海绵城市理念下雨洪控制效果分析

为了研究城市区域的雨洪径流特征以及加装不同低影响开发措施(LID)对径流削减的规律,该研究以西安市城区重点雨涝区为研究对象,基于SWMM模型模拟现状条件下不同设计雨峰系数、不同设计降雨重现期降雨径流的变化及加装4种LID措施组合:15％透水路面和无绿色屋顶,15％透水路面和25％绿色屋顶,15％透水路面和50％绿色屋顶,15％ 透水路面和75％ 绿色屋顶后降雨径流削减规律.结果表明:当加设15％ 透水路面和75％ 绿色屋顶时,洪峰洪量削减效果最为明显.并且在设计降雨重现期P=1年时,较现状条件下洪量削减36％;设计降雨重现期P=10年时,洪量衰减率减至24.3％.所以LID措施能有效降低城市内涝发生的频率,但随着设计降雨重现期的增大,加装LID措施效果明显减小.     

改性基层透水混凝土铺装路面对污染物的去除试验研究

通过使用人工模拟降雨装置和透水混凝土铺装路面,试验研究了透水混凝土铺装改性基层路面对径流污染物的削减情况。结果表明:在不同重现期下基层通过掺入膨润土并以沸石作为骨料后对COD、TP、TN、Cu、Zn、Pb的去除率分别为76.7%~86%、72.2%~84.1%、6%~7%、79%~82%、84%~85.5%、91%~93.8%,且随着重现期的增加,净化效果均减弱。在5年重现期下,改性基层透水混凝土铺装对径流污染物COD、TP、TN、Cu、Zn、Pb的削减效率较普通透水混凝土铺装分别提高了10%、9.5%、6%、13%、16.5%、20.6%。据分析,膨润土和沸石通过吸附作用、阳离子交换等官能团置换反应提升了对径流污染物的削减效果,为该种改性基层透水混凝土铺装路面的应用提供了理论依据。     

基于SWMM的海绵改建小区雨水径流调控研究

以北京通州某建筑小区海绵改建示范项目为研究对象,利用SWMM雨水管理模型,依据降雨径流实测数据率定、校验模型参数,构建了海绵改建小区雨水径流多级调控系统,分析了海绵改造前后以及不同情景下LID设施参数、管道参数等对雨水调控能力的影响。结果表明,一级LID措施调控后年径流总量控制率可达到41. 51%～57. 40%、污染物削减率均在25%以上;二级调控雨水管道尺寸最为有效,当排水沟底宽或最大深度增加60%时,可保证小区10年一遇降雨重现期下无积水现象发生;三级调控蓄水池容积,可以实现小区3年一遇降雨重现期下无积水现象发生,同时雨水资源利用率达到3. 93%。     

基于SWMM的低影响开发城市道路雨洪控制模拟研究——以萍乡市武功山大道为例

低影响开发设施作为能够有效消减、利用和延缓城市道路雨水径流以及控制径流污染的分散性单元,正逐渐应用于道路排水系统建设中。该文以海绵城市试点——江西省萍乡市武功山大道为研究对象,运用雨洪管理模型(SWMM)模拟不同重现期(一年一遇、三年一遇、五年一遇以及十年一遇)3小时降雨下生物滞留设施、透水铺装等单一低影响开发设施以及低影响开发组合模式对于道路雨水径流削减效果。结果表明,采用LID雨水系统的城市道路在不同重现期下对径流总量的削减率为34.5%、28.2%、26.1%、24.3%,径流峰值削减率分别为37.4%、27.3%、23.5%、19.5%。同时,对于单项LID设施而言,生物滞留设施在径流总量以及峰值削减上均优于渗透铺装,具有良好的雨洪调控效果。     

