道路生物滞留带削减雨水径流的实测效果研究

通过对深圳市某道路生物滞留设施进行雨水径流监测试验,研究生物滞留设施对道路雨水径流的削减效果及影响因素。结果表明,当降雨总量为3.3~76.7 mm、平均雨强为0.03~0.67 mm/min时,生物滞留设施对道路雨水径流的场次径流总量控制率为50.5%~100%,峰值流量削减率为53.4%~100%,滞峰时间可以达到2 min以上。生物滞留设施对场次降雨量小且平均降雨强度小的道路径流削减效果较好。     

基于SWMM的城市道路LID设施雨水调控效果研究——以武汉市工业路为例

该文分析了城市道路径流规律和适用的LID设施,以武汉市工业路为例构建SWMM模型,探讨不同降雨强度下的生态滞留设施、植草沟、透水路面以及组合模式下的城市道路LID设施雨水调控效果。结果表明:(1)各等级城市道路应采用不同的雨水调控策略,LID设施对城市道路雨水调控作用显著,可有效减少径流量、降低峰值流量、推迟雨峰时间;(2)采用LID组合设施模式的城市道路,在0.5年一遇到10年一遇降雨下,LID设施对城市道路雨水径流量的削减率为34.8%～44.2%,对峰值流量的削减率为66.0%～83.6%,雨峰时间稳定推迟15min。(3)各类LID设施的径流削减量和峰值削减量随着降雨强度增大而提高,削减率呈总体下降趋势。LID设施一般对中小雨情(二年一遇及以下)的城市道路雨水控制作用更明显。城市道路景观设计时应更重视透水铺装材料的应用,降低道路绿地的雨水调控负荷。     

简单式绿色屋顶雨水径流滞留效果的影响因素

绿色屋顶具有良好的环境、社会和经济效益,其在欧美等发达国家已得到广泛应用,但在国内雨水控制领域受到的关注度较低。为此,采用北方典型城市的设计降雨对绿色屋顶装置进行模拟降雨试验,分析简单式绿色屋顶的排水层材料、种植基质及降雨强度对其雨水径流滞留效果的影响。结果表明:凹凸排水板和陶粒两种排水层材料对绿色屋顶滞留雨水径流的效果无明显优劣;种植基质的初始湿度与绿色屋顶对雨水径流的削减率存在负相关关系;基质种类对绿色屋顶雨水径流滞留能力也有一定影响,与超轻量基质和田园土相比,改良土在雨水径流削减、产流延缓、峰值流量削减和延后等方面的效果更好;绿色屋顶对较低重现期的降雨事件具有更好的雨水径流滞留效果。     

利用暴雨管理模型（SWMM）对低影响开发措施效果的模拟研究

为考察低影响开发措施刘城市雨洪的控制效果,利用暴雨管理模型（SWMM）,对某区域内规划建设绿色屋顶、渗透铺装、雨水收集系统以及低势绿地等低影响开发措施后在不同重现期的降雨强度下出水口流量变化以及规划区域内产汇流情况的模拟研究。通过模拟显示,在一定重现期降雨强度下低影响开发措施可以削减区域内产流的峰流量、推迟区域内径流峰流量的出现肘间,并且采取低影响开发措施后,地表对降雨径流的滞蓄量和渗透量增加,减小了地表径流总量,从而间接增加了雨水资源滞留、消纳和利用量。通过SWMM模型可以对低影响开发措施在不同重现期降雨强度下地表径流的滞留消纳量以及雨水资源的利用量进行评价,进而为低影响开发措施的规划设计提供必要的技术支撑。     

城市新区低影响开发措施的效果模拟与评价

以陕西省西咸新区沣西新城核心区西部排水区为研究对象,使用暴雨管理模型SWMM软件建立其雨洪模型,在3种降雨事件下模拟研究区排放口水量和水质变化过程,再分别添加雨水花园和渗渠措施,模拟在LID措施调控下的水量水质状况。结果表明:雨水花园和渗渠都对水量和污染物的峰值与总量有较好的削减效果,但削减率都随着降雨强度的增大而减小,其中降雨强度对雨水花园的影响较明显。在相同重现期下,雨水花园对水量和水质的总量的削减效果较渗渠要好,而渗渠对水量和水质的峰值的削减效果则优于雨水花园。综合考虑两个LID措施的处理特点,建议在新区后期建设中结合使用,以控制和改善由降雨产生的径流和污染物问题。     

