透水铺装地面降雨产流模型研究

透水铺装材料属大孔隙多孔介质,根据水分受力状态划分,其中雨水入渗过程可分为吸湿过程和传递过程两部分,分别以基质势和重力势为主要驱动力;透水铺装地面降雨产流包括铺装层和基层土壤两部分产流过程的总和,在基层土壤表面以超渗产流模式形成垫层内积水,在透水铺装层表面以蓄满产流形式形成地表积水;模型各参数中,铺装层和土壤层的初始含水率、田间持水量、饱和含水率等参数对模型计算结果影响较大,应根据材料测试结果慎重选择。     

透水铺装雨水入渗收集与径流削减技术研究

透水铺装属于多孔介质材料,其较强的孔隙渗透能力,为控制自身及周边不透水面积的雨水径流提供了条件。雨水不仅可以通过透水铺装材料下渗,也可以储存在铺装层的孔隙中,形成地下水库,并通过合适的设施收集回用。通过室内人工降雨试验,对透水铺装雨水下渗收集及不同透水比例雨水控制能力进行了研究。结果表明,采取收集措施后,透水铺装径流削减能力为40%～90%,比无收集措施时提高约10%;透水铺装能够较好地消纳自身同面积的不透水铺装产生的径流,并通过垫层收集系统回收入渗雨水,当透水铺装比例低于1/3时,透水铺装地面对降雨径流的控制能力会明显下降。     

城市地面产流的试验研究

采用室内模拟降雨试验，对各种城市地面，如土地面，草地，混凝土地面及其多种组合的产流特性作了系统试验，分析了降雨强度与历时，土壤湿度与密实度，地面覆盖，不透水面积比例与位置等因素对径流系数和产流过程的影响，为城市水文规律的研究和模拟计算了提供了可靠依据。     

改良型透水铺装对弱透水土质地区的水质控制试验

为改善透水铺装在弱透水土质地区的应用,通过增加渗透导管的方式改良了常规透水铺装的土基层。通过人工降雨试验对改良型透水铺装及其不同结构层对弱透水土质地区典型雨水径流中COD、TN、TP和Cu~(2+)等污染物的去除效果进行了分析,并与相同条件下的常规透水铺装进行了对比。结果表明,改良型透水铺装对4种污染物的去除效果有明显增强,在60 min降雨历时条件下,降雨重现期为2 a时改良型透水铺装对4种污染物的去除能力分别提升了11.87%、27.61%、9.17%和29.02%,且降雨重现期越短越有利于透水铺装对COD、TN、TP和Cu~(2+)的去除。     

改良型透水铺装对弱透水土质地区SS的去除效果试验

为研究适用于弱透水土质的改良型透水铺装对典型雨水径流污染物悬浮固体(SS)的去除效果,以嘉兴地区的淤泥质黏土为土基层制作试验装置,以人工模拟降雨的方法模拟并检测不同降雨重现期条件下改良型透水铺装装置削减径流污染物SS的效果,并以常规透水铺装和普通路面作为对比。结果表明:较小的降雨重现期更有利于透水铺装对SS的去除;弱透水土质条件下改良型透水铺装在对SS的去除过程中,不但去除率高于常规透水铺装,去除速率也得到了提高;在降雨重现期1 a条件下,改良型透水铺装平均每分钟比常规透水铺装多去除29.82%的SS。     

土石山区山坡降雨入渗产流模型

在分析土石山区下垫面特性的基础上,引入碎石体积比例系数量化土壤中碎石对入渗的影响,并考虑山坡基岩凹凸面及封闭裂隙储留,构建了一种包括植被截留、洼地储留、土壤入渗、壤中流、基岩凹凸面及封闭裂隙储留等计算模块的土石山区山坡降雨入渗产流模型;采用径流小区天然降雨产汇流试验对模型进行验证,并与现有山坡降雨入渗产流模型的模拟结果进行了对比分析。结果表明:与现有模型相比,构建的入渗产流模型可以较好地模拟地表径流强度和土壤入渗率,实测值与模型模拟值较为吻合;暴雨期土壤入渗率的模拟值远小于实测值,可能原因在于该模型忽略了碎石与土壤的直接接触面间可能形成的水流快速通道,未考虑土石山区山坡土壤层和基岩层中可能存在的优先流,模型尚需进一步完善和改进。     

