北方高校校园雨水径流控制与景观设计

以高校校园雨水管控和景观融入为目标,利用暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)模拟北方校园夏季雨水径流过程,对比分析不同低影响开发(low impact development,LID)设施布设前后对高校径流、洪峰流量削减控制效果,并探讨校园雨水生态景观构建的策略.以东北农业大学为研究对象,设计包含下凹绿地、绿色屋顶及透水铺装所组成的4种LID情景方案,模拟不同降雨重现期下雨水径流过程.结果表明:3种LID设施均对径流、洪峰流量具有调控削减效果,且在低降雨重现期时取得控制效果最佳;单项设施中透水铺装径流量控制效果最优,下凹绿地洪峰流量削减效果最佳;LID组合布设优于单项设施的控制效果.依据结果分析,选择LID组合布设方案,对校园景观进行改造设计.研究结果既可为北方校园LID设施的布设选择应用提供依据,也可为海绵校园雨水生态景观构建提供参考.     

基于LID的SWMM模型在雨洪控制中的应用

为研究不同初始土壤含水量与LID(低影响开发)措施蓄水程度对径流调控效果的影响,以遂宁市体育中心为研究对象,构建暴雨洪水管理模型(SWMM),模拟分析了下垫面和LID措施在不同初始含水状态下LID和传统开发两种模式的径流控制与峰值削减效果。降雨重现期分别设定为1,2,5,10,20 a.结果表明:LID模式在自然状态、半饱和与饱和状态下的径流控制率分别为36%～76.3%,25.4%～56.8%,16.9%～38.1%;峰值流量分别为10.1～208.4,22.3～221.8,39.2～240.7 L/s;LID饱和状态的径流过程增长较快,峰现时间较为提前。与同状态的传统开发模式相比,LID径流控制削减率分别为6.5%～61%,3.2%～50.8%,2.1%～49.3%;洪峰削减率分别为10.8%～57%,5.4%～43.3%,0.7%～36.9%;LID措施对低重现期降雨径流影响效果远大于高重现期降雨。该研究为城市低影响开发措施设计方案和后期运行管理提供理论依据。     

低影响开发系统对西南红层丘陵地区雨洪调控效果的模拟研究

为探究低影响开发系统(LID)对西南红层丘陵地区的雨洪调控效果,以中国遂宁市河东新区湿地公园示范区为研究对象,构建暴雨洪水管理模型(SWMM),根据遂宁市河东新区海绵城市建设相关规划,结合研究区下垫面特征,模拟不同降雨重现期(2、5、10、20年一遇)降水情景下低影响开发(LID)措施的地表径流过程和下渗过程,以评估海绵城市建设的防洪减涝效果。结果表明:在低降雨重现期(2年一遇和5年一遇)情况下,LID措施对地表径流的控制率分别达到78%和45%,洪峰的推迟现象不明显,在高重现期(20年一遇和50年一遇)情况下,地表径流控制率仅为2%和1%,洪峰的推迟时间分别为2、2.5 h,表明LID措施对城市雨洪控制有一定的效果,且随着降雨重现期的增加,LID措施对城市雨洪的控制效果逐渐减弱。研究结果为中国西南地区海绵城市建设及后期运营提供了理论依据。     

基于OPUT的城市LID设施防涝布设方法

近年来,极端暴雨增加导致城市内涝愈发严重,而合理布设低影响开发(low impact development, LID)设施可以有效地缓解城市内涝问题。该文提出了一种基于溢流点位上游追踪(overflow point upstream tracking, OPUT)的LID设施布设方法。运用暴雨洪水管理模型(storm water management model, SWMM)构建排水模型,模拟不同重现期管网溢流,采用OPUT方法确定需要布设LID设施的雨水子汇水区,与传统全范围等比例(traditional full range equal proportion, FREP)的LID设施布设方法结果进行对比。结果显示：从缓解内涝方面来看,OPUT方法和FREP方法节点溢流体积削减百分比在单位布设LID设施面积下均随着重现期增大而减小。从径流削减方面来看,在不同的重现期下,2种方法对径流体积和径流峰值流量的削减情况在单位布设LID设施面积下是不同的,OPUT方法对径流体积的削减在重现期较大时效果更好,对径流峰值流量的削减随着重现期的增大呈上升趋势并接近FREP方法。从经济方面来考虑,当...     

