体系、排水管网河渠，则建设地表水有向汇流体系，在汇水的积水区与地下海绵地质层结构之间建设竖直渗水连通结构，构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构。

基于排水连通结构与海绵地质体的城市海绵结构体建设方法，其流程为：

1.勘察分析阶段

(1)针对需要建设海绵城市的区域，采集相关地质钻孔、地质调查资料等。

(2)基于上一步骤的成果，将地层分为可渗水的海绵地质层与不渗水的非海绵地质层两大类，进行地质三维建模，得到地质体海绵结构三维模型及空间连通模型。

2.设计阶段

基于上一步骤得到的地质体海绵结构三维模型及空间连通模型，按照城市地质体海绵结构的三种分类，分为七类模式进行海绵城市的精准设计。

(1)基于勘察阶段所确认建设区域为a类海绵地质体结构的，按照“城市地表海绵结构+海绵地质层结构”思路进行海绵城市工程方案设计。即在海绵地质层之上直接铺设城市地表海绵结构。

(2)基于勘察阶段所确认建设区域为a类海绵地质体结构的，且其海绵地质层在地表裸露部分分布不均匀时，按照“城市地表海绵结构+水平渗水连通结构+海绵地质层结构”思路进行城市海绵工程方案设计。即海绵地质层之上从下到上依次铺设水平渗水连通结构、城市地表海绵结构，使渗水能力更加均匀。

(3)基于勘察阶段所确认建设区域为非a类海绵地质体结构的，按照“城市地表海绵结构+竖直渗水连通结构+海绵地质层结构”进行海绵城市工程方案设计。即在海绵地质层和地表之间布设竖直渗水连通结构，然后在地表铺设城市地表海绵结构，使城市地表海绵结构与海绵地质层通过竖直渗水连通结构进行连通。

(4)基于勘察阶段所确认建设区域为非a类海绵地质体结构的，且该区域存在b类海绵地质体结构时，按照“城市地表海绵结构+水平渗水连通结构+竖直渗水连通结构+海绵地质层结构”思路进行城市海绵工程方案设计。即在海绵地质层和地表之间布设竖直渗水连通结构，然后依次从下到上铺设水平渗水连通结构和城市地表海绵结构，使水平渗水连通结构与海绵地质层通过竖直渗水连通结构进行连通，水平渗水连通结构的作用在于使渗水能力更加均匀。

(5)基于勘察阶段所确认建设区域为非a类海绵地质体结构的，且该区域可以进行地形改造使其具有汇水能力以及汇水最终目标区与a类海绵地质体结构能够有效连通，按照“城市地表海绵结构+地表水有向汇流体系+水平渗水连通结构+地下海绵地质层结构”思路进行城市海绵工程方案设计。即通过地表水有向汇流体系将汇水引导至a类海绵地质体结构区域，再通过水平渗水连通结构使得汇水与地下海绵地质层结构实现连通。

(6)基于勘察阶段所确认建设区域为非a类海绵地质体结构的，且该区域可以进行地形改造使其具有汇水能力以及汇水最终目标区与较优的非a类海绵地质体结构(即其集中布置竖直渗水连通结构的成本相对较低)能够有效连通，按照“城市地表海绵结构+地表水有向汇流+水平渗水连通结构+竖直渗水连通结构+地下海绵地质层结构”思路进行城市海绵工程方案设计。即通过地表水有向汇流体系将汇水引导至较优的非a类海绵地质体结构区域，集中布置竖直渗水连通结构，使得汇水与较优的非a类海绵地质体结构中地下海绵地质层结构实现连通。

(7)基于勘察阶段所确认建设区域可以进行地形改造使其具有汇水能力以及汇水最终目标区与排水管网、沟渠、河湖等排水通道能够有效连通，视条件按照“城市地表海绵结构+地表水有向汇流+排水管网、沟渠、河湖等”思路进行城市海绵工程方案设计。即通过地表水有向汇流将地表积水与排水管网、沟渠、河湖等之间直接进行连通。