透水铺装透水性能的评价及养护技术研究

针对透水铺装的长期透水性能缺乏评价研究,透水铺装后期的养护技术缺乏试验研究和实践经验等问题。在嘉兴海绵试点区内选取不同类型的透水铺装(陶瓷透水砖、混凝土透水砖、透水混凝土)进行渗透性能检测,对其进行渗透性能评价,为透水铺装的应用提供渗透系数参数及应用参考;对比分析真空清洗和压力清洗的清洗效果,并统计透水铺装的养护频率。     

基于SWMM模型的透水路面径流削减模拟分析

作为海绵城市建设的重要实现手段,透水路面铺装的设计与实施将极大地减轻城市洪涝灾害影响,因此对不同暴雨强度下透水路面径流削减特征的模拟分析具有重要意义。利用SWMM5.0软件对某研究区域内透水路面径流削减效率特征进行模拟,分析不同暴雨强度下的透水路面径流削减特征演化。研究结果表明：（1）随着重现期增加,暴雨强度会逐渐增大并在降雨末期趋于缓和,但雨型变化不明显;（2）本研究范围内,透水路面的铺装将极大地提高地表径流削减,但随着暴雨强度的提高,路面径流削减效率随之降低。研究结果对城市排水系统规划中不同暴雨强度下的透水路面径流削减工艺的选定提供了重要的理论指导。     

渗排型透水铺装运行维护研究进展

作为雨水源头控制措施,渗排型透水铺装具有良好的径流控制效能,可有效削减径流体积、降低和延迟径流峰值、控制径流污染。然而,大气沉降、雨水冲刷等各种因素易导致沉积物进入透水铺装并造成堵塞,进而降低径流控制效能。合理的维护措施可有效缓解透水铺装的堵塞并恢复其渗透性。综述了渗排型透水铺装在径流控制、堵塞、维护等方面的研究进展,重点分析了径流控制效能的影响因素、堵塞及维护机理,并在径流控制效能量化、堵塞缓解、维护优化等方面提出了建议。     

透水雨水管道的雨量入渗试验研究

本文通过透水雨水管道模型试验,对渗透式雨水管道雨量入渗的主要影响因素进行了分析探讨,得到了判定管道开孔情况的临界面积公式,以及透水雨水管道在不同开孔条件下单位管长的雨水稳定渗透量计算公式。这些公式的建立为渗透式雨水排水系统的理论研究及设计奠定了基础。透水雨水管道的减流实测结果显示,透水雨水管道的减流百分比达到21％～39％。由此可见透水雨水管道对削减管道的流量负荷、补充涵养地下水源和保护自然水文环境效果显著。     

透水性铺装在城市雨水下渗收集中的应用

针对城市透水性铺装在推广方面所面临的问题,对透水性铺装地面下渗雨水收集、雨水径流污染物去除等情况进行试验研究。结果表明:实施透水性铺装既可有效增加下渗雨水量,下渗雨水的入渗率与降雨量基本呈线性关系;还可降低天然降雨中的污染物浓度,下渗雨水中NH3-N、BOD5、CODMn等水质指标浓度明显降低,下渗雨水水质可满足景观环境补水的水质要求。试验研究为地面透水性铺装技术的推广提供参考。     

雨水利用对城市住宅小区外排径流消减效果研究

分析了城市住宅小区开展透水地面铺装后在不同降雨强度下的径流系数。研究了不同透水铺装比例对小区外排径流系数的影响。研究表明,住宅小区透水铺装地面的径流系数随着降雨重现期的增大、降雨历时的增加而增大;住宅小区透水铺装地面面积比例的增加,将降低小区外排径流系数。     

水土保持措施下的土壤入渗研究及次暴雨地表产流计算方法

从土壤水分下渗能力曲线出发，从理论和实验分析两方面说明水土保持措施下土壤入渗性能的改良作用。考虑到流域实际的下渗能力，建立了将下渗能力曲线，不稳定降雨过程和前期土壤含水量有机联系起来的流域场暴雨地表径流计算模式。     

