海绵城市雨洪管理系统建设浅议

近年来,水资源短缺与城市内涝逐渐成为中国许多城市的顽疾,这与雨水资源的利用有着密切的关系。顺应城市雨洪管理不断创新与发展的趋势,建设海绵城市逐渐成为我国新时期解决城市水问题并建设节水型社会的新方向与新思路。文章以黑龙江省佳木斯市为例,对佳木斯市海绵城市与节水型社会建设工程技术措施的可行性进行探索。并对推进佳木斯市海绵城市建设与节水型社会建设提出建议。     

基于雨洪资源综合利用的海绵城市建设探讨

以城市雨洪资源综合利用为出发点,分析海绵城市建设的现状及意义,从工程措施和非工程措施方面提出对策及建议。     

大兴机场海绵设施雨洪控制效果模拟

以大兴机场海绵系统为例,根据降雨径流资料,建立暴雨雨水管理模型(storm water management model,SWMM),模拟不同海绵设施组合情景下的水文过程。结果表明:在不同设计暴雨条件下,绿色基础设施、景观湖以及组合方案均能削减洪峰流量、延迟洪峰时刻;组合方案的雨水控制效果最为显著,5 a重现期下,出口处洪峰流量削减率和雨水总量控制率分别达41.5%和79.9%;景观湖的蓄滞作用在不同的重现期下对出口流量的影响时段不同,景观湖在低重现期下蓄积降雨过程中的雨水,削减降雨初期外排出口的流量,而在高重现期下蓄积空间主要用于降雨后期的雨水汇流的收集,在出口段明渠退水过程中减少外排雨水;绿色基础设施在上游区域的溢流量削减率达到10.6%,在洪峰削减、延迟峰值时刻上表现明显;上游连接景观湖后造成的回流会导致退水时长增加,在高重现期下回流雨水占用明渠蓄水空间,可能增加上游管网的溢流风险。     

多尺度海绵城市系统雨洪控制研究

雨水的开放性与流动性使城市洪涝灾害的产生具有多尺度特征,海绵城市系统中也存在多种规划建设层级与尺度,且各层级尺度下的规划建设内涵与雨洪控制目标各不相同。本文基于SWMM模型,以位于广州市的三个不同空间尺度区域(局域集水单元、城市汇水区、城区小流域)为研究对象,通过现状解析、海绵改造方案设计与模拟的方式,对不同尺度海绵系统雨洪控制措施的合理设置,以及实现城市排水治涝与海绵城市建设的综合控制目标进行系统性实例研究。研究结果表明：在小尺度海绵系统中应通过微观控制措施实现系统径流、出流要素控制,在中、大尺度海绵系统中应通过兼顾绿色与灰色基础设施、管渠与调蓄设施、源头与终端结合的控制措施,分别实现流量峰值的控制与积水情况的缓解。研究可为海绵城市的统筹规划建设及不同单一尺度区域的海绵城市规划设计与研究提供明晰的参考。     

福寿沟建设理念对于现代海绵城市建设的启示

近年来,传统灰色基础设施带来的"城市病"越发凸显。突发罕见的暴雨所导致的城市内涝给我国多地造成了重大的人员伤亡和财产损失。海绵城市建设是防治城市内涝的主要技术措施之一,其核心理念是将排水功能归还于自然。福寿沟是我国宋代时期建成的地下排水系统,是世界上早期最杰出的排水系统之一。福寿沟通过利用自然本身进行雨洪调蓄,其精妙的设计思想、工作原理对于现代海绵城市建设具有极强的指导意义。从国内外海绵城市的研究现状入手,充分挖掘海绵城市的深层含义,探究海绵城市构建的哲学思想,再引入福寿沟的建设理念,通过剖析福寿沟结构、工作原理、建设思想,结合《海绵城市建设技术指南》中海绵城市建设的五大基本原则,最终得出福寿沟建设理念对于现代海绵城市建设的三大启示,即规划引领,因地制宜,核心是"天人合一";生态优先,统筹建设,关键是"以人为本";根除病根,城镇转型,方法是"绿色先行"。     

城市雨洪调蓄池计算的设计雨型比较

设计暴雨的雨型对雨洪调蓄池的容积计算有很大影响。本文提出了评价设计雨型的标准。并用两个水文站的多年自记雨量计资料,对四种常用的雨型作了比较分析,为调蓄池设计中正确使用雨型提供了基础。     

城市雨洪资源利用效益分析

分析了目前城市水资源短缺及环境管理现状以及利用雨洪资源对城市洪水、防洪和生态环境建设的重要意义。城市雨洪利用措施,减轻河道行洪压力,增加水资源,消减径流和减少污染物排放的作用,并着重分析了雨水收集回用、入渗地下、调控排放等。     