基于SWMM的城市道路LID设施雨水调控效果研究——以武汉市工业路为例

该文分析了城市道路径流规律和适用的LID设施,以武汉市工业路为例构建SWMM模型,探讨不同降雨强度下的生态滞留设施、植草沟、透水路面以及组合模式下的城市道路LID设施雨水调控效果。结果表明:(1)各等级城市道路应采用不同的雨水调控策略,LID设施对城市道路雨水调控作用显著,可有效减少径流量、降低峰值流量、推迟雨峰时间;(2)采用LID组合设施模式的城市道路,在0.5年一遇到10年一遇降雨下,LID设施对城市道路雨水径流量的削减率为34.8%～44.2%,对峰值流量的削减率为66.0%～83.6%,雨峰时间稳定推迟15min。(3)各类LID设施的径流削减量和峰值削减量随着降雨强度增大而提高,削减率呈总体下降趋势。LID设施一般对中小雨情(二年一遇及以下)的城市道路雨水控制作用更明显。城市道路景观设计时应更重视透水铺装材料的应用,降低道路绿地的雨水调控负荷。     

基于 PCSWMM 模型的广州典型社区海绵化改造水文效应研究

随着城市化进程加快和海绵城市建设的不断推进，低影响开发（LID）措施在城市建设中备受重视。为评估LID措施效果，构建研究区域PCSWMM模型，模拟分析重现期分别为0.5、1、2、5、10和20年的设计降雨情形下LID 设施的水文效应，结果表明下凹式绿地、绿色屋顶和透水铺装等LID措施的不同组合方案对径流量和污染物均有不同程度的削减能力，且削减效果随着降雨重现期增大而减少，同时设置下凹式绿地、绿色屋顶和透水铺装的组合能达到最佳削减效果，对径流量、BOD5、CODCr、TSS、NH3-N、TN和TP的最大削减率分别为64.77%、56.93%、57.44%、51.20%、51.91%、55.29%和71.37%。     

透水路面与生物滞留组合系统的径流体积控制效能

透水路面与生物滞留组合系统为典型的低影响开发雨水控制设施,通过实验室人工模拟降雨,对道路1%横、纵坡条件下透水路面与生物滞留组合系统的径流雨水体积控制效能进行了研究。结果表明,变径流系数法-等流时线法更适合试验条件下透水路面的产汇流理论计算;随着降雨重现期由1年增加至20年,透水路面的径流雨水体积控制率由30. 69%降低到10. 21%;高降雨重现期下组合系统增加蓄水层深度对雨水体积控制率的改善效果不如低降雨重现期下显著;随着降雨重现期由3年增加至20年,组合系统中生物滞留设施对雨水体积控制率的贡献比例从71. 56%增加至86. 31%;当组合系统中滞留带蓄水层深度为15 cm时,10年和20年重现期下的雨水体积控制率为75. 73%和74. 59%,径流雨水控制效果较好;影响组合系统雨水体积控制率的主要因素相关性排序为蓄水层深度降雨量峰值雨强。     

城市新区低影响开发措施的效果模拟与评价

以陕西省西咸新区沣西新城核心区西部排水区为研究对象,使用暴雨管理模型SWMM软件建立其雨洪模型,在3种降雨事件下模拟研究区排放口水量和水质变化过程,再分别添加雨水花园和渗渠措施,模拟在LID措施调控下的水量水质状况。结果表明:雨水花园和渗渠都对水量和污染物的峰值与总量有较好的削减效果,但削减率都随着降雨强度的增大而减小,其中降雨强度对雨水花园的影响较明显。在相同重现期下,雨水花园对水量和水质的总量的削减效果较渗渠要好,而渗渠对水量和水质的峰值的削减效果则优于雨水花园。综合考虑两个LID措施的处理特点,建议在新区后期建设中结合使用,以控制和改善由降雨产生的径流和污染物问题。     

LID措施与雨水调蓄池联合运行的模拟研究

选取昆明某片区为研究对象,以截留全年50%总降雨量为目标,采用SWMM模拟研究LID措施与雨水调蓄池联合运行的效果。在0.5、1、2年一遇重现期下分别运行仅设雨水调蓄池和LID+雨水调蓄池两种方案,结果表明,LID+雨水调蓄池措施对径流总量、径流峰值均有明显削减作用,对污染物的截留量有显著提升,且截留效率随重现期的增加而减小;在目前设置参数下,LID措施对径流峰值的出现时间无明显影响。另外,设置LID措施可显著削减雨水调蓄池容积。     

