基于SWMM的低影响开发城市道路雨洪控制模拟研究——以萍乡市武功山大道为例

低影响开发设施作为能够有效消减、利用和延缓城市道路雨水径流以及控制径流污染的分散性单元,正逐渐应用于道路排水系统建设中。该文以海绵城市试点——江西省萍乡市武功山大道为研究对象,运用雨洪管理模型(SWMM)模拟不同重现期(一年一遇、三年一遇、五年一遇以及十年一遇)3小时降雨下生物滞留设施、透水铺装等单一低影响开发设施以及低影响开发组合模式对于道路雨水径流削减效果。结果表明,采用LID雨水系统的城市道路在不同重现期下对径流总量的削减率为34.5%、28.2%、26.1%、24.3%,径流峰值削减率分别为37.4%、27.3%、23.5%、19.5%。同时,对于单项LID设施而言,生物滞留设施在径流总量以及峰值削减上均优于渗透铺装,具有良好的雨洪调控效果。     

基于SWMM模型的低影响开发雨洪控制效果模拟

介绍了SWMM模型中低影响开发(LID)模块的模拟原理,通过案例介绍了场地LID雨水系统规划过程,并运用SWMM模型对传统管线设计进行了校核,对LID场地径流的控制效果进行了评价。对设计场降雨事件及连续降雨事件的模拟表明,场地LID雨水系统规划可实现峰值流量及年径流外排率恢复到开发前的状态,LID设施对污染物削减效果显著。     

不同降雨条件下低冲击开发的水文效应分析

以深圳市光明新区低冲击开发(LID)示范区为研究区域,采用暴雨雨水管理模型(SWMM)模拟了下凹式绿地、渗透铺装和绿色屋顶等3种LID模式下的雨洪控制效果,分析了降雨量、降雨历时和雨峰位置对LID水文效应的影响。结果表明,当降雨量<100 mm时,随着降雨量的增加,渗透铺装和绿色屋顶的径流削减量也相应增加,下凹式绿地的径流削减量变化不大,但其削减量大于其他两种LID控制措施;随着降雨历时的延长,下凹式绿地的径流削减量增加,而渗透铺装和绿色屋顶的径流削减量变化较小;雨峰位置变化时,3种LID控制措施的径流削减量均变化不大,对峰值流量的削减效果随着雨峰后移而减弱。3种LID控制措施对降雨量少、降雨历时长并且雨峰位置靠前的降雨控制效果较好。     

镇江市老城区典型径流控制与模拟研究

针对近年来镇江老城区严重的内涝形势,基于SWMM模拟分析现状排水管网及LID组合措施在不同的降雨重现期老城区的地表径流情况,评估LID设施对城市雨洪控制的作用。结果表明,LID设施可以推迟峰现时刻,有效控制地表径流,对缓解城市内涝有着积极的作用。     

简单式绿色屋顶雨水径流滞留效果的影响因素

绿色屋顶具有良好的环境、社会和经济效益,其在欧美等发达国家已得到广泛应用,但在国内雨水控制领域受到的关注度较低。为此,采用北方典型城市的设计降雨对绿色屋顶装置进行模拟降雨试验,分析简单式绿色屋顶的排水层材料、种植基质及降雨强度对其雨水径流滞留效果的影响。结果表明:凹凸排水板和陶粒两种排水层材料对绿色屋顶滞留雨水径流的效果无明显优劣;种植基质的初始湿度与绿色屋顶对雨水径流的削减率存在负相关关系;基质种类对绿色屋顶雨水径流滞留能力也有一定影响,与超轻量基质和田园土相比,改良土在雨水径流削减、产流延缓、峰值流量削减和延后等方面的效果更好;绿色屋顶对较低重现期的降雨事件具有更好的雨水径流滞留效果。     