3.施工阶段

基于上一步骤得到的7类设计成果，分别按照相应的7类流程进行海绵城市的综合施工。

(1)按照“城市地表海绵结构+海绵地质层结构”设计方案进行施工，基本施工流程为：

在地表上直接建设地表海绵结构。

(2)按照“城市地表海绵结构+水平渗水连通结构+海绵地质层结构”设计方案进行施工，基本施工流程为：

①建设水平渗水连通结构；

②建设城市地表海绵结构。

(3)按照“城市地表海绵结构+竖直渗水连通结构+地下海绵地质层结构”设计方案进行施工，基本施工流程为：

①在地表与地下海绵地质层结构之间建设竖直渗水连通结构；

②建设城市地表海绵结构。

(4)按照“城市地表海绵结构+水平渗水连通结构+竖直渗水连通结构+地下海绵地质层结构”设计方案进行施工，基本施工流程为：

①建设竖直渗水连通结构，并连通到地下海绵地质层结构；

②建设水平渗水连通结构；

③建设城市地表海绵结构。

(5)按照“城市地表海绵结构+地表水有向汇流体系+水平渗水连通结构+地下海绵地质层结构”设计方案进行施工，基本施工流程为：

①建设地表水有向汇流体系，即修正地形使其能够实现自然汇流；

②建设水平渗水连通结构；

③建设城市地表海绵结构。

(6)按照“城市地表海绵结构+地表水有向汇流+水平渗水连通结构+竖直渗水连通结构+地下海绵地质层结构”设计方案进行施工，基本施工流程为：

①建设地表水有向汇流体系，即修正地形使其能够实现自然汇流；

②在汇水的积水区与地下海绵地质层结构之间建设竖直渗水连通结构；

③建设水平渗水连通结构；

④建设城市地表海绵结构。

(7)按照“城市地表海绵结构+地表水有向汇流+排水管网、沟渠、河湖等”设计方案进行施工，基本工艺流程为：

①建设地表水有向汇流体系，即修正地形使其能够实现自然汇流；

②建设城市地表海绵结构。

如图12所示，本发明实施例的海绵地质体与排水连通的城市海绵结构体的构建系统，包括：三维海绵地质体建模模块1、地质体模型生成模块2、智能化城市海绵体模型构建模块3。

具体地，三维海绵地质体建模模块2用于获取基于城市地表海绵结构、城市地质体的海绵地质体与非海绵地址结构的数据，并进行三维海绵地质体建模。

在本发明的一个实施例中，三维海绵地质体建模模块2用于获取基于城市地表海绵结构、城市地质体的海绵地质体与非海绵地址结构的数据，并进行三维海绵地质体建模；

地质体模型生成模块2用于针对不同类型的城市地面，生成其对应位置地下的三维海绵地质体模型以及相邻周边所存在的优质三维海绵地质体模型；

智能化城市海绵体模型构建模块3用于根据地下的三维海绵地质体模型以及相邻周边所存在的优质三维海绵地质体模型，结合该城市的排水连通结构，分类构建智能化城市海绵体模型。

在本发明的一个实施例中，城市的排水连通结构，包括：

(1)水平渗水连通结构：在地面之下铺设渗水材料或土工渗水材料，构建水平渗水连通结构；

(2)竖直渗水连通结构：在地面之下布设土工织物，构建竖直渗水连通结构。

具体地，智能化城市海绵体模型构建模块3根据城市地表海绵结构、城市地质体海绵结构和城市的排水连通结构的不同类型，包括：

(1)对于城市地表海绵结构和海绵地址层结构，构建城市地表海绵结构；

(2)对于城市地表海绵结构、竖直渗水连通结构和地下海绵地质层结构，则在地表与地下海绵地质层结构之间建设数值渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(3)对于城市地表海绵结构、水平渗水连通结构和海绵地质层结构，则构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(4)对于城市地表海绵结构、水平渗水连通结构、竖直渗水连通结构和地下海绵地质层结构，则建设竖直渗水连通结构，并连通到地下海绵地质层结构，构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(5)对于城市地表海绵结构、地表水有向汇流体系、水平渗水连通结构、地下海绵地质层结构，则建设地表水有向汇流体系，构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(6)对于城市地表海绵结构、地表水有向汇流体系、水平渗水连通结构、竖直渗水连通结构、地下海绵地质层结构，则建设地表水有向汇流体系，在汇水的积水区与地下海绵地质层结构之间建设竖直渗水连通结构，构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构；

