西安市老城区海绵改造对雨水径流削减效益模拟研究

为了有效地评估和量化老城区海绵改造前后的内涝削减程度和海绵调蓄能力,以西安市小寨老城区海绵改造为研究对象,采用SWMM模型分别计算不同工况下的节点溢流量和管道外排量,并根据水量守恒原理,分别计算出“渗”“蓄”“排”所对应的水量,进而采用入渗量、蓄水量及外排量占比等指标分析老城区海绵措施雨水径流削减效益,并对老城区改造工程进行效果评价。结果表明：降雨量为17.2 mm且降雨历时在2 h的设计降雨条件下,建设前全区的径流控制率为67.10%,建设后全区径流控制率达82.52%,同时在其他设计重现期的条件下,建设后比建设前均有明显的提升;经过海绵改造后,雨水很大程度上被海绵措施储蓄起来,径流控制效果显著改善;海绵措施建设后,蓄水量占比较建设前显著提升,且随着重现期的增大海绵调蓄能力逐渐趋于饱和,当重现期为100 a时该区域海绵措施综合蓄水量为35.359×10⁴ m³。该研究成果对城市内涝防治、老城区海绵设施成效评估具有非常重要的工程实践意义。     

已建小区海绵化改造工程中排水与雨洪控制耦合设计研究

以青岛市海绵城市建设试点示范项目H小区海绵化改造工程设计为例,针对已建小区排水与雨洪控制系统现状,通过两者之间耦合设计进行海绵化改造,以源头减排径流控制措施提高排水与防涝标准,设置超标雨水行泄通道,通过客水导流提高防洪标准;通过细分排水子分区,研究分析实际蓄水量与设计调蓄容量的偏差以及各子分区之间的不平衡的主要原因是部分分区和分区中部分地表径流无法汇入LID,并设置截留、引流等措施引入调蓄池或附近的LID设施,串联转输消纳各分区和子分区之间不平衡的地表径流量。项目通过两个雨季一年多的运行效果良好,为已建小区雨水排放系统升级以及雨洪控制系统的设计积累一定的经验。     

兴义市海绵城市规划措施探讨

在分析兴义市海绵城市建设试点区综合径流系数、年径流总量控制率等基本情况的基础上,规划提出海绵城市建设的"渗、滞、蓄、净、用、排"等各项规划措施,并对实施预期效果进行评估。结果表明:1试点区下垫面解析后经加权平均计算,规划范围综合径流系数为0.59;2试点区年径流总量控制率设为80%,年径流总量控制率对应的设计降雨量为27.7 mm;3试点区基于低影响开发雨水系统的构建,通过渗透工程、滞留工程、调蓄工程、净化工程、回用工程及利用工程等手段,形成"一园四区,多点滞蓄,水网通达",点、线、面相结合的城市海绵系统;4渗透工程发挥了海绵城市的核心作用,在年径流控制率对应的设计降雨量中渗透工程可分担的雨水控制量比例达到52%。     

简易式绿色屋顶对雨水径流控制效果研究

随着海绵城市建设的全面推广,源头绿色设施建设的数量也大幅度增加.绿色屋顶作为一种对雨水水量可以有效控制的设施,同时兼具景观和节能保温等功能,被广大设计师所接受.开展对嘉兴市简易式绿色屋顶成效的研究与分析,获取对雨水径流控制的实际效果,可为海绵城市源头绿色设施推广应用提供技术支撑.     

