破坏地表条件下草原的产流过程模拟研究

为了研究不同降雨条件、不同坡度及不同放牧制度对水土流失的影响,为草原的水土保持各项工作的开展提供参考依据。以格根塔拉草原4种放牧强度(封育不放牧CK、轻度放牧LG、中度放牧MG、重度放牧HG)荒漠草原原状土为对象,开展5°、10°两种坡度3种雨强(20、40、60 mm/h)条件下的人工模拟降雨试验,分析其产流过程与产流量。结果表明:在降雨强度和坡度一定的条件下,四种放牧程度小区的坡面初始产流时间变化大致相同,放牧程度增大,初始产流时间相对减小;在放牧条件一定的条件下,随着雨强和坡度的增加,初始产流时间逐渐减少,但是降雨条件比坡度对初始产流时间影响更大。在相同坡度不同雨强同一放牧条件下随着雨强的逐渐增加产流量也不断增加,并且产流历时和累计产流量呈现"下凹型"4种放牧条件条件下累计径流量为轻度放牧(LG)封育不放牧(CK)中度放牧(MG)重度放牧(HG)。     

城市公园绿地雨水径流利用研究

在暴雨或较大降雨强度的条件下城市绿地也会产生地面径流,在建设公园绿地的同时要考虑对公园绿地上雨水径流的收集,并回用于绿地灌溉,而不是简单排入城市排水系统。结合北京市丰台区绿源公园绿地径流的现场试验观测,提出了城市草坪绿地降雨量、降雨强度与径流量的关系,以及不同地面坡度条件下的降雨径流关系,为北京城市绿地雨水径流利用提供了基本依据和基础参数。试验结果表明,降雨量小于9mm时试验坡度的草坪绿地均不产流;次降雨量大于9mm时,绿地的径流效率与次降雨量成正比,而坡地上二者的相关性比平地更加显著。     

不同基质深度下绿色屋顶产流分析

为了优化绿色屋顶基质结构,结合长江中下游地区的水文、气象等条件,在芝加哥设计雨型下,通过人工模拟降雨的方式研究了重现期1~5年,降雨历时30~120 min的条件下不同基质深度对绿色屋顶滞蓄能力的影响,并从产流过程、径流峰值削减率、径流总量削减率方面进行了分析。研究结果表明:在不同设计降雨强度下,随着基质深度的增加,产流时间、延峰时间和径流削减能力呈增加趋势,同时随着降雨重现期的增大,绿色屋顶各项指标呈减小趋势。综合来看,基质深度为25 cm的绿色屋顶性价比较高。     

道路生物滞留带削减雨水径流的实测效果研究

通过对深圳市某道路生物滞留设施进行雨水径流监测试验,研究生物滞留设施对道路雨水径流的削减效果及影响因素。结果表明,当降雨总量为3.3~76.7 mm、平均雨强为0.03~0.67 mm/min时,生物滞留设施对道路雨水径流的场次径流总量控制率为50.5%~100%,峰值流量削减率为53.4%~100%,滞峰时间可以达到2 min以上。生物滞留设施对场次降雨量小且平均降雨强度小的道路径流削减效果较好。     

深圳市道路降雨径流初期冲刷效应及初期弃流量分析

以深圳市光明新区高铁站附近道路为径流采样区域,对路面降雨径流进行监测,通过不同降雨径流事件,测试径流过程中悬浮颗粒物(SS)、化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4-N)、硝氮(NO3-N)质量浓度的变化,并利用污染物质量浓度变化规律和M(V)曲线,综合研究该区道路径流的初期冲刷效应及初期径流弃流量。研究结果表明:该区道路降雨径流存在初期冲刷效应,其中SS、COD要比NH4-N、NO3-N、TP和TN的初期冲刷作用明显;综合分析得出初期径流截流率为30%~40%,所对应的污染物负荷比例为42%~70%,定量确定该区道路初期弃流量可控制在8 mm左右,并建议在实际工程中,应综合考虑多方面影响因素酌情选定初期弃流量。     

