低影响开发中的雨水调蓄

建设雨水调蓄池是低影响开发中重要的一环,其中雨水调节功能主要体现在设计重现期降雨情况下的削峰、延时,以及年径流总量的控制。当地块内部排水标准高于周边市政排水标准时,雨水调蓄池还需满足不对外部排水管线造成压力的要求,但目前并无明确的计算方法。根据雨水调节的目标分析了雨水调节的原理,提出了一种雨水调节容积的具体计算方法,并给出了削峰开始和结束时段的快速计算公式;同时对雨水调节的容积进行合理性分析,对调蓄池的运行管理作出探讨,旨在确保低影响开发中雨水调蓄池真正发挥其应有作用。     

实时控制系统提升调蓄池处理能力的模拟研究

为了评估智能实时控制系统对初雨调蓄池工程运行效率的提升效果,指导相关工程设计,构建了由SWMM与SUSTAIN组成的模型系统,并使用天津市2001至2010年间历史降雨数据模拟分析了使用智能实时控制系统前后,雨水调蓄池的运行状态和削减雨水径流污染的情况.通过分析降雨过程中调蓄池体的运行状态,得出智能实时控制系统通过"及时腾出库容"和"置换"两个机制提升雨水调蓄池使用效率.在实时控制管理模式下,调蓄池在降雨到来前提前进行了排水,这样调蓄池有更大的可用空间以处理更多的初期雨水径流;同时,由于污染物浓度较高的初期雨水径流进入调蓄池,池内水体SS浓度处于较高水平,调蓄池自身沉淀作用和磁絮凝设备的去除效率也得到了提升.     

雨水调蓄池对径流水质控制效果的模拟研究

随着城市化的发展,初雨水面源污染日益严重。针对当前调蓄池容积设计主要参照经验公式确定,方法上仍有不足。基于SWMM软件对调蓄池入流过程线和污染物浓度变化过程进行模拟,最终确定调蓄池容积。将此方法应用于深圳市某城区降雨径流面源污染控制措施中,研究结果表明,依此方法能明确调蓄池污染物消减效果,增强调蓄池容积设计的合理性,为控污工程提供研究思路。     

某医院后山雨水调蓄池削减洪峰流量的效果研究

为了降低某医院后山雨水调蓄池的设计水位并提高其洪峰流量削减率,采取了改变雨水调蓄池与渠道连接形式的措施,即由串联形式改建为并联形式的雨水调蓄池,并在数值模拟雨水调蓄池下游渠道的流量过程中,采取了调试溢流堰和渠道的宽度等参数,使储存渠道超额雨水的过程结束时,基本蓄满雨水调蓄池的方法。经计算,改建后的洪峰水位将降低3.585m以上、地面安全超高值由-1.616m提高到1.269m以上,洪峰流量削减率由16.01%提高到24.69%。虽然并联形式的雨水调蓄池具有提高洪峰流量削减率的优越性,但不能一概而论,如果设置溢流堰和配水渠的宽度等参数不当,也有可能造成洪峰流量削减率达不到预期的目标。     

城市雨水利用调蓄方式及调蓄容积实用算法的探讨

在城市雨水利用中,雨水调蓄容积的计算依其目的、方式、有无渗透、溢流做法等条件的差异而不尽相同.主要从城市雨水利用的角度出发对雨水调蓄的不同方式及其调蓄容积计算原理进行了评述,并对其实用算法进行探讨和分析,主要包括降雨量估算法、降雨强度曲线计算法、统计降雨频率累计法.对有削减洪峰要求的调蓄储存池建议核算其削峰容积.结合实际,对雨水调蓄的泥区容积、超高和溢流方法也进行了讨论.     