(7)对于城市地表海绵结构、地表水有向汇流体系、排水管网河渠，则建设地表水有向汇流体系，在汇水的积水区与地下海绵地质层结构之间建设竖直渗水连通结构，构建水平渗水连通结构，构建城市地表海绵结构。

下面结合实施例一至七，对本发明实施例的海绵地质体与排水连通的城市海绵结构体的构建方法及系统进行说明。

实施例1：海绵地质层在地表裸露部分分布均匀的a类海绵地质体结构的海绵结构体建设方法及流程

1.适用条件

适用于所有的城市地面类型，包括而不局限于公园、广场、小区、道路等的草地、路面、场地等。

2.勘察分析阶段

(1)针对需要建设海绵城市的区域，采集相关地质钻孔、地质调查资料等。

(2)基于上一步骤的成果，将地层分为可渗水的海绵地质层与不渗水的非海绵地质层两大类，进行地质三维建模，得到地质体海绵结构三维空间连通模型，其竖直切面示意图如下图5(a)所示。

3.设计阶段

基于上一步骤得到的地质体海绵结构三维空间连通模型，确认建设区域为a类海绵地质体结构，且其海绵地质层在地表裸露部分分布均匀，从而按照“城市地表海绵结构+海绵地质层结构”思路进行海绵城市工程方案设计。

即在海绵地质层之上直接铺设城市地表海绵结构，就可以实现地表水通过地表海绵结构直接向海绵地质层渗透和储蓄。设计示意图如下图5(b)所示。

4.施工阶段

在地表上直接建设地表海绵结构。施工流程如下图5(c)所示。

实施例2：海绵地质层在地表裸露部分分布不均匀的a类海绵地质体结构的海绵结构体建设方法及流程

1.适用条件

适用于所有的城市地面类型，包括而不局限于公园、广场、小区、道路等的草地、路面、场地等。

2.勘察分析阶段

(1)针对需要建设海绵城市的区域，采集相关地质钻孔、地质调查资料等。

(2)基于上一步骤的成果，将地层分为可渗水的海绵地质层与不渗水的非海绵地质层两大类，进行地质三维建模，得到地质体海绵结构三维空间连通模型，其竖直切面示意图如下图6(a)所示。

3.设计阶段

基于上一步骤得到的地质体海绵结构三维空间连通模型，确认建设区域为a类海绵地质体结构，且其海绵地质层在地表裸露部分分布不均匀，从而按照“城市地表海绵结构+水平渗水连通结构+海绵地质层结构”思路进行海绵城市工程方案设计。

即海绵地质层之上从下到上依次铺设水平渗水连通结构、城市地表海绵结构，就可以实现地表水依次通过地表海绵结构、水平渗水连通结构向海绵地质层渗透和储蓄。其中，水平渗水连通结构的作用在于使渗水能力更加均匀。设计示意图如下图6(b)所示。

4.施工阶段

基本施工流程为：

①设水平渗水连通结构，如下图6(c)所示。

②设城市地表海绵结构，如下图6(d)所示。

实施例3：一般的非a类海绵地质体结构的海绵结构体建设方法及流程

1.适用条件

适用于所有的城市地面类型，包括而不局限于公园、广场、小区、道路等的草地、路面、场地等。

2.勘察分析阶段

(1)针对需要建设海绵城市的区域，采集相关地质钻孔、地质调查资料等。

(2)基于上一步骤的成果，将地层分为可渗水的海绵地质层与不渗水的非海绵地质层两大类，进行地质三维建模，得到地质体海绵结构三维空间连通模型，其竖直切面示意图如下图7(a)所示。