城市雨洪排涝计算模型研究

城市街道积水回流对地下管网排水影响显著,为了反映地表回流的影响,提出了包含街道和管道的双层排水结构模型,通过虚拟连接通道进行地表和地下排水系统的水量交换,并推导了通道过流量的计算方法,实现了街道积水回流的模拟,建立了完整的城市雨洪排涝计算模型。利用典型案例对模型计算进行验证,结果表明:该模型可模拟街面积水和过流过程,在发生街道漫流的情况下,计算结果合理,较传统模拟方法更贴近实际。     

基于SWMM模型及GIS技术的城市雨洪调控情景模拟——以镇江市城区为例

为解决城市区域在发生暴雨后的内涝问题和探讨低影响开发(LID)措施对城市雨洪的调控效果,选取近年内涝频发的镇江市老城区作为研究区域,采用SWMM模型构建该地区排水系统模型,模拟了符合当地防洪标准的30 a一遇暴雨条件下管网系统运行情况;然后,以淹没较为严重的汇水区为研究对象,布设4种LID措施及不同组合模拟8种情景下径...     

基于成本效益分析的城市雨洪管理设施研究

以成都某研究区域为例,以成本、径流控制为目标函数,以设施的建设面积和调蓄容积为约束条件,构建城市雨洪管理设施布局的多目标优化模型,并采用NSGA-Ⅱ与SWMM耦合的算法进行多目标求解,得到Pareto非劣解集。通过非劣解的成本-收益分析显示,在重现期为10年时,3 000万～5 000万区间是雨洪管理设施建设的“成本-效益”高效区间,当成本超过5 000万时,继续增加设施的建设面积,对于径流的控制变化不明显。     

典型海绵城市措施对雨洪过程的影响模拟

随着我国城镇化建设的快速发展,城市的下垫面发生变化,使城市洪涝灾害发生频率增加。为有效缓解城市洪涝灾害,本文选取未来科学城北区和亦庄X35号海绵调蓄区为研究对象,分别选择3场降雨径流过程进行率定和验证,概化并构建SWMM模型,峰值流量误差均小于20%,符合相关规程的精度要求;通过预设研究区域未来新建的3种不同海绵城市建设措施方案,以地表总径流量、峰值流量作为参数,分别对比分析两个研究区域不同措施对雨洪调蓄的效果差异:未来科学城北区绿色屋顶效果最好;亦庄X35号调蓄区,雨强较小时透水铺装效果最好,雨强较大时雨水花园效果最好。结果表明,不同地块、不同措施的雨洪调蓄效果存在较大差异,海绵城市建设规划或措施布局时需进行针对性分析。     

南京市鼓楼区LID空间配置与雨洪调控效益研究

低影响开发(LID)能够实现源头径流控制,已成为缓解城市内涝的重要策略。以南京市鼓楼区为例,运用GIS和SWMM模型构建LID的空间配置方案,并在城市尺度上模拟分析5个降雨事件下LID组合方案的雨洪调控效应,最后基于费效比方法定量评价成本效益。结果表明:研究区LID的适建面积占总面积的16. 33%,其结果可为LID规划建设所参考; LID建设后地表径流系数平均可减少0. 26,但随降雨重现期的增加径流削减率总体呈递减趋势; LID的雨洪调控效应受诸多降雨特征及LID自身属性特性的多重交互影响;屋顶绿化+透水铺装组合的成本效益最好,包含生物滞留池的方案成本效益相对偏低,综合来看屋顶绿化+透水铺装+生物滞留池+植草沟方案建设潜力最大。研究结果可为城市尺度上LID的空间规划、海绵城市建设和城市雨洪管理提供决策参考和案例借鉴。     

海绵城市理念下生态城市道路建设实例分析

海绵型城市道路建设是协调城市创新发展与环境资源保护间矛盾的重要举措。通过自然积存、自然渗透、自然净化等生态措施,改变传统“快排”模式,以“生态海绵”的形式缓解城市内涝和消除黑臭水体,实现雨洪资源的渗透、蓄存、净化、利用的良好生态循环。文章以遵义市共青大道拓宽改造项目为切入点,阐述了海绵型城市道路排水防涝和雨洪资源综合利用的规划思想,并对雨洪径流生态控制措施及建设成效进行了分析,以期为类似工程提供支撑。     

多级闸门调控下徒骇河流域雨洪资源利用

徒骇河流域缺水严重,水资源供需矛盾尖锐,而汛期雨量丰富且蓄滞工程较为完善,因此提出通过合理地调度使用主河道上的多级闸门来提高雨洪资源利用率以缓解供需矛盾的思路。选用MIKE11软件建立多级闸门调控下雨洪演进模拟模型,主要运用其中的水动力模型(HD)和降雨径流模型(NAM),并将两者进行耦合,设计了闸门全开、水位控制、水位差控制三种调度模式,结合典型年的选取,进行典型工况下雨洪演进模拟。基于模拟结果,利用水量调控计算方法对流域调控水量进行定量分析和比较,结果表明,通过对闸门的调度,可提高雨洪资源利用率,更大程度地解决流域水资源危机。     