基于人工神经网络和粒子群优化的初期雨水调蓄池设计方法研究

城市地表径流所产生的非点源污染是城市水系水质恶化的主要原因,设置初期雨水调蓄池是缓解地表径流污染最经济有效的手段之一。目前,初期雨水调蓄池一般采用经验方法设计,没有考虑汇水区污染物累计特性、污水处理厂处理规模、可用征地等客观条件,初期雨水调蓄池的截污效果有限。本文利用SWMM模型模拟分析了地表径流污染物累积特性,利用人工神经网络得到各调蓄池不同截污率与对应总截污量之间的高精度非线性数学模型;结合该模型,以调蓄池总截污量最大为优化目标,以污水处理厂处理规模和可用征地为约束条件,采用粒子群优化算法得出各调蓄池的优化截污率;结合各调蓄池截污率与径流量累积量之间的关系,得出各调蓄池的设计容积,并与国内常用的设计方法进行对比。分析表明,本文提出方法可在满足约束条件下实现截污效果最大化,采用本文提出方法设计的调蓄池在土地使用率和截污效果上均优于规范设计法。该方法合理、高效和适用范围广,可为城市初期雨水调蓄池设计提供技术支撑。     

面向区域尺度径流调控的调蓄池设置分析

雨水调蓄池作为海绵城市建设中发挥关键性作用的灰色基础设施中的重要部分，其形式和容积影响着海绵城市建设的雨水控制效果。以位于广州市南沙区某新建工程区为研究对象，概化区域并构建SWMM模型，模拟评估了布置的LID设施对区域径、出流的控制情况，并设置不同容积及形式的调蓄池，模拟其在不同重现期设计降雨条件下对峰值流量的控制效果，发现不同形式的调蓄池对雨水控制的效果不同，且各容积分流式调蓄池均存在一个使峰值流量削减率达到最大的“最优”偏移量。以控制系统出流量峰值为目标确定研究区在管网末端以380 m³/万m²硬化面积的设置标准布置截留式调蓄池，或以350 m³/万m²硬化面积、偏移量为0 m的设置标准布置分流式调蓄池为宜。     

大兴机场海绵设施雨洪控制效果模拟

以大兴机场海绵系统为例,根据降雨径流资料,建立暴雨雨水管理模型 (storm?water?management?model, SWMM),模拟不同海绵设施组合情景下的水文过程。结果表明:在不同设计暴雨条件下,绿色基础设施、景观湖 以及组合方案均能削减洪峰流量、延迟洪峰时刻;组合方案的雨水控制效果最为显著,5a 重现期下,出口处洪峰 流量削减率和雨水总量控制率分别达 41.5% 和 79.9%;景观湖的蓄滞作用在不同的重现期下对出口流量的影响时 段不同,景观湖在低重现期下蓄积降雨过程中的雨水,削减降雨初期外排出口的流量,而在高重现期下蓄积空间 主要用于降雨后期的雨水汇流的收集,在出口段明渠退水过程中减少外排雨水;绿色基础设施在上游区域的溢流 量削减率达到 10.6%,在洪峰削减、延迟峰值时刻上表现明显;上游连接景观湖后造成的回流会导致退水时长增 加,在高重现期下回流雨水占用明渠蓄水空间,可能增加上游管网的溢流风险。     

基于Digital Water的初期雨水径流污染控制措施研究

初期雨水作为非点源污染已经严重影响城市水环境现状,初期雨水的治理也被国内外专家重视。分析类比了不同类型的初期雨水径流污染控制措施,阐述了初期雨水污染物的积累及冲刷过程的模拟函数。借助Digital Water对研究区域降水进行模拟,分析未开发、仅增加LID措施、增加LID措施与末端调蓄池组合方案3种情况,发现初期雨水的源头控制和末端控制对初期雨水径流总量削减和污染物浓度削减分别在不同的时间和空间上起着显著的作用,LID措施通过源头截留在降雨初期削减污染物浓度和洪峰流量,而后削减能力减弱,继而雨水进入末端调蓄池,降雨后期洪峰流量和污染物通过调蓄池削减。初期雨水的源头控制和末端控制组合应用效果良好,对流总量削减和污染物浓度削减有不同的贡献率。而初期雨水的过程控制也就是初期雨水截留控制应用及研究还不足,是未来研究和实践的发展方向。     