降雨强度及降雨间隔对低影响开发雨洪控制的影响及分析

低影响开发(low impact development,LID)是一种采用微观尺度和分散式设施从源头实现雨洪控制的理念。以长沙市某居民小区为研究区域,基于城市排水管网模拟系统建立了现状无LID、绿色屋顶、下凹式绿地、渗透铺装、植被浅沟及上述四项LID设施组合的六种不同用地场景的排水管网水力模型。结合管道的承载能力全面评价各项LID措施在不同降雨强度、不同时间间隔多场降雨的雨洪控制效果。结果表明:渗透铺装、下凹式绿地、绿色屋顶措施的径流控制和削峰作用相对较好。降雨强度较低时,LID措施的雨洪控制较好,与排水管渠系统联用,可以有效降低内涝风险。绿色屋顶和下凹式绿地的径流削减能力对降雨强度变化较敏感,渗透铺装和植被浅沟相对稳定。连续降雨条件下各项LID的雨洪控制效果不佳,绿色屋顶和植被浅沟的削峰能力严重降低。随降雨间隔的加大,各项LID措施的功能缓慢恢复。     

不同管网平面布置形式下低影响开发的雨洪控制效果研究

以福州市晋安区解放溪流域某居民区为研究对象,选取3种不同的低影响开发措施(渗透铺装,植被浅沟雨水花园,绿色屋顶)设计了4种布设情景.根据芝加哥降雨过程线模型合成不同降雨重现期、不同降雨历时和不同雨峰位置的降雨情景,基于PCSWMM软件分析正交式和平行式排水管网平面布置形式下的低影响开发措施的雨洪控制情况.研究结果表明:在降雨重现期较小、降雨历时较长及雨峰位置靠前时,平行式的低影响开发措施对出水口峰值流量的削减效果要优于正交式.在不同降雨特性下,平行式的渗透铺装、绿色屋顶和低影响开发组合措施对出水口悬浮颗粒物峰值浓度的削减效果要优于正交式,而正交式的植被浅沟雨水花园措施对出水口悬浮颗粒物峰值浓度的削减效果要优于平行式.本研究可为海绵城市建设过程中排水管网的平面布置及低影响开发措施的选择提供依据和借鉴.     

基于SWMM的某市政道路降雨径流和水质分析

文章以陕西咸阳某市政道路为例,利用暴雨洪水管理模型(storm water management model, SWMM)对研究区域进行模拟,分析该道路区域与保持原状相比,采用下凹式绿地对降雨径流和径流污染物的削减效果。结果表明：设计降雨重现期分别为1/2、1、2、3、5 a时,布置下凹式绿地的土地利用情景能有效推迟地表径流形成时间、缩短径流时长、延缓峰值时间;随着降雨重现期增加,下凹式绿地对于地表径流总量和峰值流量的削减率逐渐减小,对于小强度的降雨事件,下凹式绿地能发挥较好的效果;布置下凹式绿地的土地利用模式对化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)、悬浮物(suspended substance, SS)、NH₃-N、总磷(total phosphorus, TP)这4种污染物指标排放量的削减率先增加后逐渐趋于稳定状态,说明在降雨强度过大的条件下,削减效果将不明显。     

基于SWMM的城区雨洪模型模拟研究——以山西省孝义市城北区为例

为研究城市区域的雨洪规律以及城区下垫面透水面积的增加对于雨洪过程的影响,指导城市区域的防洪排涝工作,以山西省孝义市城北区为例,SWMM为工具,经过子汇水区的划分、管网概化、参数选择等过程建立了研究区的雨洪模拟模型,并利用该模型模拟了重现期为1、3,5、10a以及研究区下垫面不透水率分别为70％、60％、50％时的雨洪过程.结果显示：随着重现期的增加,城区雨洪径流峰值明显增加,但增幅逐渐减小;当下垫面透水面积逐渐增加时,径流峰值逐渐减小,但随着重现期的增大,其增幅减小.表明增加城区下垫面透水面积比率对于改善城市雨洪过程具有一定的效果.     

基于SWMM的低冲击开发模式水文效应模拟评估

以深圳市光明新区为研究区域, 根据实地监测资料, 建立暴雨雨水管理模型(SWMM), 模拟城市化前后和加入LID设施 (铺设透水砖和下凹式绿地) 等不同情境的水文过程, 评估城市化对流域水文过程的影响、不同LID措施对雨洪控制的作用及与传统排水管网截流规模的差别。结果显示, 城市化后流域洪峰流量显著增大、洪峰时间提前、径流系数变大, 铺设透水砖和采用下凹式绿地均可有效缓解雨水管网的排洪压力、削减洪峰流量、减小径流系数, 二者组合实施可以更好地发挥控制流量的作用, 增加雨洪资源的利用量。     

绿色屋顶与下凹绿地串联对居住区径流削减效果分析

居住区具有建筑密度大,绿地率高的特点,绿色屋顶和下凹绿地利用蓄水空间能有效调控居住区雨水径流。以漳州市某居住区为研究区域,构建雨水系统SWMM模型,通过改变绿色屋顶径流路径,模拟不同重现期绿色屋顶与下凹绿地各自排洪与串联使用对居住区的径流削减效果。结果表明,在降雨历时2h重现期为2a、5a、10a、20a的降雨条件下,绿色屋顶与下凹绿地各自排洪(绿色屋顶径流不接入下凹绿地)时,其径流总量削减率为37.3%~38.5%,峰值削减率为37.5%~43.2%。当串联使用(绿色屋顶径流接入下凹绿地)时,削峰减排效果更加明显,且对于低强度降雨,优势更为突出。     

