基于多种LID模式的深圳市内涝防治研究

随着城镇化进程的不断加快,不透水面面积不断增加,城市内涝问题也日益严重。为有效降低城市雨洪内涝出现频率及其影响破坏,选取深圳市光明区光明凤凰城新城公园周围区域,通过SWMM模型构建区域降雨径流模型,对比分析了4种单独布置方案与1种组合布置方案对于区域内径流总量和洪峰总量削减的效果。结果表明:①在削减径流总量方面,LID组合效果最佳,其次是生物滞留池、透水铺装、雨水桶,绿色屋顶最差;②在削减洪峰总量、推迟洪峰时间方面, LID组合效果最佳,其次是生物滞留池、透水铺装、绿色屋顶,最差的是雨水桶。     

低影响开发设施布设对区域雨洪控制效果研究

以青岛市城区某小区为例,研究了低影响开发(LID)布设下区域雨洪控制效果。基于SWMM和GIS构建区域概化模型,对比分析了现状模式及布设生物滞留网格、绿色屋顶、透水铺装和3种LID设施组合布设方案下,研究区不同重现期水文与水质变化情况,结果表明:相同降雨重现期下,LID设施单独布设时,绿色屋顶对洪峰流量削减效果最好,透水铺装对径流系数削减效果最佳、降雨控制率最高;LID设施组合布设方案优于单独布设方案,且降雨重现期越小,LID设施控制效果越好;LID设施单独布设和3种LID设施组合布设方案下污染物削减能力由强到弱为LID设施组合绿色屋顶透水铺装生物滞留网格。     

典型LID措施对城市降雨径流过程影响

为探讨海绵城市建设中低影响开发(low impact development,LID)措施对城市降雨径流的影响,以深圳市光明区某居民小区为研究对象,通过建立区域SWMM模型,分析不同LID措施及其组合对城市雨洪过程的影响。利用研究区几场典型的降雨径流数据对模型校核验证,结果表明：构建的SWMM模型可以较好地模拟研究区降雨径流过程,纳什效率系数为0.868,峰值流量相对误差0.186,模型模拟效果较好;LID对径流峰值和总量都有削减作用,并在一定程度上延缓峰现时间,且LID布设面积越大,LID对径流的削减效果越明显;组合布设方案对径流的调控效果优于单独布设方案,单独布设方案中径流量削减效果最好的是透水铺装,峰值流量调控效果最好的是绿色屋顶,下沉式绿地的径流调控效果在三者中最差。因此,LID布设结构以及布设面积均对城市降雨径流产生影响,合理布设LID在一定程度上可以有效缓解城市内涝。     

低影响开发模式下城市雨洪控制效果模拟研究

由于贵安新区作为国家第一批海绵城市试点,对我国西南地区的其他城市有非常好的借鉴作用。本文以贵安新区示范区为研究对象,构建暴雨洪水管理模型(SWMM),并根据贵安新区海绵城市建设相关规划,结合研究区下垫面特征,在不同重现期降水情景下设计7种LID措施组合情景并进行相应的模拟与分析,评估不同LID措施组合对雨洪控制的效果,寻求最优LID措施组合。结果表明:LID措施组合方案的雨洪控制效果均优于单一LID措施,其中下凹式绿地+透水铺装组合措施对高频暴雨和低频暴雨的洪峰流量削减率高达67.2%和44.5%,延缓洪水峰现时间,可以很好地发挥雨洪控制作用,增加雨洪资源的利用量。结合径流系数控制效果,下凹式绿地+透水铺装组合的造价可以降低60.3%,综合考虑水文效应与经济效应,得到贵安新区LID措施的最优配置为:下凹式绿地+透水铺装。以上结果可为贵安新区的城市雨洪管理及海绵城市建设提供相应的理论支撑。     

深圳民治河流域低影响开发措施水文效应评估

低影响开发措施为一类较为有效的城市雨洪管理方法,在海绵城市建设中应用较为广泛。为评估其水文效应,以深圳民治河流域为研究区域,构建SWMM城市雨洪模型,设计3种LID措施方案,分别计算不同重现期降雨情形下3种LID措施实施前后的径流过程。结果表明:透水铺装和下凹式绿地等LID措施均对峰现时间有一定的延迟作用,对洪峰流量和径流量均有不同程度的削减效果,且洪峰流量和径流量的削减率均随着降雨重现期增大而减少,透水铺装和下凹式绿地两者的组合实施可以更好地发挥控制径流作用。     