植草沟对道路径流的水文控制效果研究

在合肥市滨湖新区建造了2条不同类型的植草沟设施用于考察其对路面径流水量的控制效果。研究表明,普通植草沟(设施Ⅰ)与设置下排水的改良植草沟(设施Ⅱ)均能有效削减道路径流的体积和峰值流量,延长峰值流量的出现时间,但设施Ⅱ的水文控制效果优于设施Ⅰ。植草沟的水量削减效果受进水条件的影响,监测期间设施Ⅰ、Ⅱ的径流水量削减率分别为31.1%、35.5%。统计得到在合肥当地条件下设施Ⅰ、Ⅱ完全消纳降雨径流的边界公式可用于分析当地相近设计条件下植草沟对降雨径流的控制能力。     

不同雨水控制利用方案下城市暴雨径流效应

传统的城市空间开发模式缩短了初始产流时间,增大了暴雨径流峰值和径流总量,成为城市雨洪问题的根本症结所在。采用SWMM研究了山地城市典型区域在开发前和现状用地布局情景下的径流效应,并采用绿色屋顶、绿色屋顶+渗透广场、调节池、绿色屋顶+渗透广场+调节池四种雨水控制利用方案进行了模拟分析。结果表明,径流曲线的形状与降雨过程线相似;现状雨水控制利用方案的径流峰值和径流总量可分别达到开发前的7倍和7.1倍;调节池能削减峰值流量,最高可削减65%;绿色屋顶、绿色屋顶+渗透广场、绿色屋顶+渗透广场+调节池对径流总量和径流峰值具有双重削减效果,其中,绿色屋顶+渗透广场+调节池的削峰减量效果最好,分别可达81%和90%。     

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。     

利用暴雨管理模型（SWMM）对低影响开发措施效果的模拟研究

为考察低影响开发措施刘城市雨洪的控制效果,利用暴雨管理模型（SWMM）,对某区域内规划建设绿色屋顶、渗透铺装、雨水收集系统以及低势绿地等低影响开发措施后在不同重现期的降雨强度下出水口流量变化以及规划区域内产汇流情况的模拟研究。通过模拟显示,在一定重现期降雨强度下低影响开发措施可以削减区域内产流的峰流量、推迟区域内径流峰流量的出现肘间,并且采取低影响开发措施后,地表对降雨径流的滞蓄量和渗透量增加,减小了地表径流总量,从而间接增加了雨水资源滞留、消纳和利用量。通过SWMM模型可以对低影响开发措施在不同重现期降雨强度下地表径流的滞留消纳量以及雨水资源的利用量进行评价,进而为低影响开发措施的规划设计提供必要的技术支撑。     

基于SWMM模型的山坡型公园子汇水区地表产流特征——以重庆地区为例

子汇水区是径流控制的结构单元,山地公园子汇水区产流特征的研究为山地海绵城市绿地空间水文特征的认知和径流管控策略构建提供依据。选取重庆主城区3例典型山坡型公园的28例子汇水区为研究对象,进行分类探讨,基于SWMM模型平台对各类子汇水区的产流量、径流系数、径流峰值进行分析。结果表明:中雨和大雨下,山坡场地型、山坡混合型、山坡绿地型子汇水区的单位面积产流量、综合径流系数、径流峰值呈递减趋势,大暴雨时山坡混合型与绿地型子汇水区的上述参数值无明显大小趋势;中雨和大雨下,不透水率是子汇水区单位面积流量、综合径流系数的决定性参数,大暴雨下子汇水区面积是总流量、径流峰值的重要参数;平坡、凹坡、凸坡地形的子汇水区的单位面积产流量、综合径流系数存在递减趋势;同一子汇水区若坡度增加,中雨和大雨下其产流特征几乎无变化,大暴雨下有显著上升趋势;大暴雨时坡面汇流宽度与总产流量、径流峰值呈较强正相关。     

