深圳市观澜河流域雨水资源可利用潜力评估

雨水资源化利用是解决城镇化进程中城市水问题的重要途径,对其可利用量进行评估是其中重要的步骤。为给深圳市观澜河流域雨水资源利用提供依据,基于深圳市1984—2018年的日降雨资料,采用基于下垫面分类的雨水资源利用潜力计算方法,计算了深圳市观澜河流域在不同典型年的雨水资源量、雨水资源利用理论潜力、现实潜力。结果表明:观澜河流域具有较大的雨水资源利用潜力,其平水年雨水资源利用理论潜力可达3.74亿m³,在70%年径流总量控制率情况下的雨水资源利用现实潜力可达2.42亿m³;在同样的降雨条件下,下垫面类型和城市建设条件均会对雨水资源可利用量产生较大影响,增大园林绿地、水体等下垫面面积和增大年径流总量控制率均有助于提升雨水资源的利用。     

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。     

一种基于重现期定义海绵城市设计降雨量的方法——以常德市为例

确定径流总量控制目标及其对应的设计降雨量是海绵城市建设的首要任务。以常德市为例,首先评估了《海绵城市建设技术指南》(以下简称《指南》)中设计降雨量计算方法在南方多雨城市的适用性,并提出了根据降雨的连续性和雨水超排(年径流总量控制率78%)重现期定义设计降雨量的方法,结论如下:(1)常德市降雨丰富且集中,近20年降雨的年际变率增大,面临的洪涝和干旱风险加剧,建设海绵城市的必要性凸显。(2)《指南》中给出的设计降雨量是多年日降雨数据的统计结果,不能保证每年都实现径流控制目标。在21mm设计降雨量下,1968～2015年常德市有34年的控制率低于目标值78%。(3)设计降雨量越大,建设成本越高。根据海绵城市建设的经济合理性原则,保证每一年的径流控制率都达到78%是不现实的。考虑南方城市降雨的连续性,根据雨水超排重现期计算设计降雨量更符合实际。若将常德市的雨水超排重现期设置为5年,则对应的设计降雨量约为58mm。     

用于裂隙岩溶含水层回灌的屋面雨水径流水质特性研究

本文以北方地区裂隙岩溶水典型城市济南市为研究区，监测分析了2008年2月至8月降水过程的降雨量、降雨强度，同时对研究区13次天然降水的11项指标与位于裂隙岩溶水直接补给区7次降水形成的屋面径流的28项指标进行检测，识别出屋面径流主要污染物类型，探讨了2008年春季和夏季各次降雨形成的屋面径流中不同污染物随降雨历时、降雨强度和季节的变化规律；分析了径流污染物的来源，并对屋面径流雨水通过井回灌裂隙岩溶含水层用于饮用水的处理方法及效果进行了探讨。济南市屋面水质的研究为济南城市屋面雨水回灌裂隙岩溶含水层提供了依据。     

基于海绵城市理念的绿色建筑雨水设计

为满足二星级绿色建筑雨水利用和福州市海绵城市外排雨水径流总量控制的要求。通过对屋面雨水进行收集、处理并回用于绿化灌溉和道路浇洒满足绿色建筑雨水利用的要求,同时对雨水利用系统进行了水量平衡分析;通过设置下凹式绿地、雨水蓄水池等措施满足场地雨水年径流总量控制率70%的要求。     

城区屋面雨水径流水文水质特征研究

研究城区屋面径流水文过程与污染物浓度变化特征,为有效利用城市雨水、控制非点源污染提供依据。通过体积法对新乡市城区屋面降雨径流进行采样,水质指标分析包括pH、SS、COD和DO。屋面径流系数为0.92~0.98间。研究结果表明:径流初期污染严重,后期COD、SS浓度分别在25 mg/L和30 mg/L以下。径流曲线形态与降雨过程线类似,两者波动幅度相对较小。径流中COD与SS之间的相关性较好,而DO与其之间的相关性较差。径流水质主要受降雨量、降雨强度、屋面材料、季节和气温等因素影响。     

用于裂隙岩溶含水层回灌的屋面雨水径流水质特性研究

以北方地区裂隙岩溶水典型城市——济南市为研究区,监测分析了2008年2—8月降水过程的降雨量和降雨强度,同时对研究区13次天然降水的11项指标与位于裂隙岩溶水直接补给区7次降水形成的屋面径流的28项指标进行检测,识别出屋面径流主要污染物类型,探讨了2008年春季和夏季各次降雨形成的屋面径流中不同污染物随降雨历时、降雨强度和季节的变化规律;分析了径流污染物的来源,并对屋面径流雨水通过井回灌裂隙岩溶含水层用于饮用水的处理方法及效果进行了探讨。     

考虑场次降雨年际变化特征的年径流总量控制率准确核算

降雨资料的合理选取是进行年径流总量控制率统计分析的重要基础,直接影响到年径流总量控制率-设计降雨量对应关系的准确性。本文以北京市海绵城市试点区1951—2016年长序列场次降雨数据为例,定量分析了场次降雨划分方法和场次降雨序列年际变化对年径流总量控制率的影响。结果表明,较人为划分的日降雨数据而言,场次降雨数据能够更加真实地反映场次降雨特征。日降雨数据计算得到的设计降雨量整体偏低约14%,对于85%的年径流总量控制率条件,设计降雨量偏低5.9 mm。通过对6个场次降雨特征值进行M-K突变和趋势检验,将北京市海绵城市试点区的场次降雨序列划分为3个阶段,针对各阶段分别核算年径流总量控制率-设计降雨量关系,进而得到较为全面和客观的年径流总量控制率变化区间。因此,在数据资料允许的条件下,年径流总量控制率的核算应基于场次降雨数据进行,并在识别场次降雨序列年际变化特征的基础上,确定合理的年径流总量控制率变化区间,提高年径流总量控制率-设计降雨量对应关系计算结果的科学性,确保最优的海绵城市建设效果与合理的工程建设投入。     

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。     

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).     