基于SWMM的低冲击开发雨洪控制过程模拟

以苏州市某小区为例,采用SWMM模拟城市化后并采取LID措施(下凹式绿地、多孔路面等)时不同状况下的水文过程,评估不同LID措施的雨洪控制利用效果.结果表明,与现状模式情景相比,对于设计暴雨重现期为5a和10a,采用多孔路面措施,洪峰削减率分别为60%、56.5%,平均径流系数分别减少27.2%、20.9%;采用下凹式绿地措施,峰现时刻分别推迟7、8min;上述两种措施组合时,洪峰削减率分别为71.1%、64.5%,峰现时刻分别推迟11、9min,平均径流系数分别减少37.5%、28%.     

低影响开发模式下住宅小区年径流总量控制率

选取北京市海淀区某雨水利用小区为研究对象,构建SWMM模型。对透水铺装和蓄水池2种低影响开发措施运行模式下的水量控制进行评价。首先,通过研究区实测降雨产流数据进行模型的率定和验证,得到可用的SWMM模型;分别对1年一遇、3年一遇、5年一遇、10年一遇和20年一遇24 h降雨雨型进行模拟,计算研究区实际年径流总量控制率;并计算研究区开发前的控制率。通过改变研究区现状硬化路面透水铺装率和调蓄容积计算年径流总量控制率,对研究区两项措施规模的配比进行分析计算。结果表明,以透水铺装和蓄水池两种组合方式改造的居住小区年径流总量控制率大大提高,小区改造后比改造前年径流总量控制率提高了42%;对不同规模硬化路面透水铺装和蓄水池进行计算可知,透水铺装和蓄水容积对控制率均有影响。当硬化路面透水铺装率达到70%,蓄水池容积改变率达到30%时,研究区年径流总量控制率达到85%的要求。研究成果能够应用于缺少实测数据的城市集雨区域,可对不同LID组合方式的径流减控效果研究提供参考。     

低影响开发模式下住宅小区年径流总量控制率研究

选取北京市海淀区某雨水利用小区为研究对象,构建SWMM模型。对透水铺装和蓄水池2种低影响开发措施运行模式下的水量控制进行评价。首先,通过研究区实测降雨产流数据进行模型的率定和验证,得到可用的SWMM模型;分别对1年一遇、3年一遇、5年一遇、10年一遇和20年一遇24 h降雨雨型进行模拟,计算研究区实际年径流总量控制率;并计算研究区开发前的控制率。通过改变研究区现状硬化路面透水铺装率和调蓄容积计算年径流总量控制率,对研究区两项措施规模的配比进行分析计算。结果表明,以透水铺装和蓄水池两种组合方式改造的居住小区年径流总量控制率大大提高,小区改造后比改造前年径流总量控制率提高了42%;对不同规模硬化路面透水铺装和蓄水池进行计算可知,透水铺装和蓄水容积对控制率均有影响。当硬化路面透水铺装率达到70%,蓄水池容积改变率达到30%时,研究区年径流总量控制率达到85%的要求。研究成果能够应用于缺少实测数据的城市集雨区域,可对不同LID组合方式的径流减控效果研究提供参考。     

基于Infoworks ICM模型的典型海绵措施径流减控效果评估

为了分析海绵措施在流域尺度的雨水径流减控效果,提出适用于海绵城市系统建设的最优组合模式。基于Infoworks ICM模型构建马草河综合流域洪涝模型,结合雨水控制与利用工程设计规范,定量评估调蓄池、下凹式绿地及透水铺装海绵组合模式的蓄滞效果。研究结果表明:(a)海绵组合措施对10年一遇以下低重现期降雨径流量、洪峰流量和峰现时间的削减延迟效果较好;当降雨重现期达到10年一遇及以上时,径流量和洪峰流量削减比例不同程度地降低,洪峰流量削减和峰现时间延迟效果明显降低。(b)实施海绵措施后流域年径流量平均削减39%,各管控地块全部满足控制标准,现行雨水设计规范标准有助于支撑海绵城市试点建设。     

建筑小区地下空间对海绵城市建设目标可达性的影响

为探究城市地下空间对海绵城市建设目标可达性的影响,以苏州市某建筑小区为研究对象,解析研究区内绿地有效性,并逐步构建低影响开发(low impact development,LID)措施布设方案,采用SWMM(storm water management model)模型模拟不同LID布置方案的径流削减效果.结果表明,地...     

