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短时强降雨会在下垫面产生大量径流，并快速汇集到城市排水系统，当排水负荷远超城市排水能力，就会在城市低洼处产生内涝。近年来越来越多的城市内涝灾害见诸报刊网络，特别是2012年7月21日，北京遭受特大暴雨袭击，城市内涝严重，造成79人遇难，经济损失达116.4亿元。经国内外诸多学者研究，屋顶绿化能有效地减少屋面径流，延缓屋面开始产生径流时间，因而推广屋顶绿化对缓解城市内涝有积极作用。简单屋顶绿化基质材料经在屋顶环境下长时间使用，基质层成分及其物理化学性质会发生变化。本文研究了简单屋顶绿化常用基质材料陶粒、草炭和保水剂的保水性能，开展了简单屋顶绿化室内模型和室外试验池模拟短时强降雨试验，分析了简单屋顶绿化产流的一般过程和简单屋顶绿化基质的蓄滞特性及其演化规律，拟合了简单屋顶绿化开始产流时间计算公式，计算了试验池开始产流时间并进行了误差分析。主要研究内容及结论如下： 1）对简单屋顶绿化常用基质材料陶粒、草炭和保水剂的保水性能进行研究，结果表明三种基质材料都具有良好的蓄水性能和持水性能，陶粒和草炭的耐久性能良好，而保水剂的的耐久性能较差；将三种基质材料混合能够优化基质颗粒级配，能增强基质的保水性能。 2）设计并建立了模拟降雨系统和数据自动采集系统，进行了37次简单屋顶绿化室内模拟短时强降雨试验，分析了简单屋顶绿化的产流过程、基质蓄滞特性及其演化过程。结果显示简单屋顶绿化降雨产流分四个阶段：降雨吸收阶段、产流上升阶段、平稳产流阶段和残余产流阶段；简单屋顶绿化的蓄滞特性体现在储蓄降雨、延缓开始产流、延长径流时间、推迟波峰和削弱波峰四个方面；伴随降雨次数增多，简单屋顶绿化基质蓄滞特性明显下降。 3）通过2个室外简单屋顶绿化试验池人工降雨试验，对比研究了2个不同使用周期试验池基质蓄滞特性及其演化规律。结果表明室外试验区产流过程与室内相似；但经过一年使用后，室外绿化基质蓄滞特性逐渐劣化，储蓄降雨与削峰能力降低，延缓开始产流能力增强。 4）研究了基质厚度、基质初始含水率和降雨强度对蓄滞特性的影响，拟合了产流时间计算公式。结果表明基质膨胀厚度增大、基质初始含水率升高和降雨强度增大会削弱简单屋顶绿化基质蓄滞特性；新建成的试验池使用公式计算结果良好，而使用一年的试验池计算结果与实测有较大误差。