城市雨水管网集蓄雨水径流资源潜能分析

城市雨水管网具有可观的集蓄空间，在不影响城市雨洪排水的前提下，利用管网进行雨水的动态蓄存，可作为一般雨水集蓄设施的替代方案。以西安市某高校校内雨水排水系统为研究案例，基于SWMM构建区域雨水排水模型，按照不同原则设置3种阻水方案，计算不同降雨条件下各方案存蓄的雨水水量。结果表明，3种方案不发生漫溢的临界降雨量均为8 mm,此时雨水蓄存量分别为2 367、2 325、1 989 m³,分别占管网总容积的88.61%、87.04%、74.46%。进一步分析2011至2020年西安市雨水管网集蓄雨水资源的潜能，最大年平均蓄存雨水量可达4.11×10⁷ m³,占年平均降水量的12.13%,蓄存能力可观。     

下凹式绿地和蓄水池对城市型洪水的影响

以北京市奥林匹克公园为研究区,采用美国环保局开发的SWMM(Storm Water Management Model),对研究区内下凹式绿地和蓄水池两种措施条件下排水管道主要断面洪峰流量的变化进行了计算分析.计算结果表明,下凹式绿地和蓄水池可以有效地削减洪峰,推迟峰现时刻,减小径流系数,从而增加雨洪资源利用量.     

综合管廊雨水舱缓解城市内涝的效果分析

为了探究综合管廊雨水舱缓解内涝的效果,以广州市杨梅河为例,建立了杨梅河区域现状排水系统、现状排水系统结合综合管廊雨水舱两种工况的暴雨洪水管理模型(SWMM),计算了4种降雨重现期下各工况杨梅河出口流量和典型内涝点溢流量。结果表明:雨水舱较优断面为宽4 m、高3.3 m,此时各降雨重现期下雨水舱对研究区总溢流量的缓解效果已达上限;综合管廊雨水舱可缓解杨梅河下游内涝,对下游两处典型内涝点的溢流量平均削减率分别为86.5%和42.2%,但对杨梅河上游内涝几乎不起作用;综合管廊雨水舱会增大杨梅河出口的峰值流量,在20年一遇降雨条件下杨梅河出口达到最大出流能力。     

面向内涝防治的地下调蓄池容量设计

针对日趋严峻的城市内涝问题,为了在海绵城市系统建设过程中提高地下调蓄设施的有效性和合理性,总结归纳了一种面向内涝防治的调蓄池布设方法。根据萍乡市西门内涝区现状积水情况及成因,在考虑其他海绵设施调蓄能力的基础上,借助水文水动力学模型(MIKE FLOOD)筛选出需要布设地下调蓄池的易涝区。根据调蓄池容量推理公式法,以水力高差为变量制定初步调蓄方案,通过模型计算易涝区积水情况确定调蓄规模预估范围。根据预估结果和模型试算法比选以脱过系数为控制因子制定的调蓄方案,以最大积水深不超过40 cm和交通影响时间不超过30 min为判断指标最终确定各易涝区的最优调蓄容量。结果表明,通过推理公式和水文水动力学模型相结合的方法可以较为准确、快捷地确定调蓄池容量,结合调蓄规模、选址地点和布设范围计算的池深也在水力高差估算范围内,进一步证明了调蓄池设计容量的合理性和可行性。研究成果可为城市洪涝管理和调蓄设施布局提供决策参考。     

滇池环湖截污干渠错峰技术模拟与分析

为了实现滇池流域截污效果的最大化,基于前期建立的东岸排水管网SWMM模型,结合该区域1995-2016年间降雨资料,研究环湖截污干渠的错峰调蓄技术。根据雨水干渠液位高度执行不同控制模式:当水位低于6.76 m时执行典型污染物浓度阈值控制模式;当水位高于6.76 m时执行典型污染物阈值控制的同时执行液位-污染物通量控制模式。采用SS和TN作为干渠截流的典型污染物控制指标,其控制浓度阈值分别取12和5 mg/L。模拟重现期为0.5~1 a降雨时SS、TN浓度-负荷通量调蓄方案下干渠负荷收集情况,结果表明两种调蓄方案均能有效提高雨水干渠的负荷收集率,提高污水干渠出口浓度,降低雨水径流对污水厂的高水量和低浓度冲击负荷。随着重现期增大,干渠对污染物的高效和最大化收集效果越明显。但是TN调控下污染负荷收集效果优于SS,因此选择TN作为干渠截流的最优典型污染物控制指标。     

