流域雨洪资源利用评价及利用模式研究

从城市和流域点面结合的途径,系统研究了流域雨洪资源利用的若干关键技术问题,重点对雨水、洪水资源利用评价和利用模式进行了研究。在城市雨水资源利用方面,以北京市城区为研究对象,结合不同时期下垫面变化．分析了城市化进程的水文效应及其降雨径流水质特征,定量评价了北京规划市区雨水资源可利用量。在流域洪水资源利用研究方面．以海河流域为研究对象,辨析了流域洪水资源利用量、可利用量、利用潜力等指标的概念和内涵．建立了相应计算模型,定量评价了全流域及二级区的洪水资源利用现状和利用潜力,同时提出了流域层面的洪水资源利用模式。     

基于SCS模型的西安市主城区雨水资源化利用分析

雨水作为一种可收集利用的非常规水资源,其资源化利用可以缓解城市内涝与水资源短缺问题。通过综合分析1932—2020年降雨数据,结合土地利用、土壤类型和DEM数据构建的SCS模型,估算了西安市主城区在不同降雨频率下的雨水资源化潜力,分析了雨水潜在用户需水量,并量化雨水效益。结果表明：不同设计水平年雨水资源化潜力为0.91亿～2.09亿m³;雨水潜在用户需求量为8 237.9万m³;不同设计水平年效益为4.21亿～5.71亿元;建议在透水地面、水系、道路、建筑和小区等区域采取下凹式绿地、透水铺装、生态滞留池和绿色屋顶等工程措施,结合西安市出台的政策体系,合理利用雨水资源,推动西安市未来发展。     

山地城市屋面雨水可利用量分析——以重庆市沙坪坝某片区为例

为定量评估山地城市屋面雨水可利用量,以重庆市沙坪坝某片区为例,分析了重庆市的降雨特征,利用改进的径流系数法定量评估了代表年屋面雨水可利用量,并分析了降雨特征对可利用量的影响;运用设计降雨量和设计暴雨强度两个指标相结合的方法确定了蓄水池规模,使其满足径流控制率和防洪减涝的要求。研究表明:在代表年降雨量为1 198.9、1 104.4和962.7 mm时,研究区域屋面雨水可利用量分别为267 951.8、247 421.3和198 917.9 m~3,雨水利用潜力较大,降雨量对可利用量的影响较大,而降雨强度对其影响很小;研究区域蓄水池总规模为9 312 m~3,屋面径流控制率达到86.4%,为山地城市雨水利用系统中蓄水池的规模设计提供了参考依据。     

宁夏城镇建成区雨水资源化利用现状及前景研究

为了提升宁夏城镇建成区雨水利用水平，助力黄河流域生态保护和高质量发展先行区建设，分析了宁夏城镇建成区雨水资源量以及利用现状，提出了雨水资源综合利用方向，并对宁夏城镇建成区雨水资源进行了工程和利用方面的规划。规划到2022年、2025年和2035年，宁夏城市中心城区年径流总量控制率分别达到70%、75%和85%,城镇建成区雨水资源利用量分别为0.27亿、0.29亿、0.32亿m³。     

面向绿洲安全和干旱区可持续发展的农业节水潜力研究

为确保用水总量控制下绿洲安全及干旱区可持续发展目标的实现,以新疆开孔河流域为例,提出基于用水总量控制指标、地下水安全等约束条件的干旱区灌溉节水潜力计算新方法。结果表明：1)开孔河流域现状年(2020年)地下水开采量为12.97亿m³,灌溉用水总量为34.85亿m³;传统节水模式下,流域中期规划年(2030年)节水潜力为0.74亿m³,远期规划年(2050年)节水潜力为5.02亿m³。2)在节水潜力新内涵下,开孔河流域中期规划年没有节水潜力,且需要休耕18 667 hm²,远期规划年节水潜力为1.77亿m³。3)为防止干旱区次生盐渍化,实现水资源短缺的干旱区可持续发展,在节水后应控制绿洲地下水位在3.5～4.0 m之间。对于水土不均衡的干旱区灌区而言,传统节水思路对绿洲安全的重视程度不够,对节水潜力评价过高。     