小流域产汇流分布式模型

为反映和描述流域下垫面各个因子空间分布不均匀性和人类活动的影响,开发和建立小流域产汇流分布式模型。将流域划分为一系列的网格单元,可以计算出流域内每一网格单元上的径流过程,本模型在黑草河小流域上进行了率定和验证,模拟的降雨径流过程与实测洪水过程符合良好。     

孤山川流域水沙变化趋势的分析

通过对孤山川流域降雨、径流和输沙资料的综合分析,给出了以有效降雨量和降雨强度为参数的预估产水产沙量的经验关系式,以计算值与实测值比较,二者较为吻合。文章还对流域水利水保措施的减水减沙效益进行了估算。     

考虑径流补给的滑坡渗流三维有限元模拟

现有数值模拟方法在模拟边坡降雨入渗时通常不能考虑径流流量补给对滑体渗流的影响,当滑床和滑带的渗透性相对于滑体极低时,会出现低估降雨入渗量、高估滑坡稳定性的现象。以Richards方程、运动波方程和有限元法为基础,提出了一种降雨时滑坡渗流数值模拟方法。该方法忽略滑床和滑带的渗流而只考虑滑体渗流过程,从而减小计算规模,也避免了因滑体与滑床(滑带)渗透性差异过大引起的数值计算困难;依据地形和滑体降雨入渗边界饱和情况,修正降雨入渗边界类型和流量,实现了考虑径流流量补给的滑坡降雨入渗简化数值模拟。对简单土质边坡降雨入渗进行数值模拟,从水量平衡与边坡渗流场两个角度,对比了考虑和不考虑径流流量补给的区别;结果表明,考虑径流流量补给时才能保证计算结果水量平衡,正确反映降雨入渗对基质吸力大幅降低的作用。     

边坡降雨入渗与坡面径流影响因素敏感性分析

影响边坡降雨入渗的因素很多,如雨强、土体渗透性、土体初始含水率、坡度、坡面糙率等。以非饱和降雨入渗与坡面径流有限元耦合模型为计算方法,应用正交试验设计数值试验,从坡面产流时间tp、坡脚径流水深h、坡体入渗量Q和入渗量与降雨量之比C的角度,对上述五种影响因素进行敏感性分析。结果表明,影响tp的主要因素是雨强、土体渗透性;影响h的主要因素依次是雨强、坡面糙率、土体渗透性;对Q影响较大的因素依次是土体渗透性、雨强、初始含水率;对C有较大影响的依次是土体渗透性、雨强、初始体积含水率。     

降雨条件下边坡渗流及稳定有限元分析

简要分析了多孔介质饱和-非饱和渗流数学模型,探讨了非稳定时间插分格式、计算参数和降雨入渗边界处理等相关问题;基于非饱和土抗剪强度理论和延展的Mohr-Coulomb屈服准则,将有限元强度折减法推广到非饱和土边坡稳定分析中。以某边坡为例,模拟了降雨入渗引起的边坡体内暂态渗流场,并采用推广的有限元强度折减法进行了降雨条件下边坡的稳定性分析。     

基于降雨-径流试验的高寒草甸产流机制研究

对黄河源区高寒草甸产流机制进行研究,为河源区生态环境保护、水资源科学规划管理提供基础水文理论认知。基于野外降雨-径流试验,通过回归分析构建考虑坡度和覆被因子的暴雨和中小雨产流计算模式,精度良好,能够反映暴雨和中小雨2种降雨模式下高寒草甸产流的一般特征。试验结果表明,因草甸土-植体系蓄容能力较强,高寒草甸区地表产流主要发生在暴雨模式下,中小雨模式下的地表产流量一般很小。模式应用表明,草甸发生退化后,暴雨和中小雨入渗均有减少,暴雨模式下退化草甸比高覆草甸入渗减少约12%,中小雨模式下减少约3%。     

植被格局对坡面产流产沙影响的试验研究

利用人工模拟降雨试验,在不同植被格局的坡面上,研究了坡面不同植被格局对入渗、产流产沙的影响,结果表明:在小雨强下,不同植被格局的稳渗率大小差别较大;随着雨强的增大,不同植被格局的稳渗率差别逐渐减小。五种不同植被格局在不同雨强下的坡面上都在五分钟内达到稳渗。五种植被格局坡面累积产沙量的差异随着雨强的增大而增大,说明不同植被格局的确能够影响坡面植被的减沙减蚀作用。