透水路面与生物滞留组合系统的径流体积控制效能

透水路面与生物滞留组合系统为典型的低影响开发雨水控制设施,通过实验室人工模拟降雨,对道路1%横、纵坡条件下透水路面与生物滞留组合系统的径流雨水体积控制效能进行了研究。结果表明,变径流系数法-等流时线法更适合试验条件下透水路面的产汇流理论计算;随着降雨重现期由1年增加至20年,透水路面的径流雨水体积控制率由30. 69%降低到10. 21%;高降雨重现期下组合系统增加蓄水层深度对雨水体积控制率的改善效果不如低降雨重现期下显著;随着降雨重现期由3年增加至20年,组合系统中生物滞留设施对雨水体积控制率的贡献比例从71. 56%增加至86. 31%;当组合系统中滞留带蓄水层深度为15 cm时,10年和20年重现期下的雨水体积控制率为75. 73%和74. 59%,径流雨水控制效果较好;影响组合系统雨水体积控制率的主要因素相关性排序为蓄水层深度降雨量峰值雨强。     

基于SWMM的某工业园区LID方案及模拟评估

以中山市某具有大面积厂棚的工业园区为研究对象,探讨了其在低影响开发(LID)方面的潜力,通过SWMM建立了优化的LID改造方案,并进行了径流控制及污染削减方面的模拟评估。结果表明,通过多种LID措施的组合及优化,研究区域内径流总量削减率及峰值流量削减率均可达到70%;在重现期为3年、降雨历时为2 h的降雨情景下,对研究区域内NH3-N、COD、SS等径流污染物的去除率分别可达到76.6%、66.7%、57.6%。     

蓝色屋顶调节城市雨水径流的方法及可行性分析

针对我国目前一些城市所面临的开发强度大、场地受限、内涝频发、雨水径流污染严重等突出问题,介绍了利用平屋顶调节城市雨水径流的方法——蓝色屋顶。以某城市片区为例,借助SWMM模型对该片区在不同重现期下采用不同比例蓝色屋顶的雨水径流控制效果进行了模拟分析,并比较了在一定开发强度下屋顶调节与场地开发前的水文条件。结果表明:屋顶调节是削减场地开发后峰值流量的一种有效方法,尤其对一定重现期内的强降雨事件削峰效果更明显。因此,蓝色屋顶可作为城市内涝和雨水径流污染控制的有效手段之一,提高城市的"海绵"功能,尤其对于高强度开发区域,以及国内许多城市旧城改造中内涝问题的解决具有一定的借鉴意义。     

基于SWMM模型与低影响开发模式的 滨水地区内涝防控方案——以厦门市杏林湾 选区为例

在快速城镇化进程中,由于硬质下垫面面积比例增加,导致城市内涝问题日益突出。选取厦门市杏林湾地区作为研究对象,以绿色经济与低影响开发为目标,运用SWMM技术构建降雨-径流模型,分别对低影响开发前后的地块进行暴雨重现期2年一遇和5年一遇情景的模拟,确定地块内涝易发区域积水节点,根据节点位置布设低影响开发(LID)措施,以此提高研究区对内涝灾害的承受能力。情景模拟结果为:杏林湾选区在重现期2年一遇时,地块东部海湾口处容易出现内涝现象;重现期5年一遇降雨导致杏林湾选区排水系统出现大范围节点溢流,主要集中在湾区滨水空间及海湾口处。通过对易涝区增设LID措施降低径流总量、削减洪峰小时流量,从而使年径流控制率提升至77.5%,降低城市内涝灾害风险。     

新型渗井-透水网格措施的径流调控效果研究

为更加合理地对雨水资源进行管理和调控,低影响开发(LID)措施日益成为我国许多城市"海绵化"的必然选择。透水网格被认为是一种有着良好雨洪管控效用的LID措施,然而大多情况下施工过程不尽规范,土基多采用渗透性不良的土质,这使得径流调控及渗流效益难以充分发挥,故拟以透水网格砖孔布设渗井来改善该现状。采用试验与SWMM仿真相结合的方法,研究了在6场重现期降雨作用下新型渗井-透水网格措施较透水网格在径流调控方面的改善效果,以及100年重现期降雨条件下两种措施的入渗规律。结果表明,在不同降雨场次下,新型措施较透水网格雨量径流系数降低了9.94%~51.09%,洪峰流量削减率提高了2.91%~30.42%;滞峰时间延迟效果不显著,在3 min以内;在100年重现期降雨下湿润锋迁移速率提高了73.47%。     

