某低影响开发道路的雨水滞蓄效果模拟与评价

选取我国南方某城市一条基于低影响开发(LID)理念建设的道路,利用Info Works ICM城市综合径流模型模拟道路的降雨径流过程,评价生物滞留带的雨水滞蓄效果;另外,分析LID道路的场次径流总量削减率、峰值流量削减率、年径流总量控制率等指标及相关影响因素。结果表明,道路生物滞留带对中小降雨具有较好的控制效果,随着降雨量的增大,尽管统计所得的年径流总量控制率增大,但对降雨的径流总量控制能力减弱。     

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。     

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。     

生物滞留设施对不同历时的降雨滞留规律分析

基于SWMM模型的运动波,构建了丝兰湖小区的管网水动力模型,结合设计的生物滞留设施,分别分析了在短历时和长历时降雨下,生物滞留设施对于降雨的滞留规律。结果表明：对于短历时的暴雨,生物滞留设施对降雨能够削弱,设施能够储蓄调节部分雨水,但是无法满足年径流总量控制率的指标。对于降雨量较小的长历时降雨情况,生物滞留设施能够将降雨全部控制,能满足年径流总量控制率的要求。因此,海绵城市建设过程中,应该尽量采用模型,结合长历时降雨整体分析,才能对海绵城市建设做出更加科学的决策。     

降雨特征对低影响开发停车场径流控制效果的影响

低影响开发设施可有效削减雨水径流总量,而降雨特征是重要的影响因素之一。以北京市某停车场为研究区域构建SWMM模型,采用相关性分析法探究降雨特征对雨水径流总量控制效果的影响。结果表明:各降雨特征共同影响雨水设施的径流控制效果,雨水设施的径流控制效果随中小降雨总雨量占年降雨量的比例(中小雨量占比)、降雨间隔、降雨历时的增加而升高,随暴雨总雨量占年降雨量的比例(暴雨量占比)、降雨量的增加而降低;暴雨量占比和降雨量是影响雨水设施径流控制效果最主要的降雨特征,降雨量与暴雨量占比之间存在较强的相关关系;降雨间隔和降雨历时与雨水径流控制效果存在正相关关系,但相对于其他降雨特征其影响程度较小。     

生物质炭改良生物滞留系统去除氮素的试验研究

雨水生物滞留系统是路面雨水径流净化的主要技术措施之一。利用土柱模拟试验,通过向人工配制的砂壤土中添加不同含量的生物质炭(0、2%、4%、6%),并模拟路面雨水径流淋滤,分析去除氮素污染物的效果及影响因素。结果表明,生物质炭的添加量达到2%以上时,可显著增大对路面降雨径流中TN、NH_4~+-N和NO_3~--N的削减率。生物质炭添加量对TN的去除效果影响不大,但是对NH_4~+-N的去除效果明显优于NO_3~--N。同时发现,路面雨水径流污染负荷、落干期、植物均会不同程度影响生物滞留系统对氮素污染物的去除效果。     

简单式绿色屋顶雨水径流滞留效果的影响因素

绿色屋顶具有良好的环境、社会和经济效益,其在欧美等发达国家已得到广泛应用,但在国内雨水控制领域受到的关注度较低。为此,采用北方典型城市的设计降雨对绿色屋顶装置进行模拟降雨试验,分析简单式绿色屋顶的排水层材料、种植基质及降雨强度对其雨水径流滞留效果的影响。结果表明:凹凸排水板和陶粒两种排水层材料对绿色屋顶滞留雨水径流的效果无明显优劣;种植基质的初始湿度与绿色屋顶对雨水径流的削减率存在负相关关系;基质种类对绿色屋顶雨水径流滞留能力也有一定影响,与超轻量基质和田园土相比,改良土在雨水径流削减、产流延缓、峰值流量削减和延后等方面的效果更好;绿色屋顶对较低重现期的降雨事件具有更好的雨水径流滞留效果。     

合肥地区生物滞留设施的合理构型和设计参数

在土壤渗透速率低、地下水位高的合肥市建造了3个构型和设计参数各异的生物滞留设施开展现场中试,考察设施的水文效应以及对径流的净化效果。借助经现场试验数据验证率定的RECARGA模型,结合当地的降雨特性选择适用于合肥地区的生物滞留设施构型和设计参数。研究表明,建有下排水系统的生物滞留设施的服务面积比宜取5%~7%,填料渗透速率宜取3~5cm/h,设施的表面储水区深度宜取15~20 cm,内部储水区的设置可以大幅削减排水管出流量。当地过低的原土渗透速率使得渗透型生物滞留设施的应用受到很大的限制。     

生物滞留槽径流污染物运移规律研究

通过实验研究生物滞留槽径流污染物运移规律,包含污染物削减系数计算公式,之后对生物滞留槽减控径流污染技术进行试验示范.结果 表明,生物滞留槽可削减径流15％～85％,污染物排放量可削减35％～95％,同时具有较好的生态景观效果.通过本研究,能够为海绵城市建设中道路生物滞留槽的设计方法提供参考,并为后续城市雨水径流综合管控平台的构建,水质水量综合措施的布局优化提供基本技术方法和参数.     

