土壤—植物系统净化地表径流非点源 污染物实验研究

利用自行设计的6 m土槽构建土壤—植物系统,以无植被土槽为空白对照,设置不同的污染物进水浓度,采用模拟径流方式进行非点源污染净化实验。结果表明：（1）植被的存在能有效滞缓径流和提高污染物去除率,其中土壤—高羊茅系统的净化效果略优于土壤—紫花苜蓿系统,其SS、NO-3-N、NH3-N、TDP、PP去除率分别达到86.61%、25.83%、52.03%、26.53%及76.59%;（2）在本研究的进水浓度范围内,浓度变化对处理系统净化效果的影响与污染物存在状态有关,进水浓度增加后颗粒态污染物去除率无显著变化而溶解态氮去除率均出现明显下降;（3）以污染物出水浓度随径流长度的变化表征污染物截留特征,SS和PP出水浓度均随径流长度增加而呈指数降低,NO-3-N、NH3-N和TDP出水浓度随径流长度增加而呈线性降低,植被及进水浓度条件对污染物截留特征无明显影响。     

基于Godunov格式的流域地表径流二维数值模拟

采用完整二维浅水方程组模拟地表径流运动时会遇到干湿转化处理的难题,为解决该问题,本文采用坡面流为均匀覆盖流域地表的片状薄层水流的概念开发完成了一套新的基于Godunov格式的地表径流二维水动力模型。模型中,采用三角形网格离散计算区域,修正的Roe格式计算界面通量,底坡项直接积分求解,对高度非线性的摩阻项进行半隐式处理。本模型的最大优势是干湿处理变得异常简洁,单元水面和地形均无需任何特殊处理。通过4个经典算例验证了该模型具有良好的精度和稳定性。最后将模型用于解家湾流域S曲线的计算和实测场次降雨径流过程的模拟,所得计算结果合理、可靠,表明本文模型具备模拟流域地表径流运动的能力,可为小流域汇流计算提供一种新的解决方案。     

萍乡市海绵城市发展需求与建设思路初析

江西省萍乡市是全国第一批16个海绵城市试点之一。为将萍乡市建设成生态友好的海绵城市,在认真分析地理、河流、水资源、用水情况等的基础上,提出了萍乡海绵城市建设的思路及重点控制指标。萍乡市海绵城市建设主要从建筑与小区类、公园与广场类、道路管网类、河流湖泊类等项目入手,构建新型的城市低影响开发雨水系统。针对该市海绵城市建设的各类项目,制定了相应的保障、监管与考核措施。     

城市新区雨水径流污染模拟分析及其控制措施研究

在我国持续推进系统建设与方法定量的涉水规划背景下,为科学编制集成城市多元发展需要的海绵城市规划,以我国梧州市苍海核心区海绵城市规划为研究实例,结合国内外相关研究经验和属地化的测量参数,应用Infoworks ICM构建研究区水量水质数学模型.制定多种设计降雨方案,对雨水径流污染物的累积冲刷机制开展模拟分析,计算不同情景...     

城市屋面降雨冲刷污染物变化模型模拟研究

城市屋面降雨径流污染是受纳水体质量恶化的主要影响因子。以典型屋面作为汇水单元,开展天然降雨情况下雨水径流水文水质过程监测试验,水质指标包括SS、COD、TN。利用雨水径流产流负荷替代降雨强度校正了传统冲刷模型,研究有效降雨深度与径流水质之间的相关函数关系,构建了雨水径流污染物浓度变化模型,对相关参数进行求解。模型模拟的SS、COD、TN的浓度变化过程精度较高,纳什效率系数均在0.87以上。表明模型的实用性较好,可为城市雨水资源高效利用、面源污染控制技术与措施制定、海绵城市建设等提供依据。     

基于数值模拟的新建片区海绵设计特点分析

以国内南方新建设片区为例,结合地块的海绵设计要求,构建由土壤渗透能力、地下水位、城市下垫面和地形因子4个指标的综合评价体系,从日降雨和多年降雨这两个尺度进行径流控制率评估,对海绵城市设计的特点进行了分析,针对不同土地利用类型、不同降雨边界,分析了LID设施对径流(径流量与径流污染)的影响。     

城市雨水径流污染及LID控制效果模拟

采用SWMM(storm water management model)模型对城市雨水经流及水质进行模拟,分析不同降雨条件下,LID(low impact development)控制措施对城市雨水径流及污染物的削减效果。结果发现:LID控制措施对城市雨水径流量、污染物总负荷以及径流峰值均有明显削减作用,对径流峰现时间有延迟作用;雨水径流量、污染物总负荷以及径流峰值的削减率随雨峰系数的增大呈先增大、后较小的变化趋势,随重现期的增大而减小;峰现时间的延迟效果与雨峰系数和重现期均呈负相关;相对雨峰系数,重现期对雨水径流量、污染物负荷的削减率、径流峰值以及峰现时间的影响更显著。     

