国外绿色基础设施建设经验对我国海绵城市建设的启示

2021年夏天,郑州等多地上演看海模式,再次提醒我们海绵城市建设及开展相关研究的重要性和紧迫性.2013年,我国提出海绵城市建设理念以来,绿色基础设施理论研究也在逐步深入.然而关于两者之间的关系还缺乏系统论述,如何将国外绿色基础设施做法应用于我国海绵城市建设的实践案例也较少,相关研究更不够系统.本文...     

基于城市洪涝径流和积水特征的绿色屋顶空间布局优化研究

【目的】绿色屋顶等LID设施的空间布局差异会对城市洪涝灾害的削减效果产生不同的影响。为解决绿色屋顶在城市规划中具体空间形态的优化问题,【方法】通过设置随机分布、沿道路分布和沿积水点分布等3种绿色屋顶空间布局方案,利用SWMM模拟其对洪涝径流和积水特征的影响,并利用熵权-TOPSIS法综合评价出最优方案,实现绿色屋顶的空间布局优化。【结果】结果显示：(1)在相同绿色屋顶覆盖率下,不同空间布局的绿色屋顶对地表径流都具有较好的削减作用,对径流总量和峰值的最大削减率能够达到23.99%和39.12%。(2)不同空间布局对洪涝积水的影响差异明显,其中沿积水点分布布局的削减效果总体上要优于其他方案,该方案平均积水时间最多削减15.18%,积水节点最多减少69.19%,最长积水时间最多缩短10.98%,严重积水节点最多减少48.08%。(3)沿积水点分布布局的TOPSIS评分在多种情景下的总得分分别为0.663、0.685、0.526和0.594,均为得分最高的方案。【结论】结果表明：不同空间布局的绿色屋顶方案对地表径流总量的影响差距不明显,差值在2%以内,难以据此进行布局优化;凭借空间位置差异,沿...     

绿色屋顶对城市流域径流的影响

为使绿色屋顶技术在城市雨洪管理中有效发挥作用,寻求一种高效可靠的评估绿色屋顶应用对城市流域径流影响的方法。以伊利诺伊州CDS-51流域为例,利用Matlab程序建立IUHM-GR(Illinois urban hydrologic model-green roof)组合模型,考虑不同绿色屋顶覆盖率,以及透水-不透水、不透水-透水、组合情况等不同径流方式的情况,分析了绿色屋顶的应用对流域径流的影响。结果表明:绿色屋顶具有较好的蓄滞效果,可有效削减流域径流总量和峰值,且绿色屋顶覆盖率比绿色屋顶径流方式对流域径流有更大的影响。     

排(蓄)水层材料对简单式绿色屋顶的运行效果影响研究

以简单式绿色屋顶的排(蓄)水层为研究对象,设置3种排(蓄)水层材料,从绿色屋顶出流水量、水质以及植被生长状况三方面,研究不同排(蓄)水层材料对绿色屋顶运行效果的影响差异.研究结果表明,使用多孔纤维棉的绿色屋顶装置降雨滞留率高于使用塑料排水板和陶粒的装置,但是其需要更长的雨前干期来恢复多孔纤维棉的滞蓄能力;3个绿色屋顶装...     

基于监测分析的海绵城市建设效果评价

以厦门马銮湾片区为例,通过在线监测布点、实测数据分析,从项目实施有效性、城市内涝治理和黑臭水体治理进行效果评价,比照海绵城市规划设计方案中的设计目标、指标计算,对其中的差异进行反思和总结,可为后续其他片区及城市开展海绵城市建设、评价提供借鉴。     

基于数值模拟的新建片区海绵设计特点分析

以国内南方新建设片区为例,结合地块的海绵设计要求,构建由土壤渗透能力、地下水位、城市下垫面和地形因子4个指标的综合评价体系,从日降雨和多年降雨这两个尺度进行径流控制率评估,对海绵城市设计的特点进行了分析,针对不同土地利用类型、不同降雨边界,分析了LID设施对径流(径流量与径流污染)的影响。     

基于绿色基础设施的城市水系统提升实践研究

文章以西宁海绵城市建设为例,在剖析城市水系统现状问题基础上,提出了以海绵城市建设为载体综合提升城市水系统的总体目标和具体指标,构建了流域尺度注重空间优化与系统健康、城市尺度实施"治山、润城、理水"的特色建设、地块尺度强调径流组织优化与多目标协同治理的总体策略,并进一步阐述了基于绿色基础设施(GI)的"山-城-水"一体化...     