不同LID设施组合对区域雨洪控制效果的影响模拟

为研究不同LID设施组合对区域雨洪控制效果的影响,以南京市雨花台区一区域为研究区构建了暴雨径流管理模型,在模型中分别设定4种LID设施组合来模拟分析研究区2年一遇、3年一遇、5年一遇、10年一遇降雨条件下的地表径流、排水管网溢流及污染物排放情况。结果表明:不同LID设施组合对研究区均有减小径流量、缓解节点溢流和削减污染物排放量的作用,但随着降雨重现期的增大,对雨洪控制效果降低;以绿色屋顶和透水铺装为主,加以适当比例生物滞留设施和雨水花园的LID设施组合对研究区的雨洪控制效果较好。     

基于海绵城市理念的LID措施优化布局：以济南市黄台桥流域为例

从广义与狭义角度阐释海绵城市理念的内涵,梳理常见低影响开发（low impact development,LID）措施的功能特征,系统归纳LID措施优化布局研究中使用的模型工具、优化算法以及规划目标。最后,以济南市黄台桥流域为例,运用NSGA-II算法,以LID措施的成本、雨洪要素控制率为目标进行LID优化布局,结果表明：居住区和公共设施区的透水铺装对径流总量削减效果最显著;居住区、公共设施区和园林区的透水铺装及公共设施区的绿色屋顶组合对洪峰延迟时间效果最显著;公共设施区的透水铺装和绿色屋顶组合对洪峰流量削减效果最显著。研究结果可为我国城市防洪减灾、海绵城市建设提供参考。     

基于SWMM的银川市金凤区雨洪模拟及LID效果评估

针对城市内涝及非点源污染问题,从海绵城市建设的角度出发,以银川市金凤区作为研究区域,采用SWMM建立雨洪模型,选取设计雨峰系数为0.4的5种降雨重现期和降雨重现期为0.5 a的4种雨峰系数共9场降雨,评估研究区在下凹式绿地、透水铺装、雨水花园、下凹式绿地组合透水铺装及雨水花园组合透水铺装5种LID方案下对径流及4种污染物的控制效果。模拟结果表明：随着重现期的增大,5种方案的径流控制率及污染物负荷削减率均有所减小;下凹式绿地组合透水铺装方案的削减效果最为显著,重现期为0.5～5 a时,该方案径流控制率均大于65%,污染物负荷削减率均大于45%;重现期为10 a时,径流控制率及TSS、COD、TP与TN负荷削减率分别为61.38%、42.86%、58.23%、44.03%和55.95%;重现期为0.5 a时,随着雨峰系数的增大,5种LID方案的径流控制率及污染物负荷削减率的变化均不明显。LID方案对中小重现期降雨有较好的控制效果,但因组合方案各措施间受到相互作用及不透水面积等因素的影响,并未达到“1+1>2”的叠加效应,最优方案还需深入研究。     

Area proportion optimization of different LID facilities and effect of runoff pollution controlEI北大核心CSCD

为探究低影响开发（LID）设施对缓解城市洪涝灾害以及削减污染物负荷的效果，以淮南市某老旧小区为研究对象，基于SWMM模型构建了暴雨径流管理模型，分析了单项LID设施不同面积占比时的总成本效益，针对4种LID设施组合方案，模拟了不同设计降雨重现期的地表径流、排放口流量及污染负荷。结果表明：对于单项LID设施，占屋顶总面积45%的绿色屋顶、占不透水道路面积60%的渗透铺装和占绿地总面积10%的生物滞留设施总成本效益最高；不同LID设施组合均有较好的雨洪控制效果及污染物削减效果，但随着降雨量的增大，效果均有所减小。     