3.设计阶段

基于上一步骤得到的地质体海绵结构三维空间连通模型，确认建设区域为非a类海绵地质体结构，从而按照“城市地表海绵结构+竖直渗水连通结构+海绵地质层结构”思路进行海绵城市工程方案设计。

即在海绵地质层和地表之间布设竖直渗水连通结构，然后在地表铺设城市地表海绵结构，使城市地表海绵结构与海绵地质层通过竖直渗水连通结构进行连通，就可以实现地表水依次通过地表海绵结构、竖直渗水连通结构向海绵地质层渗透和储蓄。设计示意图如下图7(b)所示。其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)，3表示城市地表海绵结构，4表示竖直渗水连通结构。

4.施工阶段

基本施工流程为：

①地表与地下海绵地质层结构之间建设竖直渗水连通结构，如下图7(c)所示。

其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)，4表示竖直渗水连通结构。

②设城市地表海绵结构，如下图7(d)所示。

其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)，3表示城市地表海绵结构，4表示竖直渗水连通结构。

实施例4：非a类海绵地质体结构且该区域存在b类海绵地质体结构的海绵结构体建设方法及流程

1.适用条件

适用于所有的城市地面类型，包括而不局限于公园、广场、小区、道路等的草地、路面、场地等。

2.勘察分析阶段

(1)针对需要建设海绵城市的区域，采集相关地质钻孔、地质调查资料等。

(2)基于上一步骤的成果，将地层分为可渗水的海绵地质层与不渗水的非海绵地质层两大类，进行地质三维建模，得到地质体海绵结构三维空间连通模型，其竖直切面示意图如下图8(a)所示。其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)。

3.设计阶段

基于上一步骤得到的地质体海绵结构三维空间连通模型，确认建设区域为非a类海绵地质体结构，且该区域存在b类海绵地质体结构，从而按照“城市地表海绵结构+水平渗水连通结构+竖直渗水连通结构+海绵地质层结构”思路进行海绵城市工程方案设计。

即在海绵地质层和地表之间布设竖直渗水连通结构，然后依次从下到上铺设水平渗水连通结构和城市地表海绵结构，使水平渗水连通结构与海绵地质层通过竖直渗水连通结构进行连通，就可以实现地表水依次通过地表海绵结构、水平渗水连通结构、竖直渗水连通结构向海绵地质层渗透和储蓄。其中，水平渗水连通结构的作用在于使渗水能力更加均匀。设计示意图如下图8(b)所示。其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)，3表示水平渗水连通结构，4表示竖直渗水连通结构，5表示城市地表海绵结构。

4.施工阶段

基本施工流程为：

①设竖直渗水连通结构，并连通到地下海绵地质层结构，如下图8(c)所示。

其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)，4表示竖直渗水连通结构。

②设水平渗水连通结构，如下图8(d)所示。

其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)，3表示水平渗水连通结构，4表示竖直渗水连通结构。

③设城市地表海绵结构，如下图8(e)所示。

其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)，3表示水平渗水连通结构，4表示竖直渗水连通结构，5表示城市地表海绵结构。

实施例5：非a类海绵地质体结构且该区域可以进行地形改造使其具有汇水能力以及汇水最终目标区与a类海绵地质体结构能够有效连通的海绵结构体建设方法及流程

1.适用条件

适用于可以进行地形改造的城市地面类型，包括而不局限于公园、广场、小区、道路等的草地、路面、场地等。

2.勘察分析阶段

(1)针对需要建设海绵城市的区域，采集相关地质钻孔、地质调查资料等。

(2)基于上一步骤的成果，将地层分为可渗水的海绵地质层与不渗水的非海绵地质层两大类，进行地质三维建模，得到地质体海绵结构三维空间连通模型，其竖直切面示意图如下图9(a)所示。其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)。