常用基质对粗放型绿色屋顶雨水滞蓄和出流水质特征的影响

为研究粗放型绿色屋顶常用基质组成对雨水径流水量的滞蓄效果和设施出流氮、磷淋失的影响,分别以不同配比的田园土、泥炭土、蛭石、珍珠岩、陶粒、麦饭石、碎砖、砂为基质,构建了6种不同基质组成的绿色屋顶小试装置以及模拟传统屋面小试装置,进行了模拟降雨试验研究。从设施出流污染物累积淋失质量角度分析,以泥炭土和珍珠岩、陶粒、麦饭石等轻质材料为基质组成的绿色屋顶对TN有较好的控制效果。不同基质组成的绿色屋顶COD和TP淋失现象明显,尽管可能存在一定程度的淋失风险,但为了保证设施植物生长和水量控制效果,仍有必要考虑在基质中添加富磷有机质等。绿色屋顶设施运行稳定后,不同基质组成的绿色屋顶小试装置总体对浊度呈现较好的控制效果。从全年平均或长期运行效果看,采用绿色屋顶设施后,可将实际总量径流系数从传统屋面的0.95以上削减至0.52~0.63。研究结果可为海绵城市建设中的工程技术选择、绿色屋顶设施设计和运行效果评价提供数据参考和依据。     

基于功能区容量交易的海绵城市建设优化方法

通过建设绿色基础设施(GI)推进海绵城市建设,可以有效缓解地表径流过剩压力,然而地块间土地利用差异使部分土地利用性能较差的地块单独建设GI时难度较大且成本较高.为寻求一种更具经济效益的途径,提出了一种功能区间的"海绵容量交易"方法,通过连通地块,确定交易尺度,将多余的雨水径流从渗透饱和的功能区转移到不饱和的功能区,使差...     

基于SWMM和ICM模型的城市内涝模拟分析

随着城市化的不断推进,极端水文事件如汛期强降雨、迅猛的暴雨导致的快速涝情,以及涝旱交替等现象,其发生频率和强度正迅速增加。本文以北京市某地区为例,在此基础上建立了城市一维雨水管网模型和城市二维地表淹没模型,进而制作城市内涝淹没图。通过分析内涝的影响因素并进行风险评估,深入了解内涝现象。研究结果显示,北京市的排水情况不容乐观,绝大多数排水管段的排水能力在10 a内仅能满足一次。这一状况不仅涉及管段数量,还包括管线长度,超过90%的管段排水能力均未达到10 a一遇的水平,约50%和40%的管段聚焦在1 a一遇和2 a一遇的降雨情景;伴随着降雨重现期的延长,峰值流量出现的时间变化较小。积水的起始时间和积水持续时间的演变趋势基本相同,在降雨重现期从1 a一遇到3 a一遇时表现出较大的变化,而在3 a一遇到100 a一遇时,变化渐趋稳定;随着降雨重现期的延长,积水深度和积水面积的变化强烈。在重现期为100 a一遇的情况下,积水面积占了总面积的45.22%,而积水深度则高达1.25 m。     

软土深基坑组合开敞式支护数值模拟与监测分析

以某沿海地区深基坑工程为背景,介绍了软土地区采用分级卸荷、重力挡墙和桩锚组合的开敞式基坑支护型式。通过建立三维有限元模型模拟基坑开挖过程,对比数值模拟和现场监测结果,分析了基坑支护桩水平位移和锚杆力的变化规律。结果表明:支护桩变形和锚杆力的模拟值与监测结果趋势一致,实测结果与预测值的整体偏差在15%以内,基坑工程处于安全稳定状态;三维有限元模型可以较好地考虑基坑在组合支护情况下重力挡墙和空间效应对桩锚结构受力的影响,具有较高的可信度;对于软土基坑,将重力挡墙和桩锚组合,并结合分级卸荷,改变了支护结构上的土压力分布规律,能够有效控制基坑变形,确保支护结构稳定。应用成果可以为同类工程提供参考。     

基于GIS和SWMM模型的城市暴雨积水模拟

以海口市海甸岛片区为研究区域,对组成排水系统的排水管网、道路和河道水系等进行合理概化,构建了该片区排水管网水力模型,提出了基于GIS和SWMM的暴雨积水计算方法,采用3场实测暴雨进行模拟分析,所得内涝淹没位置与实际调研情况基本相符,表明本文所提出的方法具有良好的精度和可靠性;分别对重现期为1、2、5、10、20a设计暴雨情形下的管道节点溢流和积水深度进行模拟。结果表明:该模型较好地评估了该片区排水管网排水能力;另外对比了实测暴雨和设计暴雨的积水模拟结果,表明暴雨雨型对模拟结果有重要影响。     

基于SWMM模拟的城市内河区域雨水径流和水质分析

利用SWMM模型对城市内河典型区域（清湖周边区域）暴雨径流及水质进行模拟,考查不同重现期和不同透水面积条件下暴雨径流及水质随时间的变化关系。结果表明：随着重现期和透水面积的增大,地表的渗透能力下降,径流总量和径流峰值都增大,增长幅度逐渐减少。而且,污染物浓度,随着重现期和透水面积的增大,都呈现出前期逐渐增大,中期出现峰值,后期逐渐减小的趋势,污染物冲刷效果越明显。重现期小、城市化进程快的区域,地表渗透能力减弱,径流峰值和径流总量上升,洪涝灾害风险加大。     

基于海绵城市理念的东莞市松山湖大科学装置集聚区城市雨洪调控分析

以东莞市松山湖大装置集聚区所在流域为研究区,探索基于海绵城市理念提升低丘城市小流域洪涝应对能力的路径.采用MIKE FLOOD系统分析片区开发对流域洪涝情势的影响,提出以绿色调蓄设施建设为主、洪涝行泄通道改造为辅的提升策略,并分别以地块、子汇水区、流域为单元,提出3个空间尺度的绿色调蓄设施类型、布局及规模.通过模型验证...     

