镇江市老城区典型径流控制与模拟研究

针对近年来镇江老城区严重的内涝形势,基于SWMM模拟分析现状排水管网及LID组合措施在不同的降雨重现期老城区的地表径流情况,评估LID设施对城市雨洪控制的作用。结果表明,LID设施可以推迟峰现时刻,有效控制地表径流,对缓解城市内涝有着积极的作用。     

基于HYSWMM的LID与传统模式下雨水管网对比

以深圳市光明新区光明北片区为研究区域,采用鸿业暴雨排水及低影响开发系统(HYSWMM)模型模拟不同降雨条件下低影响开发(LID)模式的雨水管网运行情况,从径流系数、管网排水能力、管道充满度、节点水深、径流峰值、峰现时间等方面分析LID对雨水管网运行状态的影响。结果表明,对于重现期≤10年的2 h短历时降雨,LID设施的加入对雨水径流具有削减作用,与传统开发模式相比,LID模式下区域径流系数由0. 53～0. 67降低至0. 42～0. 56,排水能力提升约10%,管网排放口总出流量峰值降低9. 9%～15. 9%,节点最大水深降低0. 09～0. 5 m,充满度最大降低0. 22,峰现时间最大可延迟3 min;对于重现期为50年的24 h长历时降雨,LID模式下管网排放口总出流量峰值相比传统开发模式几乎无变化,LID模式在极端暴雨情况下对雨水管网运行状态的影响微弱。     

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.     

不同重现期下的城市暴雨径流模拟研究

银川市金凤区中部是银川市新城区海绵城市示范区,因此选定银川市金凤区中部为研究区,以银川DEM(5m)数据、土地利用数据、排水管网数据、降雨数据为数据源,基于地理信息系统(Geographic Information Systems,GIS)技术和SWMM(storm water management model,SWMM)模型,从不同重现期下的子汇水区径流模拟、排水管网排水能力评估和城市内涝风险区域预测三方面对银川市内涝防治提供可行性建议,得到以下结论:子汇水区的总降雨量、地表蓄水量、地表径流量、径流系数均随重现期增加而增加;当节点所处地势低洼、汇流面积较大、其上下游节点均存在溢流情况时,节点的溢流情况较严重;当管网布设附近子汇水区较密集、经过的子汇水区面积较大、位于排水系统下游时,管网排水能力欠佳;研究区在降雨强度较小时,已存在内涝高风险区域,面积占比较小;随着降雨强度增加,高风险区域面积逐渐增大.以上结论为缓解银川市城市内涝灾害问题提供借鉴.     

不同重现期下的城市暴雨径流模拟研究

银川市金凤区中部是银川市新城区海绵城市示范区,因此选定银川市金凤区中部为研究区,以银川DEM(5m)数据、土地利用数据、排水管网数据、降雨数据为数据源,基于地理信息系统(Geographic Information Systems,GIS)技术和SWMM(storm water management model,SWMM)模型,从不同重现期下的子汇水区径流模拟、排水管网排水能力评估和城市内涝风险区域预测三方面对银川市内涝防治提供可行性建议,得到以下结论:子汇水区的总降雨量、地表蓄水量、地表径流量、径流系数均随重现期增加而增加;当节点所处地势低洼、汇流面积较大、其上下游节点均存在溢流情况时,节点的溢流情况较严重;当管网布设附近子汇水区较密集、经过的子汇水区面积较大、位于排水系统下游时,管网排水能力欠佳;研究区在降雨强度较小时,已存在内涝高风险区域,面积占比较小;随着降雨强度增加,高风险区域面积逐渐增大.以上结论为缓解银川市城市内涝灾害问题提供借鉴.     

基于水力排水模型的宁波海绵试点区内涝风险评估

随着城市化进程的不断加快,城市内涝灾害频发,利用水力排水系统模型对城市内涝风险进行评估已被广泛应用。针对平原河网城市内涝频发的现象,以宁波海绵城市试点区为例,基于InfoWorks ICM模型构建排水系统模型,模拟短历时不同重现期设计降雨(5、10、20、50 a)和长历时不同重现期设计降雨(10、50 a)下试点区内涝风险情况。结果表明,随着降雨强度的增加,风险区面积呈递增趋势,短历时设计降雨模拟显示中风险区的平均增长率约为21%,低、高风险区面积平均增长率约10%; 50年一遇长历时设计降雨模拟显示试点区内涝风险等级分布以中、高风险为主,总占比约为91%,高风险区占比约51%。     

