为缓解城市化引起的洪涝灾害加剧等问题,以植物为主的绿色工程措施凭借根系能够改变下垫面渗透性引起了广泛关注,因此研究植物根系（尤其深根系植物）对降雨入渗和雨洪控制效果的影响具有重要意义。然而不同根系形态植物（须根系和主根系）对土壤基本性质、土壤渗透性、降雨入渗和雨洪控制效果的影响不同,且相关研究主要集中在草本植物（浅根系）,对在海绵城市中具有同样重要作用的木本植物（深根系）研究较少。由于深根系木本植物对土壤性质和降雨入渗影响更大,所以亟需不同根系形态深根系木本植物对土壤性质和降雨入渗影响的研究。基于此,本文通过物理模拟试验和野外验证试验,探究不同根系形态木本植物对降雨入渗影响机制,并构建数值模型评估不同根系形态木本植物对雨洪控制效果,为海绵城市雨洪资源高效利用提供理论依据,具体研究内容及结论如下:一、通过物理模拟试验和野外验证试验,结合须根系海棠和主根系国槐情况,探究不同根系形态木本植物对土壤基本性质和土壤渗透性空间分布影响机制。包括以下两点:（1）通过物理模拟试验,探究不同根系形态木本植物对土壤基本性质影响。结果表明:在土壤深度35、70和105 cm处,须根系海棠增加土壤大孔隙6%、2%和0%,主根系国槐增加6%、3%和2%,须根系海棠和主根系国槐在垂直方向能增加土壤大孔隙,其影响程度随着土壤深度增加而降低,且主根系国槐对中层和深层土壤大孔隙的影响更明显。并且在表层土壤（5～10 cm）,海棠和国槐根系分别能增加直径大于1 mm土壤水稳性团聚体含量7.15%和5.05%。由于物理模拟试验装置体积较大,且监测时间较短,植物根系对土壤化学性质特性和土壤微生物的影响不显著。（2）通过物理模拟试验和野外验证试验,结合须根系海棠和主根系国槐情况,探究不同根系形态木本植物对土壤渗透性空间分布影响机制。结果表明:木本植物根系能提高土壤渗透性,但同龄不同根系形态木本植物对土壤渗透性空间分布的影响方式或效果不同。沿垂直方向（土壤深度向下）,须根系海棠和主根系国槐影响土壤渗透性的程度随着土壤深度增加而降低,须根系海棠对表层土壤的渗透性影响更明显,主根系国槐对深层土壤的渗透性影响更明显。沿水平方向（植物中心向外）,须根系海棠对植物中心处土壤渗透性影响最大,其影响程度随着与植物中心距离增加而减弱;而主根系国槐对树冠中心点处土壤渗透性影响最大,在树冠中心点以外,主根系国槐对土壤渗透性影响程度随着与植物中心距离增加而减弱。二、通过物理模拟试验,结合须根系海棠和主根系国槐根系生长情况,探究同龄不同形态根系木本植物对降雨入渗影响机制。结果表明:须根系海棠和主根系国槐不仅能增加土壤初渗速率和土壤稳定渗透速率,还能缩短降雨到达土壤底部时间,弱化土壤滞后现象,且主根系国槐的影响更显著。和无树土壤稳定渗透速率（1.13 cm/h）相比,种植须根系海棠和主根系国槐能分别提高26%（1.44 cm/h）和121%（2.52 cm/h）。同时发现,在降雨强度较大时,木本植物根系能增加土壤表面入渗总量和土壤底部渗流总量。在恒定降雨强度7.14 cm/h,降雨历时7 h条件下,土壤表面入渗总量受须根系海棠和主根系国槐影响比例为13%和37%,土壤底部渗流总量受须根系海棠和主根系国槐影响比例为7%和34%。木本植物根系对降雨雨量分配的影响与根系特征及降雨条件密切相关,不同根系形态和不同降雨条件下木本植物对降雨雨量分配的影响效果需要进一步探究。三、以天津市Ⅰ区为研究区域,基于物理模拟试验的粉质黏土水力特性参数及海棠和国槐根系情况,通过数值模型评估须根系海棠或主根系国槐木本植物及其布置方式对雨洪控制效果的影响,提出一种计算区域雨洪控制中木本植物布置方法。包括以下三点:（1）以天津市Ⅰ区为研究区域,基于物理模拟试验的粉质黏土水力特性参数及海棠和国槐根系情况,探究种植单棵须根系海棠或主根系国槐对雨洪控制效果的影响。结果表明,在海棠和国槐根系影响范围0～70 cm和0～95cm,自然下垫面土壤平均渗透系数1.03 cm/h条件下,种植须根系海棠或主根系国槐木本植物不仅可以控制重现期比较小的降雨（1～3 a）不产生径流,而且可以减少重现期较大降雨的径流总量、延长径流产生时间。降雨历时为1 h时,在上述土壤和植物条件下,与不种植植物相比,种植须根系海棠可以减少重现期2 a至100 a设计降雨条件下的径流总量12～51%,推迟径流产生时间1.1～4.5 min;种植主根系国槐可以减少重现期3 a至100 a降雨的径流总量18～81%,推迟径流产生时间9.4～15.5 min。（2）以天津市Ⅰ区为研究区域,基于物理模拟试验的粉质黏土水力特性参数及海棠和国槐根系情况,探究不同根系形态木本植物布置方式对雨洪控制效果的影响,计算实际应用中不同设计降雨条件下种植单棵木本植物的径流率、种植单位面积木本植物可以控制自然下垫面和城市化道路下垫面不产生径流的临界面积。（3）基于实际应用中木本植物布置方式对雨洪控制效果的影响,提出一种计算区域雨洪控制中木本植物布置方法,并以天津大学北洋校区为例,将物理模拟试验的粉质黏土水力特性参数及木本植物布置方式对雨洪控制结果作为资料库,计算不同设计降雨条件下天津大学北洋园在不种植植物、种植一定面积海棠或国槐条件下雨洪控制效果。