海绵城市“源头-过程-末端”在线监测体系构建——以青岛市李沧区海绵试点区为例

海绵城市的考核要求收集在线监测数据对建设效果进行定量化的评估,因而需建立在线监测体系支持海绵城市从规划、建设到运营的全过程管控。结合雨水径流的汇集过程和海绵城市考核的实际需求,提出了按照"源头-过程-末端"构建系统化在线监测体系的工作方案。以青岛市李沧区海绵城市试点区为例,总结了整体监测目标、方案设计思路及布点原则,介绍了典型措施、项目地块、雨水管网及河道的在线监测布点方案。     

基于问题导向的老城区海绵城市建设系统化方案编制探讨

老城区海绵城市建设应基于问题导向,从全流域系统的角度,统筹源头-过程-系统的项目体系。为推进海绵城市专项规划落地,优化具体项目设计,保障海绵城市建设的整体实施效果,编制海绵城市系统化方案十分必要。以某城市老城区的海绵城市建设系统化方案编制为例,阐述系统化方案的编制目的、编制的技术思路,并对现状本底分析、水环境改善方案编制、水安全提升方案编制及工程体系系统融合等方面对系统化方案的要点进行探讨。     

嘉兴市海绵设施运行和管护现状调查与分析

随着海绵城市建设的全面推广,各试点城市也进入验收阶段,海绵设施的科学运行养护已成为实现海绵理念的关键因素。对嘉兴市海绵设施运行和管护现状分类调查与分析,获取基于现状条件下海绵设施运行和管护的实际效果,将为制定运行管护导则和科学养护积累基础数据和经验。     

基于城市水文模型的海绵城市智慧管控

针对海绵城市智慧管控系统的建设,从调蓄设施智慧管控的角度,以萍乡市西门片区为案例,对海绵城市建成后的运行管理方式进行分析,研究基于城市水文模型的海绵城市智慧管控系统的作用,重点阐述了调蓄设施的智慧管控系统的建设和应用。结果表明:在30 a一遇2 h设计暴雨下,不同的调蓄设施起调点设置对地表径流量的控制有较大的影响,随着起调点的设置越靠后,地表径流总量控制率从66.6%减少至8.9%,峰值削减率从47.3%减少至20.8%;在两场雨峰位置不同的实际降雨的模拟情况中,采用不同的起调点策略可以更好的发挥工程效益,地表径流总量控制率分别是64.5%和82.6%,峰值削减率分别为52.1%和70.4%。对基于智慧管控系统的调蓄设施的优点和局限性做进一步的阐述和分析,对海绵城市智慧管控系统的几个关键问题进行初步探讨,包括分布式参数获取与数据库更新、易积水点的远程管控技术和风险预警技术等。研究成果对海绵城市建成后的城市水资源管理具有一定的参考意义。     

绿色海绵设施土壤营养物质与重金属累积研究

目前,针对雨水径流对海绵设施种植土的影响还缺乏研究。选择嘉兴市海绵试点区内不同项目的绿色海绵设施,研究雨水径流对海绵设施内种植土的营养物质含量、重金属物质含量的影响,海绵设施内种植土的营养物质含量、重金属物质含量随时间的变化规律,并对海绵设施内种植土的营养物质含量、重金属含量进行评价。     

兴义市海绵城市规划措施探讨

在分析兴义市海绵城市建设试点区综合径流系数、年径流总量控制率等基本情况的基础上,规划提出海绵城市建设的"渗、滞、蓄、净、用、排"等各项规划措施,并对实施预期效果进行评估。结果表明:(1)试点区下垫面解析后经加权平均计算,规划范围综合径流系数为0.59;(2)试点区年径流总量控制率设为80%,年径流总量控制率对应的设计降雨量为27.7mm;(3)试点区基于低影响开发雨水系统的构建,通过渗透工程、滞留工程、调蓄工程、净化工程、回用工程及利用工程等手段,形成"一园四区,多点滞蓄,水网通达",点、线、面相结合的城市海绵系统;(4)渗透工程发挥了海绵城市的核心作用,在年径流控制率对应的设计降雨量中渗透工程可分担的雨水控制量比例达到52%。     