滨海区域LID措施模型的模拟效果分析

以某滨海城市填海区域为研究对象,利用PCSWMM软件建立该区域的雨洪管理模型,分析LID措施和潮汐现象对规划地块雨水径流和地面积水的影响。结果表明,在有潮汐作用、降雨重现期分别为1年和5年的情况下,LID设施对径流量和径流峰值的削减率分别为53. 77%、24. 02%和48. 08%、23. 41%;在无潮汐作用(管道自由出流)、降雨重现期分别为1年和5年的情况下,LID设施对径流量和径流峰值的削减率分别为52. 38%、24. 02%和46. 69%、23. 41%。由模拟结果可知,LID措施对滨海城市地面积水状况具有一定的缓解作用;潮汐现象本身对研究地块的出流量和地面积水情况有一定影响。     

合肥市典型冲沟雨水系统排水防涝能力评估研究

合肥市清Ⅱ冲雨水箱涵(明渠)汇水区域为典型的冲沟雨水系统,在对该区域的地形地貌、气象水文、易涝点以及现状雨水设施进行调研的基础上,采用InfoWorks ICM水力模型进行一维管网水力模拟,通过不同重现期降雨标准下各管段的水力坡降线来评估管段的排水能力,对该区域现状管网排水能力进行了综合评估。同时,对该区域进行了内涝风险评估,采用排水管道一维模型耦合地表二维模型,计算出50年一遇24 h设计雨型工况下的内涝淹没范围、水深、流速、历时等成灾特征,获得了该区域50年一遇的风险程度图。最后,对该区域的内涝成因进行了分析,并提出了降低内涝风险的建议。     

基于水力模型的青山海绵示范区排水防涝风险评估

针对武汉市海绵城市试点建设,在青山海绵示范区内构建了基于Info Works ICM的排水管网模型。利用Info Works ICM通过一维模拟实现排水系统的排水能力评估,通过二维模拟实现内涝风险评估。模型模拟得出,武汉市青山海绵示范区仅46.3 km、约15.2%的排水管涵可以满足3年一遇降雨重现期的设计要求,排涝泵站尚不足以满足3年一遇降雨重现期的设计要求;示范区内涝高风险区和中风险区面积分别占示范区面积的2.7%和1.5%。     

低影响开发设施组合的水文模拟及不确定性分析

在海绵城市建设中,通过多种低影响开发(LID)设施的组合应用可实现对城市雨水径流的调控。针对LID设施组合的水文模拟存在高维参数估值不确定性分析的难题,以深圳环保产业园LID示范区为例,构建LID组合设施的暴雨洪水管理模型(SWMM),结合Morris筛选法与DREAM算法,对不同降雨条件下模型中不同设施、不同类型参数的灵敏度和不确定性进行分析。结果表明,位于下游的设施参数灵敏度普遍高于上游设施,排水及导水相关参数灵敏度相对较高;下游设施的排水参数后验分布峰值明显,参数不确定性小;中等强度降雨事件模拟结果的不确定性比高强度降雨事件要小。     

基于降雨情景模拟的排水系统内涝风险评估与分析

现今大多数城市建成区雨水管网存在设计标准偏低、源头控制径流能力低等问题,使得内涝风险增加。以某平原水网城市为例,采用地理信息系统(GIS)技术与综合流域排水系统模型InfoWorks ICM相结合的方法,对不同降雨重现期进行情景模拟,分析评估内涝风险,并通过对模拟结果进行水量平衡分析,得出需要通过增设源头LID设施、管道提标改造、合理布置外围排涝设施等措施有针对性地预防内涝发生、降低内涝风险。     

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%。     

基于SWMM模型与低影响开发模式的 滨水地区内涝防控方案——以厦门市杏林湾 选区为例

在快速城镇化进程中,由于硬质下垫面面积比例增加,导致城市内涝问题日益突出。选取厦门市杏林湾地区作为研究对象,以绿色经济与低影响开发为目标,运用SWMM技术构建降雨-径流模型,分别对低影响开发前后的地块进行暴雨重现期2年一遇和5年一遇情景的模拟,确定地块内涝易发区域积水节点,根据节点位置布设低影响开发(LID)措施,以此提高研究区对内涝灾害的承受能力。情景模拟结果为:杏林湾选区在重现期2年一遇时,地块东部海湾口处容易出现内涝现象;重现期5年一遇降雨导致杏林湾选区排水系统出现大范围节点溢流,主要集中在湾区滨水空间及海湾口处。通过对易涝区增设LID措施降低径流总量、削减洪峰小时流量,从而使年径流控制率提升至77.5%,降低城市内涝灾害风险。     