基于在线监测的海绵城市源头项目径流控制效果评价研究

对于海绵城市的绩效评价与考核工作,源头项目径流控制效果的评价是其中一项重要内容,筛选典型源头项目进行排口在线流量数据的收集是开展定量化效果评价的主要依据。结合相关标准要求和论文研究,总结提出了4种利用在线监测数据对源头项目径流控制效果进行评价的分析计算方法,并以Q市海绵试点区3个典型源头项目为例进行评价方法的应用研究。结果表明,不同评价方法的评价角度和侧重点不同,适用性也有所差异,在实际评估工作中,应结合考核评价需求和相关条件进行方法的合理选择,宜进行综合应用,指导项目的优化与完善。     

基于SWMM模型的不同LID设施对雨洪控制效果模拟分析

为了研究适宜三亚的低影响开发(LID)措施,以三亚市某采用低影响开发建设小区为研究对象,运用SWMM构建模型模拟某子汇水区域采用下凹式绿地、透水铺装和植草格等3种不同LID设施下,遭受不同暴雨重现期下的径流过程,评估3种LID设施对雨洪的削减效果。分析结果表明,低重现期降雨条件下,下凹式绿地对雨洪控制效果较为明显,可充分发挥其对雨水滞留调蓄功能。当然,仅依靠下凹式绿地进行雨洪管理势必对小区的景观园林统筹规划带来困难;因此在实际海绵城市设计中,需要采取多种LID措施并举方式实现对年径流总量控制率的控制。     

基于ANUGA和SWMM耦合模型的车陂涌流域内涝模拟分析

为探究设计暴雨雨峰位置对城市内涝的响应规律,以广州车陂涌流域某片区为研究区,基于ANUGA和SWMM构建耦合模型AGSWM,采用实测降雨的流量和内涝数据对AGSWM进行验证,并对不同雨峰位置的设计暴雨情景进行了内涝模拟与分析。结果表明：耦合模型AGSWM具有良好的模拟精度,能够较好地反映车陂涌内涝时空演进过程;在低重现期后峰情景和高重现期中峰情景下,内涝积水总量、总淹没面积、重度内涝等级的淹没面积和重度内涝等级的易涝点最大水深较大;在低重现期前峰情景、高重现期后峰情景下,积水峰现延迟时间较长。     

基于监测与数值模拟的深基坑开挖对周边建筑物的影响分析

以金泽水库新增取水泵站泵房段基坑为研究对象,基坑采用钻孔灌注桩+两道混凝土支撑围护型式,通过现场监测与数值模拟分析研究基坑开挖过程中对现有取水闸的影响,主要分析基坑开挖过程中取水闸处的地表沉降及水平位移,结果表明:基坑在开挖至坑底时地表沉降及水平位移出现峰值,数值模拟的结果与现场监测结果非常接近,基坑开挖对取水闸的稳定...     

基于两种建模方式的嵌套式城市雨洪模型研究与应用

全球气候变化和快速城镇化打破了城市水循环平衡,造成近些年来我国城市暴雨洪涝事件频繁发生。城市暴雨洪涝(雨洪)模型是应对城市洪涝事件的重要技术保障。然而,对于城市暴雨洪涝模拟,模拟精度和计算效率往往是一对矛盾体。本文总结了目前两种应用比较广泛的建模方式,即基于部分物理机制的水文单向驱动水动力模拟方式和基于完整物理机制的全过程双向耦合模拟方式。在此基础上,为了提高防汛应急处置工作的前瞻性和准确性,本文提出基于上述两种建模方式的嵌套式模拟方法。针对昆明主城区及其局部汇水区的模拟应用研究表明,嵌套式模拟方法在一定程度上缓解了城市雨洪模型在“整体”和“局部”、“精度”和“效率”之间的矛盾,具有较好的实用价值。     

基于监测与模型的滨海地区海绵城市建设径流控制及内涝治理效果评估

随着海绵城市建设的持续推进,如何准确评估海绵城市建设的效果备受关注.虽然国家已出台《海绵城市建设评价标准》(GB/T 51345—2018),但目前仍缺乏系统监测数据及定量化评估的实践案例及相关经验.为此,选取深圳市坝光西侧片区为研究区域,在源头项目和典型排水分区的雨水排放口设置在线流量计,定量评估海绵城市建设设施在项...