美国城市雨洪管理水文控制指标体系及其借鉴意义

我国在海绵城市建设试点阶段,亟待探讨如何构建适宜的水文控制指标体系。在近半个世纪的城市雨洪管理实践中,美国整合出一套水文控制指标体系,包括维持河湖湿地基流与地下水补给的入渗控制指标,减少雨洪面源污染的水质控制指标,防止河道侵蚀的水土侵蚀控制指标,以及避免小量级洪涝和减轻极端洪涝灾害的洪水控制指标。在调研美国城市雨洪管理沿革的基础上,对我国目前开展的海绵城市试点工作中的径流控制指标进行了对比研究;包括指标确定方法比较,指标划分与实施比较,以及指标的涵盖范围与效益分析。在此基础上,提出了我国海绵城市试点建设中确定水文控制指标所亟待开展的工作,包括基础科研领先,数据与成果共享,加强区域及部门间合作以及推行多指标水文控制体系的理念与实践。本文为海绵城市建设中合理确定适合各地具体条件的水文控制指标体系提供研究思路与参考。     

从城市雨洪控制与利用到海绵城市建设——近30年北京城市防汛排水科技支撑巡礼

作为建党100周年纪念的献礼,系统分析了近30年来北京城市防汛排水方面的科技发展,介绍了从雨洪控制与利用、到水源涵养型城市生态下垫面构建、到海绵城市建设、再到城市综合的研究和实践历程,从雨洪控制与利用、城市洪涝防治及海绵城市建设等方面总结了北京城市防汛排水科技的主要成果和应用成效,提出了需要进一步研究解决的问题,有助于支撑北京城市洪涝防治和海绵城市建设的深入开展.     

变电站LID设施的雨洪调控碳排放强度研究

为了定量分析LID设施单位雨洪调控能力的碳排放量,提出了生命周期径流总量控制量的碳排放强度和碳减排效益的概念,并以甘肃省某新建750kV变电站为对象进行了研究。结果表明,生物滞留设施和透水铺装的组合方案的年径流总量控制率为85.11%,5年重现期下的径流峰值削减率为70%,对变电站雨水有着较好的径流总量控制以及径流峰值削减作用。30年生命周期碳排放强度为0.94 kg CO₂/m³径流总量控制量,说明LID设施在30年生命周期内控制的径流量越多,产生的碳排放量越少。碳减排效益为0.34 kgCO₂/元,具有较好的经济价值。     

城市雨洪模型在天津市区排水分析计算中的应用

针对天津市城区产汇流特性 ,在充分论证和经过验区检验的基础上 ,引进美国雨洪管理模型 (SWMW) ,详细地进行了市区二级河道的排涝模拟与计算 ,并计算出市区有关控制断面的出流过程     

基于海绵城市理念的屋面雨水源头调控技术探讨

为加大城市径流雨水源头减排的刚性约束、减轻城市排水系统压力和增强城市防涝能力,基于海绵城市倡导的雨水就地积存、渗透等理念,本文针对屋面雨水位置水头大、集水效率高的特点,提出利用滑轮组原理对重力流雨水过程自动弃流与收集、利用多种传感器技术以及单片机原理对雨水智能洁净收集与涵养地下水等屋面雨水源头调控技术,通过分析雨水收集过程和涵养地下水过程,论证了调控技术的可行性。同时,分析了利用绿色屋顶系统滞留雨水技术,并归纳出绿色屋顶的施工工艺流程。屋面雨水源头减排与调控方法研究为指导海绵城市建设、提高城市防涝和防灾减灾能力提供技术支撑。     

基于全生命周期的海绵设施雨洪管理成本与效益模拟研究

针对当前海绵城市建设的成本与效益问题,以江苏省某市的新建医疗中心二期工程为例展开研究。基于场地现状确定不同类型的海绵设施组合,使用SWMM对场地在不同降雨条件与不同海绵设施组合下的雨洪管理效果进行模拟,最后基于全生命周期进行成本与效益评价。结果表明：海绵设施可有效加强城市雨洪管理,可使峰值径流量减小53.32%～70.14%,使出水口流量减小6.67%～53.33%;不同海绵设施的雨洪控制能力和成本效益值与暴雨强度呈反比,其中基于透水下垫面的海绵设施的单位面积径流控制量与成本效益值均高于基于不透水下垫面的海绵设施。研究成果对于场地尺度下的海绵城市规划设计具有参考价值。