某低影响开发公共建筑雨洪效应的SWMM模拟与评估

以深圳市某已建公共建筑为例,研究低影响开发设施的雨洪控制效果。对SWMM5.1.8中新增的LID模块以及研究区域的建模过程进行了详细介绍。研究结果表明,在年降雨条件下,研究区域在含有绿色屋顶、下沉式绿地、植被草沟、透水性铺装和雨水桶5种组合LID设施的条件下,其年径流总量控制率可达60%;场降雨条件下,5种组合LID设施对峰值流量的削减率最高可达43%。通过对单项LID设施雨洪控制效应的研究,得知绿色屋顶和透水铺装对雨水径流总量的削减贡献较大,其贡献率分别为36.1%和30.5%;绿色屋顶对峰值流量的削减贡献最大,为53.7%。     

加拿大雨水管理保障措施与典型城市雨水排放费制度研究

为保证我国城市雨水管理工作高效健康地进行和推动雨水排放费制度在我国施行,通过对加拿大雨水管理保障措施和雨水排放费实施进展进行调研,得出了加拿大采用的组织保障、法律保障、技术保障、经费保障、激励机制保障和公众参与保障等六个方面的雨水管理保障措施,以及目前加拿大所采用的统一费率制度、分类费率制度、不透水面积统一费率制度、住宅等效单元费率制度、径流系数与开发强度费率制度和独立住宅等效单元费率制度等六种主要雨水收费制度类型。对米西索加等典型城市雨水排放费的收费方式以及不同用地性质和建筑类型的收费方法进行了分析,并分析了不同类型的雨水排放费的补贴方法。在对加拿大典型城市雨水排放费和补贴制度实行效果分析的基础上,结合我国雨水管理工作实际情况,建议我国加强雨水排放费与补贴制度的计算方法与制度设计的研究工作,做好宣传与公众教育工作,并在部分海绵城市建设试点城市开展雨水排放费与补贴制度的试点探索工作。     

城市暴雨雨水水质管理模型简介

对目前国外常用的一些城市暴雨雨水水质管理模型作了较为全面的介绍和比较，阐述了各个模型的特点和适应性，有助于适当地选用这些模型，同时，对我国开展城市暴雨雨水管理系统的研究具有一定的借鉴作用     

德国的雨水收集利用与调控技术

雨洪利用是减轻北京城市防洪压力和缓解水资源危机的重要措施之一.国内目前对城区雨洪利用技术的研究和应用尚处在初期阶段.德国在此方面已经基本形成了一套比较完整、实用的理论和技术体系,并颁布了相关法规.本文介绍了德国的屋顶雨水收集利用技术、雨洪的滞蓄、入渗与回灌技术和雨洪的储存与控制技术,并针对北京的具体情况提出了雨洪利用的建议.     

基于数值模拟的深圳民治片区暴雨内涝风险评估

以深圳市民治片区为研究对象,建立了基于SWMM模型和二维水动力学模型的城市雨洪水文水动力耦合模型,并采用历史调研资料对所构建的城市雨洪模型进行验证,结果表明该模型具有良好的精度和可靠性。利用所构建的城市雨洪模型模拟分析民治片区内涝情况,根据致灾因子和受灾体情况建立民治片区内涝风险评估指标体系,利用ArcGIS技术和层次分析法对民治片区内涝灾害进行风险评价,风险评价结果表明城市内涝灾害风险主要受淹没情况影响,民治片区高风险区主要集中在民强社区、民治社区、新牛社区内民治河沿河下游区域,低风险区主要分布在远离民治河的民乐社区、民泰社区和大岭社区。     

基于GI措施的城市雨水管理模型评析

鉴于模型应用的广泛性以及软件升级的可能性,评析了国内外近些年较为流行的8个基于绿色基础设施(GI)的城市雨水管理模型。分别从GI雨水水质和径流量控制、GI经济效益分析、GI雨水管理及经济分析集成模型3方面对模型进行分类;从GI实践的典型性、空间尺度、模型的算法、数据的输入和输出、用户界面和工具应用几个方面对模型进行详细阐释;从模型支持的GI类型、模拟方法、输入参数、模拟精度、应用范围几个方面比较了模型的不同属性;总结了几个典型模型在中国的应用情况,指出亟待解决的问题。针对目前模型的优缺点,提出未来雨水管理模型研发的方向和趋势。通过本研究,帮助城市雨水管理者和研究人员了解不同的基于GI措施的雨水管理模型的特征及用途,有助于他们在实践中根据自身需求恰当选用模型。     