基于SUSTAIN模型的LID设施成本效益分析

以深圳市某低影响开发(LID)示范区为研究对象,利用SUSTAIN模型分析LID措施在削减峰值流量方面的成本效益。构建研究区域排水系统的现状模型,并利用实测降雨数据进行率定,在现状模型的基础上构建LID方案,以雨水排放口的峰值流量为控制目标,以LID设施的规模为决策变量,设置不同重现期设计暴雨作为边界条件,对多种组合的LID设施进行模拟,得到各情景下的优化方案以及成本-效益曲线。结果显示,相同的LID设置方案在不同强度的降雨条件下的成本-效益曲线有较大差异,LID设施在高强度降雨下的径流控制效果较差。该研究方法可为相关规划与设计中控制目标的制定与建设方案的优化提供参考。     

城市化对排水系统的影响及自适应改造研究

分析了城市化对原有排水系统的影响,并提出提高城市排水管网设计标准的改造方案。以呼和浩特市W排水系统为研究对象,应用SWMM工具,结合Arc GIS,对其排水系统进行动态仿真模拟计算。在不同降雨情景下,分析与比较了研究区域在不同管网设计重现期改造方案下的溢流量等信息,计算内涝风险指数。结果表明,城市扩张增大了原有排水管网的负荷;提高管网设计重现期可以降低内涝灾害的风险系数。另外,借鉴经济订货批量(EOQ)模型的评价方法,依据工程性与经济性评价选取最优自适应改造方案。以上方法可用于其他地区城市化自适应改造措施研究,为城市排水系统规划和防洪排涝提供理论依据和决策支持。     

LID与传统开发模式下雨水管渠运行状态对比研究

以深圳市光明新区门户区为研究区域,采用SWMM模拟不同重现期下低影响开发(LID)模式和传统开发模式下的雨水管网运行情况,分别从管渠水深、节点溢流、径流总量和峰值流量、径流系数等方面分析LID对区域雨水管渠运行状态的影响。结果显示:与传统开发模式相比,LID模式下各节点的最大水深可降低0. 20~0. 95 m,峰值流量可降低62. 7%~67. 5%,峰值延迟时间最大可达11 min;在1~10年重现期下管网节点均未发生溢流情况,总出口断面的径流总量削减率为39. 3%~50. 5%,径流系数均控制在0. 5以内。     

基于InfoWorks ICM-2D耦合模型的上海某片区排水系统排水能力分析

通过建立排水管网数学模型对城市现状的排水系统能力进行评估是当前较为行之有效的方式之一。基于InfoWorks ICM建立2D耦合的上海某区域排水管网模型,并对其区域的管道超负荷状态及内涝风险等级进行评估分析。结果显示,整个排水管网系统有50%以上的管道因自身设计标准不足而在3 a一遇的重现期下处于超负荷状态,可评估为现状排水管网系统的排水能力未达到3 a一遇的排水设计标准;5 a一遇的重现期下不存在内涝高风险区。评估结果可为下一步管道提标改造提供判断依据,同时也为城市内涝灾害紧急预警方案的编制及智慧水务平台的搭建提供参考。     

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1D/2D耦合模型的排水系统内涝重现期校核

耦合一维(1D)管网/二维(2D)地表漫流模型可以准确描述城市地区的暴雨积水过程,特别是超设计标准暴雨造成的城市内涝的演进全过程。以合肥市杏花排水系统为例,构建1D/2D耦合模型,通过实测数据完成模型的率定验证,在50年一遇的极端暴雨条件下,模拟杏花系统的内涝演进。结果表明,该排水系统内地形起伏较大,道路调蓄涝水的能力差,且不能配合市政排水系统行泄涝水,在极端降雨条件下形成了严重的局部涝灾。本研究为根据内涝设计重现期校核城镇排水系统排除积水能力规定的实施提供了参考。