渗排型透水铺装下渗出流控制效能场地试验研究

实地搭建了5种面层结构不同的渗排型透水铺装,监测了每种透水铺装在2个雨前干期和7个降雨重现期下模拟降雨的下渗出流,并从有效滞留量的角度分析和量化了透水铺装面层结构、雨前干期、降雨重现期对透水铺装下渗出流控制效能的影响。与透水铺装范围内的降雨相比,在降雨强度为18.0～241.8 mm/h、雨前干燥期为0～2 d条件下,渗透率≥0.57 mm/s的透水铺装的下渗出流体积削减率、峰值削减率、峰值延时的范围分别为22%～100%、41%～100%、6～44 min。在5种透水铺装中,透水混凝土铺装的下渗出流控制效能最佳。下渗出流控制效能与降雨重现期呈负相关,而与雨前干期呈正相关,下渗出流控制效能随降雨重现期的增加先明显降低而后趋于稳定。     

Experimental study on the effects of LID measures on the control of rainfall runoff

ABSTRACT

Low impact development (LID) measures are important for controlling pollution and reducing the rainfall runoff volume, but they need lots of experiments to determine optimal characteristics. This study established low-elevation greenbelts, permeable pavements, and green roofs to determine the effect of LID measures on the control of rainfall runoff in a lateritic red soils region by simulating rainfall or runoff, and the variables were mainly of grass type, pavement type, substrate thicknesses, and rainfall intensity. The results (43.54–94.00% volume reduction and 40.59–97.48% pollutant removal effectiveness of low-elevation greenbelt with 10 cm depth and 5 cm height gullies, 13.19–74.20% volume reduction and 64.04–99.90% pollutant removal effectiveness of permeable pavement with 36.4 cm thick graded gravel layer, and 8.63–24.40%, 19.22–37.26%, and 30.14–48.44% volume reduction respectively of green roofs with 30, 50, and 70 mm substrate thicknesses) implied that LID measures can effectively reduce rainfall runoff volume and pollutants in lateritic red soils regions.     

不同降雨强度下LID改造对径流量的削减效果

以重庆市海绵城市建设试点区域秀山县为研究对象,通过实时监测传统片区和低影响开发(LID)片区的降雨径流数据,探析LID片区在不同降雨强度下对径流量的削减效果。结果表明,经LID改造后,地面透水性增大,所容纳的雨水量增加,与传统开发模式相比,中雨条件下对径流总量和峰值的削减率分别可达到80. 4%和56. 0%;LID措施的蓄水容积有限,不同降雨条件下对径流总量和峰值的削减程度不同,削减程度排序为:中雨(80. 4%、56. 0%)>大雨(69. 4%、64. 4%)>暴雨(56. 1%、60. 8%),而且随着降雨等级的增大,LID片区的径流产生时间和峰现时间的滞后效果减弱,在暴雨条件下与传统片区无明显差别;LID片区是否产生径流以及产生多大的径流,主要由降雨强度决定,而与降雨量关系不大,在本研究中,当降雨强度> 0. 2 mm/min时才会产生径流,且降雨强度越大,径流量就越大。     

透水砖和下凹式绿地对城市雨洪的影响

为考察不同雨洪措施对防洪和增加雨洪资源利用量的贡献,采用城市暴雨雨水管理模型(SWMM),对北京某区域内铺设透水砖和采用下凹式绿地措施的排水管道主要断面洪峰流量的变化进行了计算分析。结果表明,铺设透水砖和采用下凹式绿地均可有效削减洪峰流量,减小径流系数,从而增加雨洪资源的利用量。但对于不同降雨频率的地区,下凹式绿地在降雨频率较大的地区,雨洪利用效果较好;透水砖则在降雨频率较小的地区,雨洪利用效果较好。该研究成果可以用来评价不同雨洪措施在不同降雨频率下对城市雨洪的利用效果,为防洪排涝工程提供了一定的技术支持。     

IN-SITU HYDRAULIC PERFORMANCE OF A PERMEABLE PAVEMENT SUSTAINABLE URBAN DRAINAGE SYSTEM

There is growing awareness that sustainable urban drainage systems can offer a more sustainable option for the management of stormwater runoff than conventional drainage systems. This paper presents in-situ performance data from a permeable pavement system which was installed to collect and treat stormwater runoff from a motorway servicestation car park. Data on rainfall at the site and outflow from the permeable pavement were collected over a thirteen-month period, and twenty rain events were studied in detail. The system provided a large degree of attenuation in terms of (a) reduction in peak flows, and (b) extended duration of outflows compared with rain events. Infiltration tests provided information on the processes of water entry into the pavement system and impacts of clogging on hydraulic performance.     