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。     

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。     

基于SWMM模型的低影响开发雨洪控制效果模拟

介绍了SWMM模型中低影响开发(LID)模块的模拟原理,通过案例介绍了场地LID雨水系统规划过程,并运用SWMM模型对传统管线设计进行了校核,对LID场地径流的控制效果进行了评价。对设计场降雨事件及连续降雨事件的模拟表明,场地LID雨水系统规划可实现峰值流量及年径流外排率恢复到开发前的状态,LID设施对污染物削减效果显著。     

具有导渗导排管的透水混凝土铺装对径流削减试验研究

具有导渗导排管的透水混凝土铺装是在传统透水混凝土铺装基础上的一种新型的透水铺装形式。对具有导渗导排管的透水混凝土铺装的径流控制作用进行了试验。结果表明,当降雨重现期为1年时,具有导渗导排管的透水混凝土道路比普通道路、常规透水混凝土道路径流产生时刻分别晚55 min、43 min,峰现时刻时间分别晚80 min、30 min,洪峰流量削减率分别高70%、10%;随着降雨重现期的延长,产流时间和峰现时间呈现缩短趋势。具有导渗导排管的透水混凝土比常规透水路面对延迟产流时间和峰现时刻、削减洪峰水量具有更好的作用,可以为该创新型低影响开发技术的国内应用设计提供参考。     

不同降雨条件下低冲击开发的水文效应分析

以深圳市光明新区低冲击开发(LID)示范区为研究区域,采用暴雨雨水管理模型(SWMM)模拟了下凹式绿地、渗透铺装和绿色屋顶等3种LID模式下的雨洪控制效果,分析了降雨量、降雨历时和雨峰位置对LID水文效应的影响。结果表明,当降雨量<100 mm时,随着降雨量的增加,渗透铺装和绿色屋顶的径流削减量也相应增加,下凹式绿地的径流削减量变化不大,但其削减量大于其他两种LID控制措施;随着降雨历时的延长,下凹式绿地的径流削减量增加,而渗透铺装和绿色屋顶的径流削减量变化较小;雨峰位置变化时,3种LID控制措施的径流削减量均变化不大,对峰值流量的削减效果随着雨峰后移而减弱。3种LID控制措施对降雨量少、降雨历时长并且雨峰位置靠前的降雨控制效果较好。     

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。     

基于SWMM的某工业园区LID方案及模拟评估

以中山市某具有大面积厂棚的工业园区为研究对象,探讨了其在低影响开发(LID)方面的潜力,通过SWMM建立了优化的LID改造方案,并进行了径流控制及污染削减方面的模拟评估。结果表明,通过多种LID措施的组合及优化,研究区域内径流总量削减率及峰值流量削减率均可达到70%;在重现期为3年、降雨历时为2 h的降雨情景下,对研究区域内NH3-N、COD、SS等径流污染物的去除率分别可达到76.6%、66.7%、57.6%。     

基于污染负荷控制的屋面初期径流弃除量探讨

初期径流污染是城市面源污染的主要组成部分,但目前对初期径流的定义、弃除量等都没有统一的说法,而且影响初期效应的因素多而复杂,并与地区特性紧密相关。通过对北京雨水利用示范区降雨及屋面径流水质监测数据的分析,初步探讨了不同初期径流弃除量对污染负荷的削减效果。在不同降雨特性下,屋面产流后弃除2 mm雨量可削减20%～45%的污染负荷,故建议北京市屋面初期径流弃除量标准按2 mm雨量考虑。     

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。     

某低影响开发居住小区水量水质的SWMM模拟

以深圳市某已建的低影响开发居住小区为例,运用SWMM模型模拟研究低影响开发设施对水量和水质的控制效果。结果表明,在年降雨条件下,采用绿色屋顶、下沉式绿地和透水性铺装的居住小区,其年径流总量控制率可提高到69%,年SS总量可降低41%。在不同强度降雨条件下,低影响开发居住小区对径流的总量和峰值流量以及污染物的负荷总量和峰值浓度均有不同程度的削减作用,但都随降雨强度的增大而减弱。污染物的负荷总量和峰值浓度与降雨强度呈正相关,且峰值浓度曲线具有一定的初期雨水效应。