海绵城市年径流总量控制率指标分解探析

减少雨水径流外排，地块内雨水径流就地消纳利用是海绵城市建设的重要目标之一，雨水径流外排量由年径流总量控制率这一指标体现，如何科学合理地确定年径流总量控制目标，是近年来海绵城市建设过程中主要探索内容。以广州科教城片区为例，结合片区下垫面、排水管网等资料，利用容积法对年径流总量控制率进行指标分解，同时采用Infoworks ICM模型对各地块年径流总量控制率指标分解的合理性进行模拟验证，结果显示各地块在按照规划年径流总量控制率开发建设后，片区排水管网均满足10年一遇设计重现期，在100年一遇降雨条件下部分区域虽出现积水，但无内涝发生。研究表明，分解确定的各地块年径流总量控制率可用于指导片区开发建设，通过海绵城市建设可有效降低雨水外排，提升区域防灾减灾能力。     

区域雨水资源化潜力计算及时空分布规律研究

为充分利用雨水资源应对区域水资源紧缺问题,以黑龙江省松嫩平原为研究区,考虑地下水补给量和基流量对雨水资源化潜力的影响,引入分布式水文模型SWAT,提出了适用于研究区的雨水资源化潜力计算模型,计算了研究区的雨水资源化潜力,分析了研究区雨水资源化潜力时空分布规律。结果表明:研究区雨水资源化潜力在时间和空间上均存在一定差异,各分区之间以及同一分区不同年份雨水资源化潜力及其构成也存在较大的差异;生育期多年平均可利用雨水资源化潜力为343.78亿m³,占生育期多年平均雨水总量的50.28%;各分区产流量在雨水资源化潜力中占比均较大,建议要注重提高降水径流汇集、径流蓄存和集雨补灌等相关技术;在土壤水增量占比大的分区要注重节水灌溉技术的应用。总体来看,黑龙江省松嫩平原地区雨水资源化潜力巨大,应该科学合理提高雨水资源利用率,保障区域农业可持续发展。     

赣江流域生态流量与地表水资源可利用量研究

为更好指导赣江流域水资源合理开发和可持续利用，采用水文学方法确定了赣江干流及重要支流控制断面生态流量，定量评估了流域各分区地表水资源可利用量。研究表明：(1)赣江干流各断面生态流量为44.8～281.0 m³/s,占年均流量的11.7%～13.6%。支流断面生态流量为6.03～19.80 m³/s,占年均流量的9.4%～10.0%。各断面近10 a日均流量满足程度均在92%以上，可作为生态流量管控依据。(2)外洲以上赣江流域年均地表水资源可利用量224.2亿m³,可利用率29.6%。各主要支流年均地表水资源可利用量7.1亿～22.1亿m³,可利用率19.7%～29.3%,流域下游水资源可利用率总体高于中上游。随着流域洪水资源高效利用能力提升，水资源可利用量可进一步增加。研究成果可为指导流域干支流水量分配与调度，加强水资源开发利用与保护提供参考依据。     

极端降雨事件对雨水年径流总量控制率和24h降雨场次控制率的影响规律探析

雨水年径流总量控制率是海绵城市建设中最重要的指标之一。通过对降雨资料的统计分析得出雨水年径流总量控制率与设计降雨量之间的关系,由设计降雨量确定雨水源头控制设施规模。合理规范地选择分析降雨统计参数是科学制定雨水年径流总量控制目标的前提和保障。采用《海绵城市建设技术指南》的统计方法,分析极端降雨事件(极端小降雨事件和极端大暴雨事件)对雨水年径流总量控制率与24h降雨场次控制率的统计结果带来的影响,对统计中极端降雨事件的取舍做出判断,同时采用箱形图识别极端大暴雨事件,从而确定其最佳扣除比例。     