3.设计阶段

基于上一步骤得到的地质体海绵结构三维空间连通模型，确认建设区域为非a类海绵地质体结构，且该区域可以进行地形改造使其具有汇水能力以及汇水最终目标区与邻近区域的a类海绵地质体结构能够有效连通，从而按照“城市地表海绵结构+地表水有向汇流体系+水平渗水连通结构+海绵地质层结构”思路进行海绵城市工程方案设计。

即通过地表水有向汇流体系将汇水引导至a类海绵地质体结构区域，再依次通过城市地表海绵结构、水平渗水连通结构使得汇水与海绵地质层结构实现连通，就可以实现地表水依次通过地表水有向汇流体系、地表海绵结构、水平渗水连通结构向海绵地质层渗透和储蓄。其中，水平渗水连通结构的作用在于使渗水能力更加均匀。设计示意图如下图9(b)所示。其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)，3表示水平渗水连通结构，4表示城市地表海绵结构。

4.施工阶段

基本施工流程为：

①设地表水有向汇流体系，即修正地形使其能够实现自然汇流，如下图9(c)所示。

其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)

②设水平渗水连通结构，如下图9(d)所示。

其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)，3表示水平渗水连通结构。

③设城市地表海绵结构，如下图9(e)所示。

其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)，3表示水平渗水连通结构，4表示城市地表海绵结构。

实施例6：非a类海绵地质体结构且该区域可以进行地形改造使其具有汇水能力以及汇水最终目标区与较优的非a类海绵地质体结构(即其集中布置竖直渗水连通结构的成本相对较低)能够有效连通的海绵结构体建设方法及流程

1.适用条件

适用于可以进行地形改造的城市地面类型，包括而不局限于公园、广场、小区、道路等的草地、路面、场地等。

2.勘察分析阶段

(1)针对需要建设海绵城市的区域，采集相关地质钻孔、地质调查资料等。

(2)基于上一步骤的成果，将地层分为可渗水的海绵地质层与不渗水的非海绵地质层两大类，进行地质三维建模，得到地质体海绵结构三维空间连通模型，其竖直切面示意图如下图10(a)所示。其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)。

3.设计阶段

基于上一步骤得到的地质体海绵结构三维空间连通模型，确认建设区域为非a类海绵地质体结构，且该区域可以进行地形改造使其具有汇水能力以及汇水最终目标区与邻近区域较优的非a类海绵地质体结构(即其集中布置竖直渗水连通结构的成本相对较低)能够有效连通，从而按照“城市地表海绵结构+地表水有向汇流体系+水平渗水连通结构+竖直渗水连通结构+地下海绵地质层结构”思路进行海绵城市工程方案设计。

即通过地表水有向汇流体系将汇水引导至较优的非a类海绵地质体结构区域，集中布置竖直渗水连通结构，使得汇水与较优的非a类海绵地质体结构中地下海绵地质层结构实现连通，就可以实现地表水依次通过地表水有向汇流体系、地表海绵结构、水平渗水连通结构、竖直渗水连通结构向海绵地质层渗透和储蓄。其中，水平渗水连通结构的作用在于使渗水能力更加均匀。设计示意图如下图10(b)所示。其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)，3表示水平渗水连通结构，4表示竖直渗水连通结构，5表示城市地表海绵结构。

