基于SWMM的海绵城市与传统措施下雨水系统优化改造模拟

为对比海绵城市与传统理念下的改造措施对雨水系统溢流的改善效果,以苏州市CM小区雨水系统为研究对象,在概化研究区域的基础上,根据实测数据,经过率定和验证,构建了SWMM模型,模拟了不同重现期下海绵城市改造措施(增加25%的透水性地面面积)和传统改造措施(增大DN250、DN300、DN400的雨水管道至DN400、DN400、DN600;增设2个泵站和雨水池)两种优化措施对雨水溢流的改善效果。结果表明,海绵城市和传统改造措施均可不同程度地改善研究区域雨水系统的溢流现状,重现期为1、3、10、30年时,增加透水性地面面积,溢流节点数、溢流总时间、溢流总量分别减少50.0%~75.0%、52.0%~64.0%、55.0%~67.0%,增大雨水管径可分别减少14.3%~50.0%、27.8%~89.1%、16.5%~93.6%,增设泵站和雨水池可分别减少14.3%~50.0%、13.5%~91.3%、27.1%~97.3%;海绵城市改造措施缓解溢流效果稳定,优于传统改造,在不同重现期下对溢流特征值的减少率约为60%,对溢流节点数、溢流总时间、溢流总量的平均减少率超过传统改造措施的25.3%~31.5%、10.1%~11.1%、7.6%~17.1%,能更好地优化雨水系统,减少地面积水。     

基于SWMM模型的兰州交通大学校园区城市雨洪模拟及LID效果评价

为解决城市内涝问题,从海绵城市视角出发,利用美国暴雨管理模型(SWMM)建立兰州交通大学校园雨洪径流模型,针对研究区水资源短缺和城市内涝的矛盾,选择适合研究区的LID措施,模拟研究区在不同LID措施下不同重现期时的雨洪调控效果。结果表明,LID措施组合布置时对研究区径流的消减作用最好,其中径流总量消减率和径流峰值消减率最高可达58.9%、57.0%;峰现时间最大可推迟12min。在小重现期降雨下,LID措施的雨洪调控效果更佳。     

初期雨水溢流对河道纳污能力的影响分析

为减小初期雨水对河流的水质污染,进一步改善水体环境,采用SWMM排水模型模拟研究区不同重现期下的雨期管网运行情况,通过调节节点高程和调节管径的方式,优化改造管网模拟运行中出现的不足,进一步分析比较了雨水溢流情况对河道纳污能力的影响规律,并探讨了缓解溢流污染问题的思路。结果表明,COD、NH4-N、TP、TSS的最大溢流浓度均随重现期的增大而增大,平均溢流浓度随重现期的增大而减小;截流倍数为1,重现期为10、20年时,河道污染很轻;截流倍数调整为3后,初期雨水对河道纳污基本无影响。研究成果可为河流纳污能力分析与水环境保护提供技术支持。     

排水管网改造与LID径流控制在城市雨洪管理中的应用和组合优化

随着绿色排水建设的推进,在现有城市排水系统基础上,研究排水管网与新型LID调控措施组合优化是一个亟待解决的现实问题。为此,提出了一种雨洪管理措施组合优化方法,基于水动力模拟软件SWMM和多目标优化算法GA进行联合求解,评估不同改造方案情境下的系统溢流量与建造费用之间的关系,研究管网改造和LID径流控制措施的个体作用和组合策略。案例研究表明,管网改造的工程经济性优于LID径流控制,采取适当的径流控制措施可帮助提高组合系统对雨洪的整体调控效果。此外,多目标优化方法的采用为两种改造措施提供了弹性的组合方案,亦对城市雨洪管理系统的建设具有一定的借鉴意义。     

不同尺度海绵措施下雨洪控制效果研究

为对比不同尺度海绵措施对雨洪控制效果的差异性,以江西省某市滨江新区为研究区域,根据不同尺度海绵措施的特性和滨江城市防洪排涝需求设计"小海绵"、"大海绵"、"综合海绵"三种改造方案,构建SWMM模型模拟三种方案在不同重现期降雨条件下的雨洪控制效果。结果表明,"综合海绵"方案在遭遇高低重现期降水时均能保持雨洪控制效果最优且效果衰退缓慢。研究成果可为海绵城市建设提供指导。     

基于SWMM和AHP的排涝除险设施径流控制效益研究

以南昌市青山湖排水区为例,运用暴雨洪水模型(SWMM)模拟该区域现状和设置雨水泵站、雨水行泄通道、雨水调蓄池三种排涝除险措施在不同设计降雨重现期下的径流控制效果,采用层次分析法(AHP)评价径流控制效益,定量评估不同措施的效益,设计排涝除险组合方案并模拟效果。结果表明,排涝除险措施具有径流控制效果,采用排涝除险措施后的雨水系统,在降雨重现期为2、5、10、20、50年的溢流节点个数、节点最大溢流时间、节点最大溢流深度、满载管道数目、满载管道时间分别减少了5.36%~26.92%、12.77%~50.00%、2.70%~15.38%、1.92%~26.09%、4.49%~28.57%;雨水行泄通道在溢流节点个数、满载管道数目和时间上有较强的削减效果,而雨水调蓄池在减少节点溢流时间和溢流深度上较优;径流控制效益大小顺序为雨水行泄通道雨水调蓄池雨水泵站。组合方案的节点溢流情况优于单项排涝除险方案。     