多级闸门调控下徒骇河流域雨洪演进模拟与分析

在多级闸门调控条件下,利用一维水动力模型软件Mike11软件建立了降雨径流和水动力耦合模型,设计了闸门全开、水位控制、水位差控制3种调控模式;对不同典型年下雨洪演进过程进行模拟,得到河道沿程水位流量变化趋势。结果表明:模型典型断面的模拟结果较好,各参数率定值可靠且可以基本反映雨洪演进过程,上、中、下游河床糙率率定值分别为0.029、0.033、0.035;水流状况受人工调控明显,主要表现在洪峰流量大小、洪峰出现时间以及闸前最高水位的变化上。     

渗水井在提高庭院雨水下渗率中的应用

为减少历史街区中的合流制排水系统的污水溢流量,降低雨污分流改造难度,利用历史庭院下垫层的瓦砾层特点,采用渗水井海绵技术提高地表的雨水下渗率,削减降雨径流.蓄渗性能试验结果表明,瓦砾层平均蓄水率和渗透系数分别为33.52 L·m~(-3)和13.490 m·d~(-1),分别是原状土的7.7倍和245.3倍.通过渗水井将庭院雨水径流汇至瓦砾层可强化下渗,对不同面积庭院的渗水井直径选用方案进行了研究.以汇水面积为120 m~2的典型庭院为例,采用直径为1.6 m、蓄水深度为1.1 m的渗水井,能将重现期为3 a、降雨历时为2 h的暴雨所产生的径流削减89.45%.     

不同模式雨水调蓄池与低影响开发组合对雨洪控制的效果

摘要：随着雨涝灾害出现的频率越来越高,雨水调蓄池和LID措施的应用也越来越多。选择QD市某片区为研究对象,基于地理信息系统ArcGIS和SWMM(storm water management model)模拟雨水系统探究集中式调蓄池、分散式调蓄池及其与LID（low impact evelopment）措施联用后的水力状况,结果表明,分散式小体积雨水调蓄池相对于集中式大体积雨水调蓄池而言,不但可以有效削减洪峰流量,有效缓解上游节点压力,减小溢流量;同时对于管径过小引起的溢流能较好的缓解,也解决了大块建设土地紧缺的问题,控制雨水洪流的效果更全面更有效;LID措施 + 雨水调蓄池的组合措施能有效削减径流峰值、径流总量且可削减调蓄池容积,减小占地。     

LID控制下城市成涝风险规律与防涝应急研究

为研究LID控制下城市内涝应急响应规律,以SWMM模型为工具,在汉口某小区模型的基础上建立年径流总量控制率85%的城市模型,依据芝加哥降雨模型和汉口暴雨公式,设置降雨历时为2和4小时,重现期为1、2、5、10年的降雨强度序列开展成涝风险性研究。结果表明：重现期的变化不影响内涝显现时刻及内涝风险程度二者的变化规律,即重现期相同时,短历时降雨内涝显现时刻提前于,内涝风险程度高于长历时,且随着重现期的增加,长、短历时降雨作用下内涝显现时刻均略微提前,而内涝程度均逐渐加深;存在临界重现期使得在此重现期范围内,短历时降雨作用下内涝时长较长历时更长,而超过该重现期,表现出与前述相反的规律。基于此,提出采用基于贝叶斯决策理论和二区间数方案优选理论应急决策方法,并以重现期为10年、历时2小时的降雨强度序列为决策情景进行防涝应急决策,决策选择方案a₆为应急救援方案,表明了该决策方法在LID控制下城市内涝应急决策上的适用性     

LID控制下城市成涝风险规律与防涝应急研究

为研究LID控制下城市内涝应急响应规律,以SWMM模型为工具,在汉口某小区模型的基础上建立年径流总量控制率85%的城市模型,依据芝加哥降雨模型和汉口暴雨公式,设置降雨历时为2和4小时,重现期为1、2、5、10年的降雨强度序列开展成涝风险性研究。结果表明:重现期的变化不影响内涝显现时刻及内涝风险程度二者的变化规律,即重现期相同时,短历时降雨内涝显现时刻提前于,内涝风险程度高于长历时,且随着重现期的增加,长、短历时降雨作用下内涝显现时刻均略微提前,而内涝程度均逐渐加深;存在临界重现期使得在此重现期范围内,短历时降雨作用下内涝时长较长历时更长,而超过该重现期,表现出与前述相反的规律。基于此,提出采用基于贝叶斯决策理论和二区间数方案优选理论应急决策方法,并以重现期为10年、历时2小时的降雨强度序列为决策情景进行防涝应急决策,决策选择方案a6为应急救援方案,表明了该决策方法在LID控制下城市内涝应急决策上的适用性。