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。     

城市土壤特征对降雨径流控制的影响

城市范围土壤受到人为扰动而出现生态功能退化,总结了城市土壤的物理化学和水文生态特征,分析了城市土壤对降雨径流量和水质的影响,探讨了低影响开发(LID)工程土的要求,以期为改善LID措施控制降雨径流效果提供理论依据和参考。研究表明:以下渗为主的LID措施,土壤饱和导水率是重要参数;以去除污染负荷为主的LID措施,土壤质地、容重是重要参数,pH及本底养分、重金属含量也是影响因素;应以此为基础设计改良工程土配方;施工过程中,应避免场地土壤的机械人为压实;定期清理设施区域的垃圾,防止阻塞土壤表层;在污染严重区域,定期检测土壤污染物浓度,若超过土壤负载需更换土壤。     

基于SWMM的道路LID措施优化研究

为量化研究道路LID措施优化效果,本研究基于SWMM构建湘潭市芙蓉大道雨洪模型,模拟分析无LID措施道路和4类LID措施组合成方案在降雨重现期分别为1、2、3、5和10年时的雨洪影响效果,对比分析4种方案在不同重现期下的雨洪影响,通过评估模拟效果,选出了最优LID措施组合方案并分析该方案效果。研究结果表明:布设LID设施在相对高频降雨(重现期较小)条件下的径流迟滞效果更为明显。在研究条件下,布设最佳优化方案四(透水沥青+透水砖+植草沟)后,径流可实现完全削减,出流量削减率最高可达92.16%,峰值流量削减率最高可达91.49%。     

LID指数模型构建框架及图解应用探讨

在分析不同低影响开发技术(Low Impact Development,LID)措施的径流削减效果的基础上,提出了基于LID径流削减效率的LID指数的模型,进而设计了LID设施选择图,以根据建成区径流污染削减目标而快速选择适宜的LID设施类型及不同LID设施类型的比例.结果表明,随着LID指数增加,雨水径流量及雨水径流...     

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...     

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。     

面向海绵城市的道路绿带设计

针对传统城市道路普遍存在排洪压力大、雨水资源流失等问题,我国提出了"海绵城市"的概念,采用LID(低影响开发)技术和设施来进行雨水径流控制。本论文研究的海绵城市理念下的城市道路系统设计,论文首先探讨了LID概念,进而给出了道路绿带的设计思路,相信对从事相关工作的同行能有所裨益。     

基于低影响开发(LID)理念的城市道路规划设计

结合现状调研,在道路规划设计中落实低影响开发(LID)理念及控制目标,结合宣城市昭亭南路城市道路规划提出具体的低影响开发(LID)道路方案,目的是将道路径流雨水通过设置在道路绿化带中的以雨水渗透、储存、调节等为主要功能的生物滞留带进行处理,减少道路径流及污染物外排量。     

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     

基于SWMM模拟的快速城市化地区洪峰径流和非点源污染控制研究

为避免城市内涝、控制非点源污染, 利用现场监测和模型模拟的方法研究快速城市化地区非点源污染的特征和控制。采用SWMM模型(Storm Water Management Model)模拟研究区的暴雨径流过程和非点源污 染负荷, 分析对比下垫面加入LID (low impact development)和BMPs (best management practices)措施的控制效果。结果表明, LID作为一种离散型城市降雨径流控制装置, 可以有效地减小研究区的径流系数、洪峰流量和非点源污染物负荷。BMPs工程性措施(不透水调蓄池)对研究区的洪峰流量和非点源污染物负荷也有较好的控制效果, 但是对径流总量没有影响。在研究区联合使用这两种措施, 可以更大程度地减小洪峰流量和非点源污染物负荷, 同时减小径流系数。     

浅谈雨水利用低影响开发技术(LID)的应用

介绍了低影响开发(LID)模式的技术特点,并与传统城市雨水收集进行了比较,分析了不同种类的技术应用。     

基于能值分析的LID可持续性评价

明确不同LID(低影响开发,Low impact development)的可持续性是实现LID优化配置的关键。选取2014年汉中市兴汉新区雨水管理系统工程采用的5种LID实践:雨水花园、生态草沟、屋顶绿化、人工湿地和透水铺装,采用能值分析方法,通过能值产出(Y)、可更新百分比(PR)、能值产出率(EYR)、环境负载率(ELR)和环境可持续指数(ESI)5项指标,分析其建设期和运营期的各种能值投入,评价其可持续性。结果表明,建设期所有LID的可持续性较差,运营期由于LID能够产生多种生态系统服务能值,增加了其持续性。比较而言,雨水花园和生态草沟的可持续较高,其次是屋顶绿化和人工湿地,透水铺装的可持续性最低。     

基于时空语义挖掘的城市功能区识别研究

针对目前城市功能区划分大多依靠人工完成,且未充分使用城市中时空数据的问题,提出一种基于时空语义挖掘的城市功能区识别方案.首先,选取某城市矩形区域为研究样本,并以建筑物为划分依据将研究样本划分为有效的基础区域;然后,对各基础区域内的新浪微博位置签到数据及POI(Points of Interest)数据进行时空语义挖掘,采用狄利克雷多项式回归(DMR)主题模型生成区域的功能性向量;最后,通过向量聚类,依据POI类别比例完成区域的功能性识别.实验结果表明,本方案相比基于POI密度的k-means聚类方案和基于潜在狄利克雷分布(LDA)主题模型的城市功能区识别方法具有更高的准确性,位置签到数据所表征出的人们活动模式可以揭示城市功能区之间的差异,在城市地理空间分析上具有良好的效果.     

