基于SWMM模型的服务区降雨径流和非点源污染控制研究

为解决高速公路服务区降雨径流污染物控制问题，以铁山服务区为例，采用SWMM模型构建了服务区水文和水质模型，基于LID设施选取原则与服务区场地条件，研究了不同暴雨重现期条件下无LID设施、渗透铺装与绿色屋顶组合、下凹式绿地与绿色屋顶组合、渗透铺装与下凹式绿地组合4种方案下服务区雨水径流及污染物的控制效能。结果表明，3种组合LID设施对服务区降雨径流量、径流峰值、污染物浓度和污染物总负荷均有一定的削减作用，其中渗透铺装与下凹式绿地的LID组合设施方案截污减排效果最优；LID设施在降雨强度小时对降雨径流和污染物的控制效能较降雨强度大时更强。     

降雨对碎石土边坡稳定性的影响分析

通过试验模拟天然降雨条件,研究了不同的降雨强度、降雨历时、累积降雨量对碎石土边坡不同部位水压力的影响,分析了降雨作用下碎石土边坡的变形破坏机理及降雨诱发滑坡的主要作用方式.试验结果表明,降雨强度、地下水位、降雨持续时间是影响坡体稳定的重要因素.     

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。     

某大学校园及周边不同下垫面降雨径流污染过程研究

以大学校园及其周边区域降雨、径流和径流水质3年观测试验数据为依据,分析不同下垫面降雨过程、径流过程及污染物运移过程的规律及特征,计算出不同下垫面污染物输出系数。结果表明,雨水中氨氮浓度高于Ⅳ类水质标准,悬浮物、硝酸盐氮和COD浓度均低于最高水质标准;产流时间与产流前平均降雨强度呈幂函数关系,不同下垫面径流过程与降雨过程呈正相关关系;径流强度是径流携带污染物运移的重要影响因素,径流强度增加,径流携带污染物质量随之上升。污染物输出系数计算结果表明,屋面主要污染物为含氮污染物,餐饮街道主要为有机污染,不同下垫面悬浮物、硝酸盐氮、氨氮和COD输出系数均值分别为2294.91、7.21、14.86、430.34kg/hm2/a。     

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。     

水库调度对不同降雨类型下径流的影响分析

针对研究水库调度对径流的影响并未考虑年内降雨特性的问题,选取碧流河流域为研究对象,采用模糊聚类法对1984～2005年年降雨序列进行聚类分析,建立水库径流情势影响评价指标,研究不同时间分布类型降雨条件下水库调度对径流特性的影响.结果表明,不同降雨类型下水库调度对径流特性的影响不同,年降雨量越小、年内分布越分散、降雨过程线越平缓,其影响程度越大.     

降雨移动方向对山区小流域洪水过程的影响

为分析降雨移动方向对山区小流域洪水过程的影响，结合流域地表径流汇流路径特点，基于物理概念的流域分布式水文模型，通过设计不同雨强下多种降雨移动方向工况，对比研究了各种工况对山区小流域洪水过程的影响。结果表明，降雨移动方向对流域洪水过程的影响主要表现在洪水峰值的差异上。在相同雨强和降雨量下，降雨沿着流域汇流路径减少的方向移动会比沿其相反路径移动产生更高的洪水峰值。在相同雨强和降雨移动速度下，流域内降雨移动的路径越长，形成的洪水峰值越高。随着降雨移动方向的改变，较低雨强(120 mm/h)模拟得到的洪峰也可能高于较高雨强(180 mm/h)模拟得到的洪峰。结合降雨的移动特征，流域的地形形状和汇流特点共同控制了降雨移动方向对径流过程的影响。     

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。     

考虑降雨空间异质性的流域洪水过程模拟研究

气候变化等因素使得降雨时空分布不均匀性增强，研究洪水对降雨空间异质性的响应关系，对于指导干支流不同频率暴雨组合遭遇条件下的流域洪水模拟意义重大。以山东省沂河临沂站以上流域为例，应用新安江模型构建流域水文模型。利用1980～2020年6～9月逐小时降雨数据进行频率分析，推求沂河流域降雨历时为72 h的不同重现期的设计暴雨。通过不同重现期的暴雨组合设计情景，利用构建的水文模型模拟，对临沂站的洪水过程进行分析，得到降雨空间异质性对洪水过程的影响关系。结果表明，降雨空间分布对洪峰流量的影响显著，靠近流域出口的区域降雨量是洪峰流量的决定性因素，降雨空间异质性高的情景下，较小的降雨也可能产生较大的洪水峰值流量。研究结果可为降雨空间异质性导致的干支流洪水遭遇条件的下游断面洪水预报提供参考。     

近60年来福建省降雨时空分布特征

近年来,全球气候变化使各种极端降雨事件显著增加,导致洪涝灾害频发。鉴于福建省是受洪涝、风暴潮和次生灾害影响频繁的省份之一,基于近60年来福建省18个站点的气象观测数据,运用Mann-Kendall趋势分析、Morlet小波分析等方法分析了福建省降雨时空变化特征。结果表明,福建省年降雨量总体呈不显著增加趋势,增幅达8.11mm/10a,然而暴雨雨量增幅达13.56mm/10a;雨日呈逐渐减少趋势,降雨强度却不断增大,尤其是夏季降雨强度增幅最为明显;沿海的厦门、平潭地区夏季降雨呈显著增多趋势(p0.05),降雨由东南沿海向西北山区逐渐递增;暴雨和其他等级雨量的空间分布存在较大差异,多发生在西南和东北地区山脉东部的迎风坡。建议福建省应加强极端降水事件增多导致的洪涝灾害及其次生灾害的防范力度。     