关于海绵城市两种降雨控制模式的讨论

我国《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建(试行)》采用降雨总量控制模式以实现径流总量控制目标,但降雨总量控制率并不等同于径流总量控制率,降雨控制需将降雨转换成径流后才能与径流控制对应。按美国EPA提出的降雨场次控制模式进行设计,其降雨场次控制率等于径流场次控制率,降雨控制与径流控制直接对应。为此,本文开展了关于海绵城市建设中两种降雨控制模式的讨论。论文首先对两种降雨控制模式内涵进行了解析。然后以北京、武汉、广州为代表比较了两种不同控制模式下的城市产流雨量设计结果。研究表明,两种降雨控制模式其设计降雨量具有一定对应关系,但概念上应有所区别;相同控制条件下,按降雨总量控制的设计降雨量要明显高于按降雨场次控制,但两种模式下的最优控制率差异并不大;总量控制模式能较好地反映城市年均产流水平,有利于雨水利用目标实现,而场次控制模式则更能代表城市对场次降雨的消纳能力,有利于径流污染控制目标的实现。     

昆明市主城区雨水资源潜力特征分析

为探究昆明市主城区雨水资源潜力和提高雨水资源利用的效率,根据昆明市5个气象站点1986,1995,2000,2007年和2014年的逐日降雨数据,利用修正后的SCS模型,模拟不同年份昆明市主城区的雨水资源潜力,并对其时空变化特征进行了分析。分析结果表明:①修正后的SCS模型适用于昆明坝区,验证期模拟的平均相对误差均小于15%;②1986,1995,2000,2007年和2014年的昆明市主城区雨水资源潜力分别为3.549 9亿,2.668 0亿,1.484 0亿,1.800 1亿m~3和2.519 3亿m~3,目前雨水可收集利用区域主要分布在城市建设用地和交通运输用地,其年平均可利用雨水资源潜力为1.025亿m~3,占比达到42.56%;③夏季雨水产流量最多,达到1.863 0亿m~3,其中6～8月的平均雨水产流量分别为0.594 9亿,0.538 3亿,0.729 9亿m~3;④1986～2014年,昆明市主城区的雨水产流能力呈现为上升的趋势,其高值区向东部和南部扩大的趋势较为显著,而且可利用雨水资源的潜力呈逐年上升趋势。     

吉林省伊通河生态需水量计算及分析

为研究吉林省伊通河生态需水量年内分配情况,采用流量历时曲线法分别对位于伊通河中下游的农安站及上游的伊通站的历史流量资料进行分析,得到伊通河农安站和伊通站的河道内最小生态需水量分别为4 693.66万 m³和303.52万 m³, 分别占年径流量的15.46%和4.80%;同时采用Tennant法和最小月流量平均法对伊通河最小生态需水量进行估算验证。Tennant法估算得到的最小生态需水量与流量历史曲线法较接近 。结果表明:在天然情况下,伊通河生态需水量的年内分配过程符合于实际水量分配过程,即多水时需水量多,少水时需水量少。农安段生态需水量可以有限地保护水生生物栖息地;而伊通段水生生物栖息地已经退化或贫瘠,需要采取措施对其进行保护治理。     

小岭村改造项目对济南泉域小岭强渗漏带的影响

为了解小岭强渗漏带特征及小岭城中村改造项目对强渗漏带的影响,采用野外试验、遥感解译及电法勘探等方法,分析了小岭强渗漏带地形地质、植被覆盖度等,并计算了项目建设前后的地下水入渗量,结果表明:小岭强渗漏带东部地势高于西部地势;第四系覆盖层厚度较薄,在0~2.5 m,下部为基岩界面,地下水补给能力较强;植被覆盖情况较好,以中覆盖度和中低覆盖度植被覆盖为主,占整个流域面积的65.82%;按照多年平均降雨量计算,完全自然条件下,小流域地下水入渗量为95.13万m³/a,现状开发利用条件下地下水入渗量为85.92万m³/a,现状条件下地下水入渗量减少9.21 万m³/a,减少量占自然条件下地下水入渗量的9.68%;小岭村改造项目建设前后硬化面积减少0.026 km²,地下水入渗量增加0.62万m³/a,表明该项目有利于泉域补给区地下水入渗量的增加。研究结果对济南泉域保护和实现济南地下水资源保护与可持续利用具有重要的实际价值和意义。     