萍乡市海绵城市试点建设效果评价

基于萍乡市海绵城市试点建设实践,从年径流总量控制率、径流污染削减率、水安全保障三个方面对萍乡市的海绵城市试点建设进行了评估。结果表明：在萍乡市实施的32.98km2海绵城市建设试点范围内,试点区域年径流总量控制率达到76%,径流污染削减率达到海绵城市建设要求,84个积水点基本消除,试点建设效果显著,相关成功经验可为当前系统化全域推进海绵城市建设示范工作提供参考。     

城市地表径流污染负荷计算方法研究

城市地表径流是仅次于农业面污染源的第二大面污染源。研究城市地表径流污染负荷计算方法,为政府部门对城市面源污染的控制管理决策提供科学依据具有重要意义。本文对城市非点源污染负荷的三类计算方法即浓度法、统计法、概念模型等进行了较为全面的介绍和讨论,在此基础上,对城市地表径流负荷计算方法研究进行了展望。     

海绵措施下降雨径流模拟及污染物削减率评价

【目的】为探明海绵措施对降雨径流的削减效果和污染物削减能力,以固原市23 km²海绵试点区为研究对象,模拟不同重现期下海绵措施实施前后降雨径流及污染物的变化规律。【方法】采用高精度地形、GPU加速技术,构建适用于固原市洪涝模拟的水文水动力模型。【结果】结果表明：(1)不同降雨情景下,实施海绵措施后,年径流控制率提高16%～20%,污染物削减率均在98%左右。(2)降雨雨型对径流总量控制率影响明显,小雨量时,大部分降雨被留在当地。(3)模型模拟结果为海绵措施布置提供了指导依据,2号积水点建议布设路旁植草沟和渗井,以减少主干道往该处汇流的水量;3号积水点建议完善排水管网;6号积水点建议布设植草沟及滞留溏;10号积水点建议在西侧主干道布设生态植草沟、透水性路面。【结论】构建了适用于固原市的洪涝模型,可实现海绵措施布置对降雨径流和污染物削减率的模拟,为该城市雨洪管理和城市规划提供了科学依据。     

建筑物密度及排列方式对小区地表径流的影响

由于建筑物密度及排列方式是影响城市小区地表径流过程的重要因素,利用二维浅水方程建立了城市小区降雨径流模型并用BH法模拟建筑物,在利用相关人工降雨试验结果对模型参数进行率定的基础上,研究了不同建筑物密度、整齐与交错两种排列方式对城市小区地表降雨径流过程的影响。结果表明,随着建筑物密度的增大,达到平衡流量的汇流时间延长,二者满足指数函数关系;同一建筑物密度,交错排列方式下的汇流时间较整齐排列方式下的增幅更大,且两种排列方式的汇流时间差值随着建筑物密度的增大而增大。在有建筑物的断面上,平均水深与平均流速均大于无建筑物情况,且随着建筑物密度的增大而增大;在无建筑物的断面上,平均水深与无建筑物情况相近,而平均流速小于无建筑物情况,且随着建筑物密度的增大而减小;阻力系数随着建筑物密度的增大而增大,当建筑物密度小于16%时,阻力系数增幅较缓,当建筑物密度大于16%后,阻力系数显著增大。     

四川丘陵区常规耕作制下紫色土径流发生特征及其表面流数值模拟

设计了一种简单的壤中流观测系统来研究不同降雨产流事件的过程,结果表明：(1) 在小雨时,只有表面径流发生;而且,当雨前土壤较干燥,降雨初期雨强陡然增大的情况下,表面产流峰有特别明显滞后现象,这是由于临时相对不透水表层形成之故。(2) 在暴雨和大暴雨时,表面径流和壤中流都有发生;壤中流比表面径流滞后更明显;壤中流在雨后的产流历时与降雨无关;在大暴雨时,耕作层的壤中流水位过程曲线与表面径流相似,说明耕作层的大孔隙和管流明显。(3) 在小雨和暴雨时,表面流由超渗产流机制形成;在大暴雨时,表面流主要由饱和超渗产流机制形成,只有少部分回归流。(4) 表面径流的数值模拟能揭示表面产流的一般趋势,而且有一定的有效性,通过调整模拟参数,能使模拟效果更佳。     