城镇化背景下太湖流域极端降雨时空演变特征

研究城镇化发展程度对极端降雨的影响对于指导高度城镇化地区防洪排涝工作意义重大。在太湖流域城镇化区域划分基础上,基于1965～2014年70个雨量站的日降雨数据,采用空间分析法、Mann-Kendall趋势检验法、线性回归法、滑动平均法等提取各站极端降雨特征,分析城镇化背景下太湖流域极端降雨时空演变规律。结果表明,太湖流域城镇化发展较快的区域主要集中在武澄锡虞区、阳澄淀泖区、浦东浦西区;浙西区年极端降雨量较大,武澄锡虞区、阳澄淀泖区、浦东浦西区极端降雨量则较其他地区呈显著增加趋势,分别上升34.5、38.2、31.7 mm/10a;全流域极端降雨事件增多、强度增大,其中城镇化发展高速地区由流域极端降雨频次低值区逐渐演变为高值区之一,极端降雨强度亦显著增加,表明其遭受洪涝灾害的风险增大。     

不同自然降雨雨型下红壤坡地地表径流和壤中流输出特征

我国南方红壤丘陵区受降雨和土壤性状影响,洪涝灾害与季节性干旱等问题并存,研究坡地降雨过程中径流输出特征具有重要意义。为此,利用江西省水土保持生态科技园内大型土壤渗漏装置,研究了3年期间32场天然次降雨下植草覆盖、干草敷盖和裸露3种不同处理的红壤坡地径流输出特征。结果表明,小雨雨型下,研究区红壤坡地均不产生地表径流;中雨雨型下,植草覆盖、干草敷盖、裸露处理的壤中流所占地表径流和壤中流总量比例分别为58%、80%和12%;对于促进降雨入渗,干草敷盖最优。大雨及以上雨型下,植草覆盖和干草敷盖处理以壤中流为主,占比分别为63%和64%,裸露处理以地表径流为主,占比93%。在红壤坡地开发中除栽种植物加强植被覆盖外,辅以敷盖措施能起到更好的保水保墒效果。     

不同降雨条件下的某航电枢纽工程砂砾体围堰稳定性分析

降雨入渗对岩土的力学性质和力学行为有较大影响,不同的降雨条件会导致土体内部产生不同的水力响应。基于江西省某航电枢纽工程,结合Abaqus通用有限元软件,分别考虑实际降雨的三个影响因素(降雨强度、降雨历时、降雨雨型)进行不同降雨条件下的砂砾体围堰渗流及稳定性数值计算与分析。结果表明,围堰体内部渗流速度、孔隙水压力及变形位移随降雨强度和降雨历时的增加而增加,而堰体安全系数则随之下降。同时,堰体渗流和稳定性与不同雨型的峰值分布有较强的相关性,雨强峰值出现越晚,在降雨终止时,堰体的非饱和区孔压、渗流速度等越大,堰体安全系数越小。     

模拟降雨条件下岩溶地区马尾松林下地表径流特征

以贵州省贵阳市岩溶地区为例,通过野外人工模拟降雨试验,研究了不同坡度(15°、20°、25°)的径流小区在不同雨强(60、90、120mm/h)下马尾松林地表径流的变化特征。结果表明,岩溶地区马尾松林下,雨强对地表径流有明显影响;随着降雨持续进行,陡坡时的径流量增幅显著大于缓坡;随着雨强增加,坡度对累积径流量的影响变得显著;坡度对累积径流量的影响并非线性关系,而是坡度较陡时影响程度更大,但不同雨强条件下径流总量的增幅不一致;岩溶地区马尾松林地在中等雨强时地表径流大,大雨强时地表径流反而较小。     

降雨径流对城市环境的污染分析

城市化的迅速发展,使城市不透水面积增大,降雨径流特别是初期雨水径流所带来的非点源污染日益严重,对城市水系构成严重威胁.分析城市降水径流包括路面、屋面及庭院径流的污染来源,降雨径流水质特性及污染物浓度历时变化规律,重点探讨降雨径流的初始冲刷效应、污染特征问题.     

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。     

蚁蚂吐河流域降雨径流关系变化分析

分析流域降雨径流关系对于区域水资源规划管理有重要意义。以蚁蚂吐河流域为例,采用统计学方法,分析1956～2018年下河南水文站降雨-径流关系变化趋势,结果表明蚁蚂吐河流域降雨年际变化不明显,呈缓慢减少趋势,但径流深呈显著下降趋势且变化幅度大幅减小。通过M-K检验、双累积曲线法分析,降雨径流关系发生突变的年份为1998年,1998年以后径流系数显著减小。选择1998年前后典型年进行分析,月径流变化幅度减小,汛期产流量明显减小。初步分析是由于汛期降雨量减少,流域内植被覆盖度大幅提高、水土保持工程大量增加,造成蚁蚂吐河流域下垫面条件改变,共同影响降雨径流关系。     

不同土地利用格局下地表径流对降水特征的响应

基于设定的试验区和南京市一年的真实降水数据,在SWMM模型中设置传统土地利用开发建设格局S1和最优土地利用格局S2两种土地利用情景,采用SPSS软件定量分析了降水特征对地表径流的响应。结果表明,S2能有效降低地表径流量,但在降雨量、降雨强度较大时,其地表径流的消减作用会显著降低,甚至会出现增加径流量的情况,表明仅通过土地利用格局的优化尚无法应对由强降雨造成的城市内涝问题;径流特征受多个降水特征的综合影响,其中总径流差值与降雨历时、降雨量及降雨重现期三者所构成的回归方程拟合优度最高。