基于SWMM的低影响开发城市道路雨洪控制模拟研究——以萍乡市武功山大道为例

低影响开发设施作为能够有效消减、利用和延缓城市道路雨水径流以及控制径流污染的分散性单元,正逐渐应用于道路排水系统建设中。该文以海绵城市试点——江西省萍乡市武功山大道为研究对象,运用雨洪管理模型(SWMM)模拟不同重现期(一年一遇、三年一遇、五年一遇以及十年一遇)3小时降雨下生物滞留设施、透水铺装等单一低影响开发设施以及低影响开发组合模式对于道路雨水径流削减效果。结果表明,采用LID雨水系统的城市道路在不同重现期下对径流总量的削减率为34.5%、28.2%、26.1%、24.3%,径流峰值削减率分别为37.4%、27.3%、23.5%、19.5%。同时,对于单项LID设施而言,生物滞留设施在径流总量以及峰值削减上均优于渗透铺装,具有良好的雨洪调控效果。     

不同降雨条件下低冲击开发的水文效应分析

以深圳市光明新区低冲击开发(LID)示范区为研究区域,采用暴雨雨水管理模型(SWMM)模拟了下凹式绿地、渗透铺装和绿色屋顶等3种LID模式下的雨洪控制效果,分析了降雨量、降雨历时和雨峰位置对LID水文效应的影响。结果表明,当降雨量<100 mm时,随着降雨量的增加,渗透铺装和绿色屋顶的径流削减量也相应增加,下凹式绿地的径流削减量变化不大,但其削减量大于其他两种LID控制措施;随着降雨历时的延长,下凹式绿地的径流削减量增加,而渗透铺装和绿色屋顶的径流削减量变化较小;雨峰位置变化时,3种LID控制措施的径流削减量均变化不大,对峰值流量的削减效果随着雨峰后移而减弱。3种LID控制措施对降雨量少、降雨历时长并且雨峰位置靠前的降雨控制效果较好。     

不同降雨强度下LID改造对径流量的削减效果

以重庆市海绵城市建设试点区域秀山县为研究对象,通过实时监测传统片区和低影响开发(LID)片区的降雨径流数据,探析LID片区在不同降雨强度下对径流量的削减效果。结果表明,经LID改造后,地面透水性增大,所容纳的雨水量增加,与传统开发模式相比,中雨条件下对径流总量和峰值的削减率分别可达到80. 4%和56. 0%;LID措施的蓄水容积有限,不同降雨条件下对径流总量和峰值的削减程度不同,削减程度排序为:中雨(80. 4%、56. 0%)>大雨(69. 4%、64. 4%)>暴雨(56. 1%、60. 8%),而且随着降雨等级的增大,LID片区的径流产生时间和峰现时间的滞后效果减弱,在暴雨条件下与传统片区无明显差别;LID片区是否产生径流以及产生多大的径流,主要由降雨强度决定,而与降雨量关系不大,在本研究中,当降雨强度> 0. 2 mm/min时才会产生径流,且降雨强度越大,径流量就越大。     

不同雨水控制利用方案下城市暴雨径流效应

传统的城市空间开发模式缩短了初始产流时间,增大了暴雨径流峰值和径流总量,成为城市雨洪问题的根本症结所在。采用SWMM研究了山地城市典型区域在开发前和现状用地布局情景下的径流效应,并采用绿色屋顶、绿色屋顶+渗透广场、调节池、绿色屋顶+渗透广场+调节池四种雨水控制利用方案进行了模拟分析。结果表明,径流曲线的形状与降雨过程线相似;现状雨水控制利用方案的径流峰值和径流总量可分别达到开发前的7倍和7.1倍;调节池能削减峰值流量,最高可削减65%;绿色屋顶、绿色屋顶+渗透广场、绿色屋顶+渗透广场+调节池对径流总量和径流峰值具有双重削减效果,其中,绿色屋顶+渗透广场+调节池的削峰减量效果最好,分别可达81%和90%。     