城市冠层粗糙度对暴雨云团运动和降雨落区的影响

城市下垫面因其特殊的动力学和热力学特性,会对降雨产生影响。该研究以雄安新区为例,利用中尺度气象模式(WRF)对2016年7月20日的大规模暴雨事件进行模拟,采用不同城市冠层粗糙度方案设置,研究城市冠层粗糙度对暴雨云团运动和降雨落区的影响。结果表明,城市冠层粗糙度对暴雨云团的运动和降雨落区有显著影响:当城市冠层粗糙度较小时,云团经过城市时被加热,产生水汽辐合和雨岛效应,从而增加城区和下风向的降雨;当城市冠层粗糙度较大时,云团在城市上风向停留,使城市上风向降雨增加;城市冠层粗糙度进一步增加会改变暴雨云团的运动方向,使城市周边降雨增加。该研究评估了城市冠层粗糙度对降雨的影响,为未来城市规划与建设提供了科学依据,对城市降雨模拟的参数选择具有参考意义。     

基于SD-MOP整合模型的城市土地资源优化配置方案研究

城市土地资源优化配置对城市社会经济的发展具有极其重要的作用。论文探讨了土地资源优化配置的相关方法,并针对城市土地资源优化配置系统的特点,提出了基于系统动力学和多目标规划整合模型(SD-MOP)的城市土地资源优化配置方案,并研究了SD-MOP整合模型的构建过程,为城市土地资源优化配置方案研究探索出了一套新的方法。     

海绵城市不同用地类型土壤渗透能力 ——以厦门市海沧马銮湾试点区为例

以国家首批海绵城市建设16个试点城市之一厦门市海沧区马銮湾试点区为例,结合片区现状,采用双环入渗法测定土壤下渗率,并结合土壤容重、含水率、粒径分布等土壤特性,分析不同地块、不同用地类型的40个检测点土壤渗透能力. 利用Horton下渗模型,确定土壤渗透系数,指导试点区选择适宜的低影响开发（LID）技术. 结果表明,试点区居住小区、工业区和城中村土壤渗透能力普遍较强,农林用地次之,公共设施用地最差. 对试点区4个点位2种用地类型（公共设施用地和工业区）的2种LID设施（雨水花园和生物滞留设施）效果分析显示,雨水花园适合修建于学校、停车场等面积较大地区;生物滞留设施适合应用在道路和居住小区绿化带等面积较小、坡度较小的地区. 土壤特性和土壤下渗率可单独作为土壤渗透能力的评判依据.     

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。     

城市水资源综合管理研究进展

针对城市化发展过程中水资源短缺、水资源管理不合理等问题,对城市水资源综合管理的基本框架和实施环境进行梳理;对目前国内外应用较广的城市水资源综合管理策略的发展状况和研究动态进行综述,包括海绵城市、低影响开发、可持续城市排水系统、水敏感城市设计、低影响城市设计与开发以及“活力-美观-洁净”水计划;指出未来城市水资源综合管理的研究重点应包括城市水系统的监测、评估和管理体系研究,城市水系统的综合模拟模型研究,城市水资源综合管理策略实施的空间尺度效应研究,以及城市水资源综合管理建设项目的成本效益分析和方案优化研究。     

海绵城市不同用地类型土壤渗透能力——以厦门市海沧马銮湾试点区为例

以国家首批海绵城市建设16个试点城市之一厦门市海沧区马銮湾试点区为例,结合片区现状,采用双环入渗法测定土壤下渗率,并结合土壤容重、含水率、粒径分布等土壤特性,分析不同地块、不同用地类型的40个检测点土壤渗透能力.利用Horton下渗模型,确定土壤渗透系数,指导试点区选择适宜的低影响开发(LID)技术.结果表明,试点区居住小区、工业区和城中村土壤渗透能力普遍较强,农林用地次之,公共设施用地最差.对试点区4个点位2种用地类型(公共设施用地和工业区)的2种LID设施(雨水花园和生物滞留设施)效果分析显示,雨水花园适合修建于学校、停车场等面积较大地区;生物滞留设施适合应用在道路和居住小区绿化带等面积较小、坡度较小的地区.土壤特性和土壤下渗率可单独作为土壤渗透能力的评判依据.