多尺度海绵城市系统雨洪控制研究

雨水的开放性与流动性使城市洪涝灾害的产生具有多尺度特征,海绵城市系统中也存在多种规划建设层级与尺度,且各层级尺度下的规划建设内涵与雨洪控制目标各不相同。本文基于SWMM模型,以位于广州市的三个不同空间尺度区域(局域集水单元、城市汇水区、城区小流域)为研究对象,通过现状解析、海绵改造方案设计与模拟的方式,对不同尺度海绵系统雨洪控制措施的合理设置,以及实现城市排水治涝与海绵城市建设的综合控制目标进行系统性实例研究。研究结果表明：在小尺度海绵系统中应通过微观控制措施实现系统径流、出流要素控制,在中、大尺度海绵系统中应通过兼顾绿色与灰色基础设施、管渠与调蓄设施、源头与终端结合的控制措施,分别实现流量峰值的控制与积水情况的缓解。研究可为海绵城市的统筹规划建设及不同单一尺度区域的海绵城市规划设计与研究提供明晰的参考。     

绿色屋顶对城市流域径流的影响

为使绿色屋顶技术在城市雨洪管理中有效发挥作用,寻求一种高效可靠的评估绿色屋顶应用对城市流域径流影响的方法。以伊利诺伊州CDS-51流域为例,利用Matlab程序建立IUHM-GR(Illinois urban hydrologic model-green roof)组合模型,考虑不同绿色屋顶覆盖率,以及透水-不透水、不透水-透水、组合情况等不同径流方式的情况,分析了绿色屋顶的应用对流域径流的影响。结果表明:绿色屋顶具有较好的蓄滞效果,可有效削减流域径流总量和峰值,且绿色屋顶覆盖率比绿色屋顶径流方式对流域径流有更大的影响。     

美国雨水径流控制技术导则讨论及其借鉴

介绍美国能源独立与安全法案(Energy Independence and Security Act,EISA)第438条基本情况,438条文实施的技术导则的核心理念是要求项目开发采取原位滞留雨水的"绿色基础设施"或"低影响开发",以渗透、蒸发/蒸腾、储存回用的途径来减少雨水径流外排量,以恢复开发前的水文状态为目标,从而缓解项目开发带来的系列水环境问题,这与我国《海绵城市建设技术指南》一致。在介绍第438条基本情况的基础上,对美国环保署发布的"关于实施联邦项目执行EISA 438条文的雨水径流减排技术导则"中的实施方法进行了分析和讨论,介绍了美国其他联邦部门及地区根据438条文对雨水管理设计标准进行的补充规定,旨在为我国海绵城市建设相关标准的制定提供借鉴。     

雨洪水回灌中多分散颗粒运移-沉积特征及数值模拟

雨洪水回灌过程中多分散颗粒造成的堵塞问题实质上是多孔介质中颗粒的运移和沉积。为了揭示饱和多孔介质中多分散颗粒的沉积特性,开展了5种不同浓度条件下多分散雨洪颗粒(0.375~55.82 μm)人工回灌一维砂柱定流量试验,基于胶体过滤理论,建立多分散颗粒运移-沉积的改进模型并进行相应的数值模拟。物理试验和数值模拟结果表明:不同浓度条件下多分散颗粒的沉积剖面都符合“上陡峭,下平缓”的超指数分布,而不是常规模型预测的指数分布。超指数分布是多分散颗粒的非均等沉积造成的,常规模型均化了沉积颗粒的空间分布,Kozeny-Carman模型可以模拟颗粒的非均等沉积造成介质不同位置渗透性能降低,介质的堵塞程度与颗粒大小直接相关,介质渗透性能最大降低为原来的52%,雨洪水中粒径>2.26 μm颗粒的沉积是造成堵塞的主要原因。     

山区雨水利用技术及分析计算

邢台市西部山区年降水量集中,水资源利用率低。结合该区特点,利用天然山场集蓄雨水,作为农业灌溉的水源,取得良好的效果。通过对该区降雨特性及时空分布分析,对利用自然山场集雨技术进行分析计算,包括天然山场单位面积集水量计算、蓄水工程容量的设计计算等,为山区农业发展、雨水利用提供科学依据。