优化方法分析中新天津生态城雨水利用综合效益

城市水资源的短缺使得雨水利用的必要性进一步增加,如何从城市水资源系统整体出发,定量评价雨水利用所带来的综合效益以及对其他系统的影响也越来越受到重视。通过运用水资源多目标优化配置方法并考虑分质供水后的情况,对中新天津生态城雨水利用的综合效益进行评价,结果表明,雨水利用不仅节约了其他水资源消耗,降低了供水成本,而且旱季和雨季污染物排放量均有明显减少,约减少17%。降雨频率、土地利用差异对雨水利用量及其利用效益有着明显的影响。     

杨梅河流域“海绵型”综合管廊水文效应模拟EI北大核心CSCD

以广州市国家综合管廊试点区域——杨梅河流域为研究对象,利用SWMM和SUSTAIN模型对传统开发情景、传统综合管廊情景、低影响开发情景、低影响开发和综合管廊联合作用的“海绵型”综合管廊情景下的水文效应进行对比评估,结果表明:实测降雨条件下,SWMM模型的模拟结果与流域内涝实际情况相符,证明该模型适用于杨梅河流域水文效应研究;结合SWMM和SUSTAIN模型的优势,将SUSTAIN模型中的低影响开发优化布局方案输入至SWMM模型进行水文模拟,使得低影响开发布局更科学合理;“海绵型”综合管廊情景下,溢流量削减效果最佳,50 a重现期设计降雨条件下溢流总量削减率超过60%,与“快排”模式下的传统综合管廊情景相比,“海绵型”综合管廊使杨梅河出水口峰值流量明显降低,峰现时间也相应延迟。     

苏州某厂区雨水收集利用方案设计

针对苏州市某厂区雨水收集利用方案,分别进行了年均水量平衡计算和月均水量平衡计算,并在选定了地下雨水清水池容积后对月均水量平衡进行了核算,最终得出了该方案雨水收集量能够满足厂区内绿化用水量、水面蒸发量和其他水量损失需要的结论。经济效益分析表明,该系统每年可节约自来水44 430 m~3,经济效益显著。     

城市雨水利用工程设计中的若干关键技术

随着我国城市化进程的加快,城市不透水面积增加导致雨水排泄负担加重,城市内涝更为严峻和频繁。城市雨水利用作为缓解这些问题的一项重要措施在我国逐步受到重视。由于缺乏系统、完善的工程设计方法,该项技术推广应用的速度、范围和效果受到限制。依据北京10年来的研究成果和工程设计与建设经验,探讨了雨水利用工程设计中的设计降雨、雨水池容积、溢流堰标高、调控排放调蓄池容积、绿地下渗设施规模、透水地面结构等技术关键的计算、设计方法和技术要点;提出了通过时间频率曲线推求较短历时设计降雨过程的方法;将雨水池的容积分成回用容积和调蓄容积,应用逐日调节计算法和数值模拟法分别进行计算;提出了调控排放系统调蓄容积的水量平衡估算法;建立了透水砖地面的设计流程。成果可为指导城市雨水利用工程建设、促进城市雨水利用技术的推广提供技术支撑。     

生物滞留池水文水质效应模拟分析

为研究生物滞留池措施对雨水水文水质的调控作用,以宜兴市城区某试验区为研究区域,利用SWMM模拟软件,在5年、10年、100年设计重现期下,分别模拟城市化后有无生物滞留池措施的水文水质状况,并将两者比较分析。研究发现:占研究区域总面积10.75%的生物滞留池措施下,雨水径流量减少了12%左右,峰值流量降低了8%左右,入渗量增加了22%左右;污染物SS、COD、TN、TP总负荷量的削减率分别在10%、7%、9%、8%左右。结果表明:随着城市化进程日益加快,生物滞留池可有效地降低雨水径流量、增加雨水入渗量,削减雨水径流的峰值流量;同时还可以拦截一定量的颗粒悬浮物、营养物质、重金属等污染物。研究成果对海绵城市建设和雨水资源调控利用具有参考价值,对城市水生态建设具有重要意义。