Urban Rainwater Utilization and its Role in Mitigating Urban Waterlogging Problems—A Case Study in Nanjing, China

With the acceleration of the urbanization process, urban waterlogging problems are becoming more and more serious in Nanjing, China. In order to mitigate the urban waterlogging problems, it is necessary to reduce surface runoff from the source by rainwater harvesting and utilization. An urban residential district with an area of 0.58?km² in Nanjing was selected as the study area. Based on a large-scale topographic map data and the long term rainfall data (1951?C2008), the types of underlying surfaces were classified. The potentiality of collectable rainwater and the possibility of runoff volume reduction were calculated. The results showed that exploitation of rainwater harvesting from rooftops and other underlying surfaces has high potential. The annual collectable rainwater is approximately 372,284?m³, 314,034?m³ and 275,180?m³ under different cumulative frequency of rainfall at 20?%, 50?% and 75?%, respectively. The total capacity of cisterns under assumptions of return period of rainfall and rainfall duration with 5?years and 20?min is 11,022?m³. The cistern??s capacity which is used for roof rainwater harvesting is 4,083?m³, the cistern capacity for per unit roof area (1?m²) is 0.0267?m³. The results of the feasibility analysis of setting up above-ground cisterns showed that 55?% of the total roof areas in the study area are available for setting up cisterns. In the three building types, 16?% of the commercial building??s roof areas and 77?% of that of the residential and the ??others?? buildings are available for setting up cisterns. Urban waterlogging problems can be effectively reduced through rainwater harvesting by 13.9?%, 30.2?% and 57.7?% of runoff volume reduction in three cases of the maximum daily rainfall (207.2?mm), the average annual maximum daily rainfall (95.5?mm) and the critical rainfall of rainstorm (50?mm).     

北京长河湾流域径流非点源污染总量估算

针对北京城区流域径流非点源污染问题,选择典型流域--长河湾作为研究对象,采用源类型方法对汇入该流域的雨水水质进行分析,估算单场降雨径流的污染负荷,从而推算出流域的年径流污染负荷总量,并建立了径流污染主要水质指标之间的量化关系.结果表明,道路及屋面径流雨水中主要污染物(CODer、SS、TN、TP)之间存在良好的相关性;长河湾流域的径流非点源年污染负荷总量巨大,对城区水系构成了严重威胁.     

奥林匹克公园中心区不同下垫面降雨初期地表径流水质分析

奥林匹克公园中心区雨洪利用示范工程的建立,将雨洪控制与利用纳入到实际建设,采用规模化的雨洪利用系统,建设雨洪利用示范工程,以展示城市雨水排放新概念,实现雨水资源化.对于中心区地表径流水质进行检测,深入研究和分析,科学的展示了雨洪利用示范工程的科学性和合理性,让人们对雨水利用的意义有直观认识,了解简单易行的雨水利用技术,...     

海河流域径流变异特征及其影响因素研究

径流变异是导致流域水资源可利用量变化和生态环境恶化的重要原因.将分离变量方法与Mann-Kendall法相结合对海河流域1956-2016年不同阶段径流变异特征进行分析,定量解析了导致径流变异的各因素贡献.研究结果表明:1956-2000年期间海河流域气候变化的降水量是径流变异的主导因子,贡献率占80.8％;2001-...     

奥林匹克公园中心区不同下垫面降雨初期地表径流水质分析

奥林匹克公园中心区雨洪利用示范工程的建立,将雨洪控制与利用纳入到实际建设,采用规模化的雨洪利用系统,建设雨洪利用示范工程,以展示城市雨水排放新概念,实现雨水资源化。对于中心区地表径流水质进行检测,深入研究和分析,科学的展示了雨洪利用示范工程的科学性和合理性,让人们对雨水利用的意义有直观认识,了解简单易行的雨水利用技术,从而把雨洪利用技术措施推广到今后的城市建设中。