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。     

多尺度海绵城市系统雨洪控制研究

雨水的开放性与流动性使城市洪涝灾害的产生具有多尺度特征,海绵城市系统中也存在多种规划建设层级与尺度,且各层级尺度下的规划建设内涵与雨洪控制目标各不相同。本文基于SWMM模型,以位于广州市的三个不同空间尺度区域(局域集水单元、城市汇水区、城区小流域)为研究对象,通过现状解析、海绵改造方案设计与模拟的方式,对不同尺度海绵系统雨洪控制措施的合理设置,以及实现城市排水治涝与海绵城市建设的综合控制目标进行系统性实例研究。研究结果表明：在小尺度海绵系统中应通过微观控制措施实现系统径流、出流要素控制,在中、大尺度海绵系统中应通过兼顾绿色与灰色基础设施、管渠与调蓄设施、源头与终端结合的控制措施,分别实现流量峰值的控制与积水情况的缓解。研究可为海绵城市的统筹规划建设及不同单一尺度区域的海绵城市规划设计与研究提供明晰的参考。     

丘陵区海绵城市建设模式研究——以凤凰县为例

针对丘陵区城市的地形地貌和降雨径流特点,从生态海绵流域的全局视角,以现代化湿地花园城市为目标,合理布设"渗、滞、蓄、净、用、排"等海绵建设设施,并在措施布设时考虑丘陵地区对水土流失防治、地质灾害防控、水系景观美化等特殊要求,提出丘陵区海绵城市建设方案。以丘陵区城市湖南省凤凰县为案例,具体分析了海绵城市建设的目标指标和适宜建设措施。研究结果表明:通过海绵城市建设,凤凰县新建区年径流总量控制率达到83%,总的年径流总量控制率为80%;丘陵区海绵城市建设不应局限于建成区内,应针对产汇流过程急速形成、易出现山洪和内涝灾害的"两碰头"等问题,通过低影响开发措施和建成区外海绵体措施,开展生态海绵流域建设;丘陵区海绵城市应区分建成区内和建成区外,设定相应的建设目标和控制指标,建成区外应对堤防达标、雨水排放、水源保护区、水土保持、地质灾害防治等开展系统性建设和整治,建成区内应对可渗透地面、下凹式绿地、污水集中收集处理、地表水体水质、非常规水源利用、城市管网等方面开展系统性建设和整治。研究成果对丘陵区探索海绵城市建设模式具有重要的参考意义和实用价值。     

萍乡市西门片区海绵城市建设水文响应与成本效益分析

海绵城市是当前国家大力推行的城市水问题综合治理理念,目前已从三年试点期转入大规模建设阶段。针对当前海绵城市建设的效果评价问题,为了对海绵城市建设成效进行综合评估,以萍乡市西门片区为例开展了研究。基于SWMM构建了西门片区城市水文模型,将原始情景和海绵情景进行对比,分析海绵城市建设的水文响应和成本效益。结果表明:对于设计面积下的组合海绵措施情景,在2～100a一遇的设计暴雨情景下,西门片区径流峰值减控率为18.34%～14.93%,径流总量减控率为17.91%～14.90%,海绵措施的径流减控率随着设计暴雨重现期的增加而减小。不同海绵措施的"经济-有效性"均随着设计暴雨重现期的增加而减小,其中,下沉式绿地的成本效益值在各不同设计暴雨情景下均最高。研究成果对于丰水地区海绵城市绿色基础设施建设具有参考价值。     

基于海绵城市理念的屋面雨水源头调控技术探讨

为加大城市径流雨水源头减排的刚性约束、减轻城市排水系统压力和增强城市防涝能力,基于海绵城市倡导的雨水就地积存、渗透等理念,本文针对屋面雨水位置水头大、集水效率高的特点,提出利用滑轮组原理对重力流雨水过程自动弃流与收集、利用多种传感器技术以及单片机原理对雨水智能洁净收集与涵养地下水等屋面雨水源头调控技术,通过分析雨水收集过程和涵养地下水过程,论证了调控技术的可行性。同时,分析了利用绿色屋顶系统滞留雨水技术,并归纳出绿色屋顶的施工工艺流程。屋面雨水源头减排与调控方法研究为指导海绵城市建设、提高城市防涝和防灾减灾能力提供技术支撑。     