绿色屋顶与下凹式绿地串联对洪峰的削减效应分析

为考察绿色屋顶与下凹式绿地这两种低影响开发(LID)措施的雨洪控制效果,对二者的产汇流模型进行了研究,并采用InfoWorks CS软件建立了天津某大学生活区的雨水系统排洪模型,模拟分析了不同降雨频率、两种排洪模式下二者对城市雨洪的影响。结果表明:当屋面与绿地各自排洪(屋顶径流不接入绿地)时,将不透水平屋面改为绿色屋顶、平式绿地改为下凹式绿地后,洪峰流量的降低幅度高达41.1%,径流系数降低至0.279,降低幅度高达49.9%,峰现时刻有效延迟,显著降低了城市化开发对水文效应的影响;当绿色屋顶与下凹式绿地串联(绿色屋顶径流接入下凹式绿地)时,与二者各自排洪相比,削峰和滞留效果更加显著,且随着降雨频率的增大,串联的优势越加明显。可见,绿色屋顶与下凹式绿地串联使用能更大限度发挥这两种LID措施的削峰效应,实现低影响开发的目标。     

基于HYSWMM的LID与传统模式下雨水管网对比

以深圳市光明新区光明北片区为研究区域,采用鸿业暴雨排水及低影响开发系统(HYSWMM)模型模拟不同降雨条件下低影响开发(LID)模式的雨水管网运行情况,从径流系数、管网排水能力、管道充满度、节点水深、径流峰值、峰现时间等方面分析LID对雨水管网运行状态的影响。结果表明,对于重现期≤10年的2 h短历时降雨,LID设施的加入对雨水径流具有削减作用,与传统开发模式相比,LID模式下区域径流系数由0. 53～0. 67降低至0. 42～0. 56,排水能力提升约10%,管网排放口总出流量峰值降低9. 9%～15. 9%,节点最大水深降低0. 09～0. 5 m,充满度最大降低0. 22,峰现时间最大可延迟3 min;对于重现期为50年的24 h长历时降雨,LID模式下管网排放口总出流量峰值相比传统开发模式几乎无变化,LID模式在极端暴雨情况下对雨水管网运行状态的影响微弱。     

西北半干旱地区老旧小区海绵化改造研究——以西宁试点区湟水花园为例

老旧小区海绵化改造是在国家海绵城市试点建设过程中源头治理的重点和难点。以西宁市试点区湟水花园为例,探讨在西北地区半干旱气候条件下老旧小区海绵化改造的方法和技术,实现径流控制、削峰延时、环境提升等综合目标。利用地表组织径流雨水,采用低影响开发设施调蓄雨水,并局部结合管渠排水的方式,增加了小区雨水调蓄、传输、排水能力。在3年一遇2 h降雨条件下,小区2处雨水管网排出口流量值分别降低了44.07%、50.38%,峰值时间分别延迟了5、3 min,起到了一定的削峰延迟效果;在50年一遇的降雨条件下,小区无内涝积水现象。同时,通过构建SWMM模型,以2018年全年连续降雨进行模拟,得出小区年径流总量控制率达82.5%,实现了设计目标要求;充分说明了湟水花园采用的改造方法成功有效,能够为今后西北半干旱地区老旧小区的海绵化改造提供借鉴和经验。     