路面结构层非饱和渗流参数敏感性分析

根据非饱和土的渗流理论,采用有限元软件对不同降雨强度、不同降雨历时下路面结构进行渗流模拟,结果表明在同样的降雨量前提下,降雨历时长的雨型入渗量大,降雨历时比降雨强度对表面水的渗入量影响更为重要。     

基于水文－成本综合绩效的山地公园雨洪管理景观系统策略研究

在重庆海绵城市试点建设背景下,针对山地公园雨洪管理景观系统构建,缺乏以水文–成本综合绩效为导向的设计策略研究。以主城区典型的山坡、山顶地貌的6例公园绿地为对象,提供低、中、高3种设计强度的雨洪管理景观系统策略,对案例的水文效能、全生命周期成本、水文－成本综合绩效进行评估。结果表明：以水文–成本综合绩效最优为依据,案例一般可采用低强度策略;当设计需满足公园年径流总量控制率80%~85%,案例宜采用中强度策略;对于个别缓坡地形案例,成本充足时,可考虑极端降雨事件（如10 a或30 a重现期）的管控,采用高强度策略。为重庆及亚热带季风性湿润气候条件下,探索山坡、山顶地貌城市公园的雨洪管理景观系统的设计方法,提供了韧性策略思路。     

古建筑夯土基座渗漏机制试验研究

为研究某古建筑夯土基座的渗漏特征及水分场的时空分布规律,开展了为期2年的原位监测和模型试验研究。原位监测结果表明,古建筑基座内部夯土的含水率增减幅度呈周期性变化,基座顶部以下3.0m范围内夯土受干湿循环影响剧烈,且水分有向基座底部迁移的趋势,最终导致基座外墙及劵门拱圈部位在渗透压力下出现渗漏,墙面出现掉皮、泛碱、粉化病害。模型试验结果表明：不同雨型下,基座顶部以下2.0~3.0m范围内夯土受降雨入渗影响较大,临近外墙和劵门的砖-土交界部位夯土的增湿速率较基座中部更快,易成为渗漏水区域;基座外侧地基无防排水措施时,降雨对基座底部以上1.5m范围内夯土有毛细抬升现象,原位监测和模型试验相互印证了基座外围地基防渗处理能够有效防止地表径流引起的基座内部夯土入渗。     

生物滞留设施对城市雨水径流热污染的削减效应

径流热污染是水污染的重要方面,也是城市水体生态环境破坏的重要原因,生物滞留是缓解城市雨水径流热污染最有效的措施之一。通过不同填料的生物滞留实验,在人工模拟均匀降雨的条件下,探究了在不同降雨特征下不同填料生物滞留设施对城市雨水径流热污染的削减效果。结果表明,不同填料生物滞留设施热负荷削减效果从大到小依次为:炉渣、石英砂、陶粒、沸石;径流温度越高,所携带的热量越大,生物滞留设施的径流热污染负荷削减率也越高;体积削减对生物滞留设施削减雨水径流热污染的贡献大于热交换。     

基于CMIP6的多情景上海雨洪风险 时空格局评价及规划响应对策

气候变化带来的雨洪灾害是城市发展的巨大挑战之 一,评估城市未来的雨洪风险并开展有效的规划应对是目前城 市发展的重大需求。未来气候情景下上海极端降水的时空格局 还未得到充分研究。利用第六次耦合模式比较计划(CMIP6) 中12个全球模式气候数据耦合上海市10个气象站点历史数 据,选用Delta降尺度方法预测上海市SSP245、SSP585 情景下的2025—2055和2070—2100年重现期为5、10、 20、50、100年的降水。使用SCS-CN模型模拟得到了多情 景下上海市径流深度,结果表明21世纪末期比21世纪中期最 大径流深度最高增加100%。结合各区域排水能力,划分了上 海市多情景下的雨洪风险等级。结果表明,上海市中心城区排 涝标准较高,雨洪风险较低,而中心城区以外区域风险相对较 高。针对不同风险等级区域,从流域视角统筹城市雨洪设施建 设,合理布局,提出防洪、除涝、雨水排水相互协调的规划响 应对策。