城市历史水系修复规划思路与策略研究——以长春市为例

随着近年来城市水系治理和旧城更新、历史文化复兴的开展,城市历史水系的修复越来越受到各界的关注,如何使历史水系修复与规划设计体系相结合已然成为重要议题。借助于文献综述、历史地图分析、案例的实际应用等方法展开研究,并提出了城市历史水系修复的规划目标、指标和实施途径,以及水系修复项目的工作流程。在此基础上,以长春市老城区为例,对"一纵五横"历史水系的演变过程和现状进行了调研与评估,通过基于水系留存率、内涝黑臭、遗产保留状况等方面情况来确定水系的修复工程时序,提出了治理内涝黑臭、强化水系格局、盘活滨水空间及加强公众参与的修复策略。论文研究成果可为中国其他地区及历史文化名城的水系修复提供一定的参考。     

Dam effects on bedload transport on the upper Santa Ana River,California, and implications for native fish habitat

Dams disrupt the flow of water and sediment and thus have the potential to affect the downstream geomorphic characteristics of a river. Though there are some well‐known and common geomorphic responses to dams, such as bed armouring, the response downstream from any particular dam is dependent on local conditions. Herein, we investigate the response of the upper Santa Ana River in southern California, USA, to the construction of a large dam at the transition from mountains to valley, using calculations of bedload transport capacity on the mainstem below the dam and for major tributaries. Approximate sediment budgets were constructed for downstream reaches to estimate deposition and erosion rates for sand, gravel, and cobble particle sizes. Our results indicate that the classical response of bed armouring and erosion is likely limited to a short reach immediately below the dam. Farther downstream, though transport capacity is reduced by flow regulation by the dam, the channel reaches are likely to remain depositional but with reduced deposition rates. Persistent deposition, as opposed to erosion, is the result of the replenishment of flow and sediment supply by large downstream tributaries. In addition, the calculations indicate that the composition of the bed is unlikely to change substantially in downstream reaches. A Monte Carlo approach was employed to estimate the uncertainty in the sediment budget predictions. The impacts of the dam on the geomorphic character of the river downstream could have implications for native fish that rely on coarse substrate that supports their food base.     

The rural–urban equity nexus of Metro Manila’s water system

ABSTRACT

This article examines equity concerns and inherent conflicts related to rural–urban water supply allocation and use, with focus on Metro Manila. Going beyond the much-discussed difficulty farmers experience from an allocation policy prioritizing urban water requirements, it shows that inequity in raw water allocation is linked to, and further exacerbated by, inequities in urban domestic water provision. Moreover, it highlights the need for broader equity reviews, using the concept of the rural–urban water equity nexus to draw attention to key equity considerations across space and scale that otherwise might remain invisible.     

面向内涝防治的地下调蓄池容量设计

针对日趋严峻的城市内涝问题,为了在海绵城市系统建设过程中提高地下调蓄设施的有效性和合理性,总结归纳了一种面向内涝防治的调蓄池布设方法。根据萍乡市西门内涝区现状积水情况及成因,在考虑其他海绵设施调蓄能力的基础上,借助水文水动力学模型(MIKE FLOOD)筛选出需要布设地下调蓄池的易涝区。根据调蓄池容量推理公式法,以水力高差为变量制定初步调蓄方案,通过模型计算易涝区积水情况确定调蓄规模预估范围。根据预估结果和模型试算法比选以脱过系数为控制因子制定的调蓄方案,以最大积水深不超过40 cm和交通影响时间不超过30 min为判断指标最终确定各易涝区的最优调蓄容量。结果表明,通过推理公式和水文水动力学模型相结合的方法可以较为准确、快捷地确定调蓄池容量,结合调蓄规模、选址地点和布设范围计算的池深也在水力高差估算范围内,进一步证明了调蓄池设计容量的合理性和可行性。研究成果可为城市洪涝管理和调蓄设施布局提供决策参考。     

基于SWMM的城市洪涝风险管理研究

为了研究城市洪涝风险评估的问题,采用SWMM(Storm Water Management Model)模拟技术进行洪涝风险危险等级量化研究。以涂家营沟流域为例,基于SWMM模型模拟不同重现期降雨下的淹没情况,计算各子汇水区基于淹没深度、淹没面积、土地利用、人口密度和淹没道路等脆弱性参数建立的危险等级,确定洪灾危险区。结果表明:在20年一遇的情景下研究区溢流量为62 350 m~3,淹没面积为0.177 4 km~2,其原因是排水系统不达标且淤积严重;基于淹没深度和淹没面积的高洪灾风险区面积为0.049 km~2,基于土地利用的高洪灾风险区面积为0.516 km~2,基于人口密度和淹没道路的高洪灾风险区面积为0.041 km~2;该研究区内洪灾危险区由低级到高级的面积分别为1.83 km~2、1.00 km~2和1 950 m~2,高危险区主要集中在城市中心、居民区。淹没深度和淹没面积是确定洪涝灾害等级最敏感的参数,为洪涝风险评估提供依据。研究结果可为我国城市发展规划提供参考依据。     