基于SWMM模型的低影响开发模式雨洪控制利用效果模拟与评估

以江苏省淮安市郦城国际小区为例,介绍了SWMM模型中的低影响开发（LID）模块,运用SWMM模型模拟了该区域现状用地场景及下凹式绿地、渗透路面、植被浅沟单独布设和3种LID措施组合布设场景在不同设计降雨重现期下的管道出口断面径流过程,评估了不同LID措施的雨洪控制利用效果。结果表明,各LID措施均具有减小径流系数、削减洪峰流量、推迟峰现时刻的作用,其雨洪控制利用效果在低重现期更显著,尤以组合LID措施的效果最佳。     

基于SWMM的住宅区多LID措施雨水系统径流控制

为分析不同的LID措施对雨水径流的控制效果,以江西省南昌市某住宅小区为例,利用SWMM模型模拟了多LID措施串联的不同方案在不同重现期降雨条件下的削峰减排效果。结果表明,采用下凹式绿地、渗透铺装、植被浅沟的小区雨水系统,在降雨重现期为1、2、5、10、20年时总径流量、洪峰流量分别减少13.9%~25.1%、31.6%~47.9%;在此基础上分别串联屋面雨水桶、绿色屋顶、绿色屋顶+雨水桶的设计方案均能得到更好的径流控制效果;雨水桶相比绿色屋顶对总径流量有更强的削减作用,而绿色屋顶比雨水桶有更好的洪峰控制效果,尤其是在高强度降雨条件下单用雨水桶不能发挥削峰效果;绿色屋顶与雨水桶串联相比单独使用能发挥更强的削峰减排效能,且在高降雨强度下串联优势更明显。研究成果可为住宅区雨水系统的径流控制提供参考。     

城市既有小区雨洪模拟及LID组合方案综合效益分析

为研究既有小区海绵化城市改造方案，以武汉市洪山区某既有小区为例，建立SWMM雨洪径流模型，根据场地条件、空间需求及下垫面特征的可行性分析确定不同LID组合方案，模拟了研究区域不同重现期下各组合方案径流控制和污染负荷情况，从生态、社会、经济三方面对各组合方案的模拟结果进行综合效益分析。结果表明，生物滞留设施的生态效益和社会效益较高；布设渗渠、植草沟和生物滞留设施的LID组合措施，对研究区域的径流控制、洪峰和污染物削减效果最好，社会效益和经济效益良好，为较优方案。     

基于LID的海绵校园设计模拟研究

以湖北交通职业技术学院新建园区为例建立SWMM模型,利用层次分析法对单项LID设施进行评价和判断,提供一套科学合理的雨水径流控制方案,并评估LID设施在不同重现期的降雨条件下控制水量和水质的效果。结果表明,透水铺装、下凹式绿地、植草沟为径流控制效果好、景观性好的LID措施;LID设施对小径流降雨作用较显著,1、2、5、10、20年重现期2h降雨情形下,径流峰值削减率分别为78.68%、71.73%、63.35%、32.69%、25.35%;2年重现期2h降雨情形下,COD、TN、TP、SS的削减率均可达50%以上。     

低影响开发在海绵城市建设中的应用

低影响开发(LID)作为海绵城市概念的重要组成部分,将其理念、技术措施、设计方法、适用性等融入海绵城市的建设当中,对于加快海绵城市的建设步伐、推进城市绿色海绵体骨架的构建及海绵城市功效的发挥,具有重要意义。因此,首先介绍了LID设施在海绵城市建设中的分层布置及LID设施在雨洪管理中的应用效果,然后分析了小尺度的LID与大尺度海绵城市理念的融合,提出了以流域控制为基础,以城市管网及"山水林田湖"等大海绵体为依托,以LID为建设重点,多尺度多学科交叉建设海绵城市的途径,同时分析了LID设施在工程应用中的难点及其发展前景,最后以临海市海绵城市建设区为例,分析了LID在海绵城市建设中的综合效果,以期为LID在海绵城市建设的应用中提供一些借鉴与启示,以便更好地推动海绵城市的建设。     

数学排水模型在管网养护中的应用

针对城市排水管网养护不当造成的管网排水不畅、节点溢流、管段超负荷运行得不到有效缓解等问题,以南方城市A区为研究对象,运用物联网在线监测技术对管网过载和漫溢风险问题进行分析和识别,利用数学排水模型软件模拟运算了不同设计降雨情景下管网系统运行状况,并基于监测数据和模型模拟结果制定相应的养护措施。研究结果表明,随着降雨强度的增大和降雨时间的加长,超负荷运行管段长度、节点溢流数量及溢流总量等随之增多,最初主要发生于上游的管道过载和节点溢流情况逐渐向中下游扩展;总溢流量偏大的节点和过载排水时间偏长的管段均属于重点养护对象,应在雨峰出现前后加强对各节点和管段的巡查。     