气候变化对雨水控制设施年径流总量控制率的影响

气候变化对降雨产生的影响会干扰海绵城市建设中雨水控制设施的效果。为了定量评估气候变化对年径流总量控制率的影响,识别我国雨水控制设施气候变化敏感区域,在统计分析全国186个气象站1980年—2012年日降雨序列的基础上,对比各气象站在不同时段0~200 mm设计降雨量所对应年径流总量控制率的变化;以年径流总量控制率的标准差作为评价依据,讨论我国各区域气候变化敏感性的空间分布。结果表明:气候变化对我国大部分地区的年径流总量控制率所造成的标准差大致在0~0.06之间,气候变化敏感性的峰值出现在设计降雨量为25~40 mm范围;敏感区域主要集中在我国东部,其中京津冀地区、山东省和海南省大部分地区的敏感性较高。对于气候变化敏感的区域,雨水源头控制设施的年径流总量控制率或因气候变化而无法达到预期值,因此应尽量增加设施规模;而对于气候变化不敏感的区域,气候变化对年径流总量控制率影响不大,因此根据时长较短的降雨序列即可准确确定其年径流总量控制率所对应的设计降雨量。     

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。     

新型渗井-透水网格措施的径流调控效果研究

为更加合理地对雨水资源进行管理和调控,低影响开发(LID)措施日益成为我国许多城市"海绵化"的必然选择。透水网格被认为是一种有着良好雨洪管控效用的LID措施,然而大多情况下施工过程不尽规范,土基多采用渗透性不良的土质,这使得径流调控及渗流效益难以充分发挥,故拟以透水网格砖孔布设渗井来改善该现状。采用试验与SWMM仿真相结合的方法,研究了在6场重现期降雨作用下新型渗井-透水网格措施较透水网格在径流调控方面的改善效果,以及100年重现期降雨条件下两种措施的入渗规律。结果表明,在不同降雨场次下,新型措施较透水网格雨量径流系数降低了9.94%~51.09%,洪峰流量削减率提高了2.91%~30.42%;滞峰时间延迟效果不显著,在3 min以内;在100年重现期降雨下湿润锋迁移速率提高了73.47%。     

高架道路降雨径流水质的污染控制试验研究

通过模拟上海高架道路降雨径流水质,基于生物滞留设施的原理设计小试和中试反应器,对比了以陶粒和沸石为介质的生物滞留设施对高架道路雨水径流的处理条件及效果,初步讨论了介质层结构对处理效果的影响。结果表明,基质强化生物滞留设施的水力负荷应不大于1m~3/(m~2·d);沸石基质对COD、TP和NH_3-N的去除效果好于陶粒,其相应去除率分别为74%、87%和71%,装置运行期间出水水质达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅲ类标准;沸石基质适应水力负荷范围较大,更适于处理水力负荷变化较大的雨水径流;添加沸石层后单位时间内污染物去除效率提高40%左右。     

基于海绵城市理念的山地城市道路低影响开发设计

重庆市海绵城市试点区域悦来新城对有条件的道路进行低影响开发(LID)建设,设计采用阶梯状生物滞留设施,可实现对80%的年径流总量的控制,并起到一定的雨水缓排作用。设计需根据道路范围内的设计雨量计算滞留带的容量大小,综合道路纵坡、人行道宽度及两侧地块用地性质确定生物滞留带的平面位置及尺寸。提出了阶梯状生物滞留带的设计方法,以期为类似山地城市道路LID建设提供示范。     

上海城市屋面雨水利用设施长期运行效率分析

利用上海地区2000年—2009年的降雨资料,模拟了屋面雨水利用设施的长期运行效率,并分析了影响运行效率的主要因素。研究结果显示:①屋面雨水利用设施具有良好的长期运行效率,在雨水用量为100L/(d.户)、屋面雨水蓄积量为40L/m2的条件下,系统可保持平均为90%以上的长期运行效率;②屋面雨水利用设施可有效调蓄雨水径流和延迟径流产生时间,当屋面雨水蓄积量50L/m2时,系统可充分调蓄5年一遇的暴雨屋面径流,极端情况下可削减径流深约25.1mm;③单位面积屋面雨水使用量和单位面积屋面雨水蓄积量是影响系统长期运行效率的两方面重要因素。     

基于模型的海绵型道路年径流总量控制率影响因素研究

采用SWMM模型模拟研究了道路长度、道路红线宽度、人行道及非机动车道宽度、人行道及非机动车道中透水铺装比例、绿化带中生物滞留设施比例、生物滞留设施下沉深度、绿化带宽度、车行道宽度等因素对海绵型道路年径流总量控制率的影响,以期为道路年径流总量控制率目标的合理确定提供依据。结果表明,道路红线宽度、人行道及非机动车道宽度、人行道及非机动车道透水铺装比例、绿化带中生物滞留设施比例、生物滞留设施下沉深度、绿化带宽度、车行道宽度会影响海绵型道路的年径流总量控制率。在海绵设施设计参数和设置比例一定的情况下,影响道路年径流总量控制率的主要因素是道路红线宽度、绿化带宽度和车行道宽度。制定道路年径流总量控制率目标时,应根据道路红线宽度、绿化带面积与车行道面积的比值合理确定。     

采用SWMM模拟LID市政道路的雨洪控制效果

采用SWMM软件模拟建设项目低影响开发(LID)设施的雨洪控制效果是LID规划设计的重要依据。以深圳市光明新区某已建LID市政道路为例,介绍了LID市政道路的SWMM模型建立方法,包括汇水区的划分、LID设施的定义、设计降雨的选择等内容。模拟结果表明,相比传统设计道路,LID设计道路能够有效削减年雨水径流总量和典型场降雨的峰值流量。     

模拟生物滞留池净化城市机动车道路雨水径流

我国城市化的快速发展致使城市机动车道路雨水径流量显著增大,雨水水质明显恶化。采用土柱模拟生物滞留池,考察了其对城市机动车道路雨水径流水质的改善效果,以确定适宜的生物滞留池填料构成。结果表明,在自然装填状态下,生物滞留池种植土壤填料中营养土的含量为5%～10%(相应壤质土的含量为30%～25%,砂的含量为65%)时,对雨水径流中氨氮、TN、TP、COD和SS的去除效果较好。