基于GIS和SWMM的精细化水文表征方法

SWMM是模拟城市降雨径流响应的动态模型，其汇水区的空间元素细分方式和水文表征直接影响模拟结果。为此，提出了基于GIS对汇水区的土地利用进行精细化分类的方法，并将下垫面信息通过物理水文定义，反馈、模拟到SWMM的汇水区水文表征和低影响开发（LID）模块描述中，直接影响水文汇流过程。与常规水文构建方法相比，精细化模型中增加的缓冲渗透区可以接收来自间接不透水区的径流，更符合实际径流走向，提高了模型精度。在相同降雨重现期下，精细化模型模拟得到的径流总量、径流峰值和溢流总量均比常规模型要小。同时，该方法可以更合理地模拟LID措施的水文作用，可为LID措施提供因地制宜的布设空间和比例。     

海绵城市理念下雨洪控制效果分析

为了研究城市区域的雨洪径流特征以及加装不同低影响开发措施(LID)对径流削减的规律,该研究以西安市城区重点雨涝区为研究对象,基于SWMM模型模拟现状条件下不同设计雨峰系数、不同设计降雨重现期降雨径流的变化及加装4种LID措施组合:15％透水路面和无绿色屋顶,15％透水路面和25％绿色屋顶,15％透水路面和50％绿色屋顶,15％ 透水路面和75％ 绿色屋顶后降雨径流削减规律.结果表明:当加设15％ 透水路面和75％ 绿色屋顶时,洪峰洪量削减效果最为明显.并且在设计降雨重现期P=1年时,较现状条件下洪量削减36％;设计降雨重现期P=10年时,洪量衰减率减至24.3％.所以LID措施能有效降低城市内涝发生的频率,但随着设计降雨重现期的增大,加装LID措施效果明显减小.     

某低影响开发居住小区水量水质的SWMM模拟

以深圳市某已建的低影响开发居住小区为例,运用SWMM模型模拟研究低影响开发设施对水量和水质的控制效果。结果表明,在年降雨条件下,采用绿色屋顶、下沉式绿地和透水性铺装的居住小区,其年径流总量控制率可提高到69%,年SS总量可降低41%。在不同强度降雨条件下,低影响开发居住小区对径流的总量和峰值流量以及污染物的负荷总量和峰值浓度均有不同程度的削减作用,但都随降雨强度的增大而减弱。污染物的负荷总量和峰值浓度与降雨强度呈正相关,且峰值浓度曲线具有一定的初期雨水效应。     

道路生物滞留带削减雨水径流的实测效果研究

通过对深圳市某道路生物滞留设施进行雨水径流监测试验,研究生物滞留设施对道路雨水径流的削减效果及影响因素。结果表明,当降雨总量为3.3~76.7 mm、平均雨强为0.03~0.67 mm/min时,生物滞留设施对道路雨水径流的场次径流总量控制率为50.5%~100%,峰值流量削减率为53.4%~100%,滞峰时间可以达到2 min以上。生物滞留设施对场次降雨量小且平均降雨强度小的道路径流削减效果较好。     

基于SWMM的城市道路LID设施雨水调控效果研究——以武汉市工业路为例

该文分析了城市道路径流规律和适用的LID设施,以武汉市工业路为例构建SWMM模型,探讨不同降雨强度下的生态滞留设施、植草沟、透水路面以及组合模式下的城市道路LID设施雨水调控效果。结果表明:(1)各等级城市道路应采用不同的雨水调控策略,LID设施对城市道路雨水调控作用显著,可有效减少径流量、降低峰值流量、推迟雨峰时间;(2)采用LID组合设施模式的城市道路,在0.5年一遇到10年一遇降雨下,LID设施对城市道路雨水径流量的削减率为34.8%～44.2%,对峰值流量的削减率为66.0%～83.6%,雨峰时间稳定推迟15min。(3)各类LID设施的径流削减量和峰值削减量随着降雨强度增大而提高,削减率呈总体下降趋势。LID设施一般对中小雨情(二年一遇及以下)的城市道路雨水控制作用更明显。城市道路景观设计时应更重视透水铺装材料的应用,降低道路绿地的雨水调控负荷。     