基于物联网大数据的城市降雨径流控制率分析

针对海绵城市降雨径流控制率监测的两大技术难点——监测设备布置难题和数据统计难题,采用基于物联网和大数据的监测技术及自动分析算法,以我国某海绵城市试点区为例,对全区域81个雨水排口进行子汇水区域划分,制定了监测方案,并获得了降雨场次下的全过程降雨的监测数据,基于超过40万条监测数据,计算了不同降雨量下研究区域的径流控制率,并提出了基于污水管网监测的降雨径流控制率修正方法。结果表明,在降雨日中,确实存在雨水进入污水管网的情况,因此在监测方案中应同时考虑对污水管网进行有效监测;在34.4、13.2、9.4、19.4 mm降雨条件下,研究区域径流总径流率依次为65.14%、81.48%、87.39%、78.81%,与研究区域设计降雨量27.4mm及75%的径流控制目标相比,海绵城市的建设可满足年径流总量控制的目的。     

低影响开发雨水系统在满融经济开发区径流削减效应分析中的应用

低影响开发雨水系统(LID)是建设海绵城市的主要途径之一,为研究LID建设规模对降雨径流产生的影响,以沈阳市满融经济开发区西部区域为例,运用SWMM模型计算了绿色屋顶、透水铺装、下沉式绿地三种措施对径流的削减效应。结果表明,三种措施均能有效削减区域径流量,且各单项措施所占总面积比例与径流系数之间存在良好的负相关线性关系;雨强的增大削弱了绿色屋顶、下沉式绿地对径流的削减效果,而透水铺装受降雨条件的影响不明显;三种措施的削减效果由大到小依次为透水铺装、绿色屋顶、下沉式绿地;组合措施相较于单项措施具有更好的径流削减效益。研究结果为海绵城市的规划建设提供了理论依据。     

基于SWMM模型的城市化地区雨水桶应用研究

针对城市化地区用地紧张和不透水比例高的特性,基于SWMM模型,模拟了不同比例雨水桶布置在不同设计降雨情境下的区域产流和淹水情况,分析了不同比例雨水桶的应用效果。结果表明,不同比例的雨水桶布置均具有径流和淹水量控制作用,且低重现期降雨情境下雨水桶布置的径流削减和淹水量控制效果明显优于高重现期的降雨情境下的削减效果。雨水桶布置比例的增加对径流系数、峰值流量和淹水量等削减程度增大,对径流系数削减效果更为明显。     

基于SWMM模型的低影响开发对城市住宅区非点源污染负荷的控制效果模拟

以张家港市某典型住宅区为例,运用SWMM模型中的低影响开发模块(LID),模拟分析了现状条件及绿色屋顶、渗透路面、植被浅沟单独布设和三种LID措施组合布设场景在不同暴雨重现期条件下研究区非点源污染物(TSS、COD、TN和TP)的污染负荷量及其累积变化过程,分析了不同LID措施对城市住宅区非点源污染负荷的控制效果。结果表明,各LID措施均可控制非点源污染物浓度、削减非点源污染物累积排放量,其对各非点源污染物的控制效果在低重现期下效果更为显著,尤以组合LID措施的效果最明显。     

基于i-Tree模型的LID技术在降雨径流控制效果评价中的应用

为评价LID技术对开发后区域降雨径流的控制效果,以浙江省嘉兴市南湖区世合小镇为例,应用i-Tree软件,根据模拟区域的土壤类型、地形、降雨量、蒸发量及土壤覆盖等基础数据和径流污染物浓度监测数据,针对历史（2006年）、开发后未实施LID和规划实施LID三种情景,通过模拟分析研究区域内雨水径流总量和污染物负荷的变化来评估LID技术的应用效果。结果表明,规划实施LID情景与开发后未实施LID情景相比,可削减31.52%的径流总量;与开发前相比,仅增加9.96%的径流总量;径流量与土地覆盖类型有关,不透水表面径流量、年径流总量与树木植被呈负相关,而基流流量和透水表面径流量与树木植被呈正相关。规划实施LID情景相比开发未实施LID情景,3种污染物年负荷总量减少了513.66 kg,其中分别削减了4985%的TSS负荷、50.30%的COD负荷和36.36%的TP负荷,削减效果明显。     

基于支持向量机的合流制溢流判别方法及应用

识别合流制管网溢流特征是城市水环境治理工作的重要依据,也是城市给排水研究的难题。为此,基于支持向量机算法与SWMM模型进行耦合分析场降雨事件合流制溢流特征。以北京市通州区海绵城市建设试点区域内一片老城区为例,通过建立SWMM模型构造数据集训练得到SVM模型,对历史127场降雨事件进行溢流特征识别,在训练期、测试期精度分别达到93%、89%,表明基于支持向量机的算法精度可靠,结果符合实际,能作为一种新的手段识别合流制管网溢流特征,为海绵城市规划设计、防灾减灾与水环境治理工作提供了理论依据。