海绵城市建设思路探讨——以广州市天河智慧城核心区为例

近年来,城市内涝问题发生频率不断增加,雨水排放及利用问题成为社会关注的焦点。以广州市天河智慧城核心区为例,分析了区域内防洪排涝设施的现状及存在的问题,探讨了该城区建设海绵城市的思路、总体规划,提出了水系整治、城市设施低影响开发及雨水综合利用的相关措施。     

基于HydroInfo的海绵城市建设效果分析——以天水市为例

合理设定海绵城市建设措施及规模是海绵城市科学规划设计的关键。径流总量控制作为海绵城市的刚性指标,是衡量海绵城市建设效果的关键标尺之一。以分析海绵城市建设预期效果为目标,以天水市为例,采用HydroInfo多维耦合降雨径流模型,将研究区剖分为10 902个三角形网格、5 748个计算节点,采用MUSCL途径提高离散精度,对海绵城市建设的径流总量控制进行定量计算和验证。结果表明:在设计降雨条件下,研究区域现状外排比例为81.2%,增设14%绿地和25%蓄水设施后,下渗、蓄水、外排比例分别为64.9%、20.1%、15%,可以实现渗蓄比例高于85%的径流总量控制目标;在20年一遇暴雨情景下,海绵城市建设后外排系数为43.9%,蓄存比例为12.8%,下渗比例可达30.5%,蓄滞水量由14.14万m~3增加到118.69万m~3;该海绵城市建设方案有效提升了研究区渗、滞、蓄水能力,降低了城市排水压力和内涝风险。研究成果为海绵城市规划和建设提供了实用方法。     

海绵城市建设中若干水文学问题的研讨

针对海绵城市建设面临的问题和挑战,提出了以水循环为纽带、将城市暴雨-径流、水污染治理和城市生态绿地、湿地建设与市政建设(排水、排污)规划管理联系为一体的"城市水系统"的概念与方法。基于水文学原理,分析了目前海绵城市建设中最为关键、也是质疑较多的年径流总量控制率概念,指出现行的年径流总量控制率的计算实质是年降水总量控制率。如果回归到水文学概念,年径流总量控制率就必须与水文系统响应的增益因子,即径流系数建立内在的联系;需要研究径流系数并非常数,而是与土壤湿度、降水强度和下垫面组合的时变非线性理论问题。此外,对比分析了现行海绵城市建设低影响开发措施和改进后的年径流总量控制率之间的关系,深入剖析了"城市看海"发生的条件与风险。最后就海绵城市建设与规划的水文学基础亟待改进的方面:径流系数非线性、区分自然条件和城市化后的蓄水量变化的差别、考虑河湖水系调蓄和陆地蒸散发、与流域大海绵调控结合、风险管理等,进行了研讨,并提出了未来我国海绵城市建设的若干建议。     

福寿沟建设理念对于现代海绵城市建设的启示

近年来,传统灰色基础设施带来的"城市病"越发凸显。突发罕见的暴雨所导致的城市内涝给我国多地造成了重大的人员伤亡和财产损失。海绵城市建设是防治城市内涝的主要技术措施之一,其核心理念是将排水功能归还于自然。福寿沟是我国宋代时期建成的地下排水系统,是世界上早期最杰出的排水系统之一。福寿沟通过利用自然本身进行雨洪调蓄,其精妙的设计思想、工作原理对于现代海绵城市建设具有极强的指导意义。从国内外海绵城市的研究现状入手,充分挖掘海绵城市的深层含义,探究海绵城市构建的哲学思想,再引入福寿沟的建设理念,通过剖析福寿沟结构、工作原理、建设思想,结合《海绵城市建设技术指南》中海绵城市建设的五大基本原则,最终得出福寿沟建设理念对于现代海绵城市建设的三大启示,即规划引领,因地制宜,核心是"天人合一";生态优先,统筹建设,关键是"以人为本";根除病根,城镇转型,方法是"绿色先行"。