城市下垫面渗蓄性能量化模拟试验研究

在城市化快速进程中,下垫面渗水、蓄水性能的逆向变化,成为了影响城市内涝的控制因素之一。实验室条件下采用不同比例的砂土来混合制作模型,模拟城市下垫层土层,根据桂林市降雨资料,以桂林市新城区临桂新区为目标实验地,采用不同重现期雨型进行模拟降雨实验,通过对不同条件下的下垫面蓄渗性能的实验研究分析,来评估其海绵城市建设的效果。实验结果表明：在相同的降雨强度及坡度下,模型蓄渗性能与含砂量呈正相关;在相同的模型含砂量及坡度下,模型蓄渗性能与降雨强度呈负相关;在相同的模型含砂量及降雨强度下,模型蓄渗性能与坡度呈负相关。本实验研究结果对于城市下垫面规划及海绵城市建设具有一定的参考意义。     

苏州城区不同功能区地表径流污染特征

以苏州城区为例,在多雨季节对商业区、工业区、居民区三大功能区的降雨径流水质进行了6次采样监测,发现不同功能区地表径流水质差异较大,前10min初雨径流中各功能区COD、TN、NH4+-N、SS及工业区TP的平均浓度均劣于Ⅴ类水质标准。另外商业区初雨径流中COD、SS、TN、NH4+-N浓度均高于其他功能区,工业区初雨径流中TP浓度高于商业区和居民区。随着降雨历时的延长,降雨径流中主要污染物浓度均逐渐下降并趋于稳定。     

平原城市雨洪过程模拟

本文提出一个适合平原城市水文过程模拟的数学模型，由产流、坡面汇流、管网汇流、河网汇流4个子模型组成.对北京市太平湖排水小区雨洪过程模拟验证表明，结果是可靠和合理的.     

高速公路雨水径流污染浓度的系统动力学模拟

针对降雨事件中高速公路雨水径流污染浓度变化的随机性复杂特征,建立了雨水径流污染物浓度演化的系统动力学模型,研究交通流特征、高速公路特征、降雨事件特征对雨水径流污染浓度的影响。利用模拟软件Anylogic,基于5条高速公路的21个降雨事件抽样数据,对模型进行了拟合分析。通过对模型中降雨时间、径流深度、降雨量等参数进行敏感性分析,阐明了不同降雨事件情景下雨水径流污染浓度的时变规律。结果表明:提出的系统动力学模型可以很好地模拟降雨事件中雨水径流污染浓度的变化过程;在持续时间短而强度高的降雨事件中,高速公路雨水径流污染浓度较高,对沿线受纳水体的影响较大;雨水径流深度与污染浓度是正相关的,降雨量大的雨水径流中污染物的最大析出浓度反而会比降雨量小的降雨事件提前出现;在降雨事件的前期,如果选择合理的控制措施,可以显著降低雨水径流的平均污染浓度。     

考虑径流补给的滑坡渗流三维有限元模拟

现有数值模拟方法在模拟边坡降雨入渗时通常不能考虑径流流量补给对滑体渗流的影响,当滑床和滑带的渗透性相对于滑体极低时,会出现低估降雨入渗量、高估滑坡稳定性的现象。以Richards方程、运动波方程和有限元法为基础,提出了一种降雨时滑坡渗流数值模拟方法。该方法忽略滑床和滑带的渗流而只考虑滑体渗流过程,从而减小计算规模,也避免了因滑体与滑床(滑带)渗透性差异过大引起的数值计算困难;依据地形和滑体降雨入渗边界饱和情况,修正降雨入渗边界类型和流量,实现了考虑径流流量补给的滑坡降雨入渗简化数值模拟。对简单土质边坡降雨入渗进行数值模拟,从水量平衡与边坡渗流场两个角度,对比了考虑和不考虑径流流量补给的区别;结果表明,考虑径流流量补给时才能保证计算结果水量平衡,正确反映降雨入渗对基质吸力大幅降低的作用。     

典型LID措施对城市降雨径流过程影响

为探讨海绵城市建设中低影响开发(low impact development,LID)措施对城市降雨径流的影响,以深圳市光明区某居民小区为研究对象,通过建立区域SWMM模型,分析不同LID措施及其组合对城市雨洪过程的影响。利用研究区几场典型的降雨径流数据对模型校核验证,结果表明：构建的SWMM模型可以较好地模拟研究区降雨径流过程,纳什效率系数为0.868,峰值流量相对误差0.186,模型模拟效果较好;LID对径流峰值和总量都有削减作用,并在一定程度上延缓峰现时间,且LID布设面积越大,LID对径流的削减效果越明显;组合布设方案对径流的调控效果优于单独布设方案,单独布设方案中径流量削减效果最好的是透水铺装,峰值流量调控效果最好的是绿色屋顶,下沉式绿地的径流调控效果在三者中最差。因此,LID布设结构以及布设面积均对城市降雨径流产生影响,合理布设LID在一定程度上可以有效缓解城市内涝。