水利枢纽下游河床冲刷与再造过程研究进展

在水利枢纽尤其是水库的拦蓄与调节作用下,下游河道的来水来沙条件显著变化,将导致下游河道不平衡输沙,引起河床冲刷与再造。水利枢纽下游河道的河床冲刷与再造过程,兼具床沙冲刷—粗化—交换—悬移质恢复等多过程耦合的微观水沙运动特性,以及泥沙冲淤—床面形态变化—纵比降改变—河型河势调整等多尺度复杂响应的宏观形态变化。国内外相关研究主要通过实测资料分析、理论研究、实体模型试验和数值模拟等手段,从微观机理和宏观规律2个主要方面开展。归纳和总结了国内外水利枢纽下游河床冲刷与再造过程研究成果,对河床冲刷与再造实体模型试验和数值模拟中的模型沙选择、泥沙恢复饱和系数等关键技术问题的研究进展进行了分析,并指出了需要进一步研究的重点和亟待解决的科技难题。     

城市湖泊生态修复的水质响应研究

生态修复对遏制城市湖泊生态系统的退化意义重大,寻找一种有效且简单的生态修复效果预测方法有利于进一步推动湖泊修复研究的发展。利用综合污染指数法、基于专家调查法的湖泊污染物浓度确定方法及水质提升贡献度分析了生态修复的水质响应,并采用基于污染负荷平衡的水质模型预测了生态修复措施作用下的潜龙渠水质。结果表明:4种污染物浓度均有下降,潜龙渠水质提升显著,但各污染物对不同修复措施的响应程度不同,COD的浓度控制需要污染源控制与修复净化的共同支撑,TN对各项措施的敏感性接近,TP、NH_3—N分别对污染源控制、生态补水敏感性最高。情景预测表明,依据水质响应关系制定的生态修复方案,能够稳定保持潜龙渠的生态修复效果。     

基于自适应网格的急流条件下污染物输运高效高精度模拟

为了高效准确模拟急流条件下突发水污染事件中污染物的输运规律,基于自适应网格技术构建了Godunov格式有限体积模型。模型利用自适应结构网格离散二维浅水控制方程,对水位梯度或污染物浓度梯度较大的区域进行精细网格划分,同时细化干湿边界区域网格。模型采用MUSCL-Hancock方法求解二维浅水控制方程,使模型具有时空二阶精度;利用HLLC格式近似Riemann解计算界面通量,对界面两侧的Riemann变量进行非负重构和局部底部高程修正以确保模型计算的和谐性和稳定性。算例验证表明:自适应网格技术可以自动识别水位梯度或污染物浓度梯度较大的区域以及干湿边界区域并细化该区域网格,保证模型模拟精度的基础上,提升模型模拟效率;该模型能够准确高效地模拟急流条件下污染物的输运过程,适用于突发水污染事件的评估、预警和应急管理。     

考虑扩散势作用的多离子扩散模型及影响因素分析

扩散是成岩作用、溶质在沉积物和地下水中运移等过程中的重要机制。实际工程中主要是多离子共存系统,已有研究忽略了离子带电产生的静电效应对扩散进程的影响,使得各离子间的相互作用在扩散模型中未得到体现。基于经典Fick定律,考虑离子间静电效应产生的扩散势作用,借助电中性约束条件,通过推导建立了考虑扩散势作用的多离子扩散模型,采用COMSOL Multiphysics有限元软件对多离子的扩散行为开展了数值模拟,重点分析了扩散势影响因素的作用。结果表明:扩散势对阳离子的扩散具有加速作用,对阴离子的扩散具有阻滞效果。当阴离子扩散系数相同时,扩散势对离子的加速作用随阳离子扩散系数的减小逐渐增强。当溶液中阴、阳离子扩散系数均固定时,扩散势对离子的加速作用随离子价位的增加略有提高。     

伦敦城市洪水风险管理的启示

伦敦作为世界最大城市之一,面临多重防洪压力。随着时代的发展,伦敦城市的防洪理念也逐渐从传统的以防洪工程为主导的抵御和控制洪水向注重预防和灾后恢复的综合性洪水风险管理转变,取得了良好的效果。从伦敦城市的洪水类型和特点入手,介绍英国现行的洪水风险管理组织体系,同时从预防型措施、抵御型措施、缓解型措施、应对型措施以及恢复型措施五方面对伦敦的城市洪水风险管理措施进行总结和分析。其中重视城市规划、能够抵御千年一遇风暴潮的泰晤士河口防洪工程体系、生态排水与地下排水相结合的排水排涝体系,准确的防洪预警预报体系以及较为完善的洪水保险及救援救灾系统等方面都有许多可取之处,可以为我国的城市防洪提供借鉴。