4.施工阶段

基本施工流程为：

①设地表水有向汇流体系，即修正地形使其能够实现自然汇流，如下图10(c)所示。

其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)。

②汇水的积水区与地下海绵地质层结构之间建设竖直渗水连通结构，如下图10(d)所示。

其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)，4表示竖直渗水连通结构。

③设水平渗水连通结构，如下图10(e)所示。

其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)，3表示水平渗水连通结构，4表示竖直渗水连通结构。

④设城市地表海绵结构，如下图10(f)所示。

其中，1表示海绵地质层(可渗水)，2表示非海绵地质层(不可渗水)，3表示水平渗水连通结构，4表示竖直渗水连通结构，5表示城市地表海绵结构。

实施例7：建设区域可以进行地形改造使其具有汇水能力以及汇水最终目标区与排水管网、沟渠、河湖等排水通道能够有效连通的海绵结构体建设方法及流程

1.适用条件

适用于可以进行地形改造的城市地面类型，包括而不局限于公园、广场、小区、道路等的草地、路面、场地等。

2.勘察分析阶段

(1)针对需要建设海绵城市的区域，采集相关地质钻孔、地质调查资料等。

(2)基于上一步骤的成果，将地层分为可渗水的海绵地质层与不渗水的非海绵地质层两大类，进行地质三维建模，得到地质体海绵结构三维空间连通模型，其竖直切面示意图如下图11(a)所示。其中，1表示排水管网、沟渠、河湖等排水通道，2表示非海绵地质层(不可渗水)。

3.设计阶段

基于上一步骤得到的地质体海绵结构三维空间连通模型，确认该区域可以进行地形改造使其具有汇水能力以及汇水最终目标区与排水管网、沟渠、河湖等排水通道能够有效连通，从而按照“城市地表海绵结构+地表水有向汇流+排水管网、沟渠、河湖等”思路进行海绵城市工程方案设计。

即通过地表水有向汇流将地表积水与排水管网、沟渠、河湖等之间直接进行连通，就可以实现地表水依次通过地表水有向汇流体系向排水管网、沟渠、河湖等排放。设计示意图如下图11(b)所示。其中，1表示排水管网、沟渠、河湖等排水通道，2表示非海绵地质层(不可渗水)，3表示城市地表海绵结构。

4.施工阶段

基本施工流程为：

①设地表水有向汇流体系，即修正地形使其能够实现自然汇流，如下图11(c)所示。

其中，1表示排水管网、沟渠、河湖等排水或蓄水设施，2表示非海绵地质层(不可渗水)。

②设城市地表海绵结构，如下图11(d)所示。

其中，1表示排水管网、沟渠、河湖等排水或蓄水设施，2表示非海绵地质层(不可渗水)，3表示城市地表海绵结构。

本发明的海绵地质体与排水连通的城市海绵结构体的构建方法及系统，具有以下用途：

1.本发明可用于海绵城市规划、设计、建设。

2.本发明可用于城市园林绿化规划、设计、建设。

3.本发明可用于城市广场规划、设计、建设。

4.本发明可用于城市路网规划、设计、建设。

根据本发明实施例的海绵地质体与排水连通的城市海绵结构体的构建方法及系统，具有以下有益效果：

1.本发明是建立在海绵地质体精细建模基础上的海绵城市建设体系。

2.本发明基于不同地表对应的海绵地质层空间分布特点，采取针对性方案进行城市海绵体优化结构体系建设。

3.本发明基于城市地表海绵结构、城市地质体海绵结构与城市排水连通结构三结构的模式，进行城市海绵体的结构化建设。

4.本发明提出了一种通过城市地表海绵结构、海绵地质层结构一体化，构建城市海绵体综合结构的方法。

5.本发明提出了一种通过城市地表海绵结构、竖直渗水连通结构以及地下海绵地质层结构一体化，构建城市海绵体综合结构的方法。

6.本发明提出了一种通过城市地表海绵结构、水平渗水连通结构以及海绵地质层结构一体化，构建城市海绵体综合结构的方法。

7.本发明提出了一种通过城市地表海绵结构、水平渗水连通结构、竖直渗水连通结构以及地下海绵地质层结构一体化，构建城市海绵体综合结构的方法。

8.本发明提出了一种通过城市地表海绵结构、地表水有向汇流、水平渗水连通结构以及海绵地质层结构一体化，构建城市海绵体综合结构的方法。

9.本发明提出了一种通过城市地表海绵结构、地表水有向汇流、水平渗水连通结构、竖直渗水连通结构以及地下海绵地质层结构一体化，构建城市海绵体综合结构的方法。

10.本发明提出了一种通过城市地表海绵结构、地表水有向汇流以及排水管网河渠一体化，构建城市海绵体综合结构的方法。

11.本发明可用于海绵城市、城市园林绿化、城市广场的规划、设计、建设等领域。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。