Effectiveness of Rainwater Harvesting in Runoff Volume Reduction in a Planned Industrial Park,China

It is urgent to effectively mitigate flood disasters in humid mountainous areas in southeastern China for the increasing flood risk under urbanization and industrialization. In this study, a rural district with an area of 13.39 km² that planning to build an industrial park covering an area of 7.98 km² in Changting was selected to estimate the potential of collectable rainwater and the extent to which runoff volume can potentially be mitigated by rainwater harvesting. In addition, the optimum cistern capacity of a rainwater harvesting system in the planned industrial park was evaluated using daily water balance simulation and cost-efficiency analysis. The results showed that rainwater harvesting in the planned industrial park has great potential. The annually collectable rainwater is approximately 9.8?×?10⁶ m³ and the optimum cistern capacity is determined to be 0.9?×?10⁶ m³. With the optimum cistern capacity, the annual rainwater usage rate is 0.99, showing neither financial savings nor deficits. Rainwater harvesting can reduce 100 % of runoff volume in the cases of critical rainfall storm (50 mm) and annual average maximum daily rainfall (111.2 mm), and 58 % of runoff volume in the case of maximum daily rainfall (233.6 mm), respectively. All surface runoff can be collected and stored in the cisterns when rainfall amount is less than 135.5 mm in a rainstorm event.     

城市雨水调蓄利用及效益分析——以南京大学仙林校区为例

随着城市化发展,水资源短缺、水环境污染和城市内涝等问题日益突出,雨水调蓄利用成为缓解以上问题的重要手段。以南京大学仙林校区为研究区,进行可集雨量与室外用水需求的水量平衡计算,结合雨水利用措施分析,开展雨水调蓄利用的方案设计及综合效益分析。结果表明:雨水调蓄利用后,研究区综合径流系数下降为0. 532,重现期2、5、10 a对应的屋面集雨量均能满足室外用水需求,对应的单位面积雨水利用年综合效益分别为8 475. 6、10 506. 3、11 786. 4元/hm2。城市雨水调蓄利用可产生显著的生态、经济和社会效益,在城市新区开发和旧城改造过程中应当得到足够的重视。     

华北平原有咸水区雨洪控制利用

华北平原有咸水区,水资源短缺,深层地下水严重超采,生态环境恶化。在这个地区开发利用咸水,腾出地下库容,能够减少潜水蒸发与雨洪径流,增大降雨入渗,把时空分布不均的天然降雨转化为可利用的水资源。该文总结了农村用微咸水灌溉,抗旱增产,调控地下水埋深,增大雨洪回灌,淡化地下水质的经验。提出了城区雨洪控制利用的建议。     

水景社区的雨水收集与综合利用设计

为研究城市雨水收集与综合利用,以上海郊区一生态水景社区为例,进行水量平衡计算。结果表明,该社区年均雨水可收集量约45 678 m3,占一年总降雨量的62%左右,不但满足社区每年的绿化浇灌、硬地冲洗以及水面蒸发等消耗量,而且富余雨水经过处理后可用作景观湖的补充水源及其他用水。雨水收集利用系统设计以景观湖为中心,屋面雨水通过2个总容积为675 m3的地下集蓄池来收集,集蓄水量可达1.83万m3/a;绝大部分绿地、道路广场以及极少数屋面的雨水径流通过长1 km的植草浅沟和500 m长的碎石沟渠收集,并汇入2个总面积为800 m2的暴雨塘系统内暂时储存。户外小停车场和小广场的雨水通过砂床过滤系统收集。     

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。     

基于Copula函数的三峡库区万州段蓄水前后降雨量-径流量关系分析

三峡水库蓄水对其库区降雨量-径流量关系变化的影响程度对于库区水资源规划有着重要意义。选用万县水文站1977-2017共计41 a的降雨量和径流量实测值,确定了各蓄水阶段降雨量和径流量的分布情况,引入Copula函数模型计算各阶段的联合分布函数,定量分析水库调蓄对两者关系的影响,预测了2017年后水文情势。结果表明：采用Copula函数联合分布数学模型能较好计算三峡库区万州段不同阶段的降雨量-径流量关系。万州段从天然河道变为库区河道后,降雨量-径流量关系发生了较大变化。在天然河道阶段,降雨量和径流量均采用皮尔逊III型分布最为合理;三峡水库工程施工期和初步蓄水阶段,降雨量变为Gumbel分布,径流量变为对数正态分布;试验性蓄水阶段,降雨量变为对数正态分布,径流量恢复至皮尔逊III型分布。年降雨量和年径流量在施工期及初步蓄水阶段较天然河道阶段均有所减少,年降雨量变幅区间减小38.4%,年径流量变幅区间减小20.6%;试验性蓄水阶段的年降雨量增多,变幅区间增大24.5%,而年径流量减少,变幅区间减小57%。通过该数学模型预测三峡库区万州段今后年径流量不小于3 490×10⁸ m³（±5%）,最大不超过4 055×10⁸ m³（±5%）;年降雨量不小于1 048 mm（±5%）,最大值不超过1 842 mm（±5%）。该研究可为三峡库区万州段流域水资源开发利用与水文序列的重构工作等提供科学依据,也可为其他库区内河道的水文特性变化关系的研究提供参考。     

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,...