采用SWMM模拟LID市政道路的雨洪控制效果

采用SWMM软件模拟建设项目低影响开发(LID)设施的雨洪控制效果是LID规划设计的重要依据。以深圳市光明新区某已建LID市政道路为例,介绍了LID市政道路的SWMM模型建立方法,包括汇水区的划分、LID设施的定义、设计降雨的选择等内容。模拟结果表明,相比传统设计道路,LID设计道路能够有效削减年雨水径流总量和典型场降雨的峰值流量。     

基于 SWMM 的场地绿色雨水基础设施水文效应评估—以同济大学校园为例

随着城市化的快速发展,城市面临的洪涝灾害和水资源匮乏等共性问题日益严重。本文采用暴雨管理模型SWMM对研究场地水文效应进行评估,模拟了不同绿色雨水基础设施GSI单独布置和组合布局对削减场地暴雨径流的影响。研究表明,在场地尺度上,GSI对降低地表径流,缓解峰值流量均有一定的作用,但受到用地规模等因素的限制,GSI虽然能起到一定的控制雨水径流作用,但对径流量的削减能力随着设计降雨重现期的增大而减小,需要同雨水管网等灰色基础设施统筹协调。经过参数率定建立的场地SWMM模型可辅助进行不同GSI布局方案水文效应的评估比选,从而为场地空间的布局优化提供依据。     

基于LID的小区绿色雨水系统径流量控制研究

为考察不同降雨强度和内部排水设施的串联对小区绿色雨水系统地面径流量控制效果的影响,采用SWMM暴雨模型建立了江西省南昌市城泰朝阳新城某地块的绿色雨水系统模型,包括地面开放式排水模型和地下管网排水模型,并通过子汇水面积的划分来实现排水设施间的串联与独排。利用模型模拟并分析了不同降雨强度下绿色雨水系统的内部关系对地面径流的影响。结果表明:对于低强度降雨,绿色雨水系统能起到较好的削峰减排效果,当降雨强度为1年一遇时,洪峰削减率达到41%、径流削减率为21.7%;对于高强度、短历时降雨,绿色雨水系统的削峰减排能力减弱,但依然能起到较好的雨水迟滞作用;绿色雨水系统内部排水措施间的有效串联有利于提高整个雨水利用排放系统的效能。     

基于SWMM与WASP模型的区域雨水景观利用模拟

雨水景观利用是雨水资源化的重要途径,而准确模拟雨水景观利用对景观水体的水质影响是制定方案的基础和依据。以华北地区某生态小城镇(HM镇)作为研究对象,首先基于SWMM暴雨管理模型,建立了HM镇的雨水径流模型,并对不同降雨重现期下HM镇的雨水径流进行了模拟;然后,以景观河作为HM镇汇流雨水排放的受纳水体,采用WASP水质模型模拟了雨水排放至景观河后的水质变化。研究表明,综合运用SWMM和WASP可以模拟出雨水从降水到用于景观利用的整体过程,为建设雨水资源化工程和制定雨水污染治理措施提供了决策依据。     

基于HYSWMM的LID与传统模式下雨水管网对比

以深圳市光明新区光明北片区为研究区域,采用鸿业暴雨排水及低影响开发系统(HYSWMM)模型模拟不同降雨条件下低影响开发(LID)模式的雨水管网运行情况,从径流系数、管网排水能力、管道充满度、节点水深、径流峰值、峰现时间等方面分析LID对雨水管网运行状态的影响。结果表明,对于重现期≤10年的2 h短历时降雨,LID设施的加入对雨水径流具有削减作用,与传统开发模式相比,LID模式下区域径流系数由0. 53～0. 67降低至0. 42～0. 56,排水能力提升约10%,管网排放口总出流量峰值降低9. 9%～15. 9%,节点最大水深降低0. 09～0. 5 m,充满度最大降低0. 22,峰现时间最大可延迟3 min;对于重现期为50年的24 h长历时降雨,LID模式下管网排放口总出流量峰值相比传统开发模式几乎无变化,LID模式在极端暴雨情况下对雨水管网运行状态的影响微弱。