降雨特征对低影响开发停车场径流控制效果的影响

低影响开发设施可有效削减雨水径流总量,而降雨特征是重要的影响因素之一。以北京市某停车场为研究区域构建SWMM模型,采用相关性分析法探究降雨特征对雨水径流总量控制效果的影响。结果表明:各降雨特征共同影响雨水设施的径流控制效果,雨水设施的径流控制效果随中小降雨总雨量占年降雨量的比例(中小雨量占比)、降雨间隔、降雨历时的增加而升高,随暴雨总雨量占年降雨量的比例(暴雨量占比)、降雨量的增加而降低;暴雨量占比和降雨量是影响雨水设施径流控制效果最主要的降雨特征,降雨量与暴雨量占比之间存在较强的相关关系;降雨间隔和降雨历时与雨水径流控制效果存在正相关关系,但相对于其他降雨特征其影响程度较小。     

生物滞留设施对城市雨水径流热污染的削减效应

径流热污染是水污染的重要方面,也是城市水体生态环境破坏的重要原因,生物滞留是缓解城市雨水径流热污染最有效的措施之一。通过不同填料的生物滞留实验,在人工模拟均匀降雨的条件下,探究了在不同降雨特征下不同填料生物滞留设施对城市雨水径流热污染的削减效果。结果表明,不同填料生物滞留设施热负荷削减效果从大到小依次为:炉渣、石英砂、陶粒、沸石;径流温度越高,所携带的热量越大,生物滞留设施的径流热污染负荷削减率也越高;体积削减对生物滞留设施削减雨水径流热污染的贡献大于热交换。     

基于SWMM模型的低影响开发雨洪控制效果模拟

介绍了SWMM模型中低影响开发(LID)模块的模拟原理,通过案例介绍了场地LID雨水系统规划过程,并运用SWMM模型对传统管线设计进行了校核,对LID场地径流的控制效果进行了评价。对设计场降雨事件及连续降雨事件的模拟表明,场地LID雨水系统规划可实现峰值流量及年径流外排率恢复到开发前的状态,LID设施对污染物削减效果显著。     

基于SWMM模型的居住小区绿色屋顶调控措施的效果模拟

以徐州市某居住小区为例,采用SWMM模拟了不同重现期(0.5、2、5年)下,绿色屋顶对水量和水质的调控效果。模拟结果表明,绿色屋顶对水量和水质的调控效果随着降雨强度的增大而降低,其中含蚯蚓粪的新型绿色屋顶对径流总量和水质的控制效果更优;绿色屋顶设置位置离雨水排放口越近,其对径流削减率越小,对污染物的控制效果越好,若从削减居住小区面源污染负荷的角度考虑,应将其重点布置在雨水干管的下游位置。     

植草沟对道路径流的水文控制效果研究

在合肥市滨湖新区建造了2条不同类型的植草沟设施用于考察其对路面径流水量的控制效果。研究表明,普通植草沟(设施Ⅰ)与设置下排水的改良植草沟(设施Ⅱ)均能有效削减道路径流的体积和峰值流量,延长峰值流量的出现时间,但设施Ⅱ的水文控制效果优于设施Ⅰ。植草沟的水量削减效果受进水条件的影响,监测期间设施Ⅰ、Ⅱ的径流水量削减率分别为31.1%、35.5%。统计得到在合肥当地条件下设施Ⅰ、Ⅱ完全消纳降雨径流的边界公式可用于分析当地相近设计条件下植草沟对降雨径流的控制能力。     

城市雨水截留调控措施的截污减排效益评价

根据城区雨水系统特征,采用SWMM5.0平台建立某新城区雨水管网模型,利用LID控制模块对设置透水铺设、下凹式绿地、雨水花园和雨水桶等截留调控措施进行模拟,进而运用层次分析法对布设措施的截污减排效益进行评价,结果表明:各种措施均能对地表径流和排水水质起到削减作用,其中雨水花园的截污减排效益最高,下凹式绿地其次,雨水桶效益最小;面积相同时,雨水花园的截留调控效果优于下凹式绿地;在强降雨时雨水桶不能达到很好的截污减排效果.     

基于海绵城市下的绿地径流污染物消减分析

对已海绵化调整改造的共康绿地在降雨条件下的雨水径流水质进行检测,分析了雨水径流污染物的含量情况以及削减率。结果表明综合型的海绵设施技术组合,其径流过程越长,越能有效削减径流污染物和净化水质;具备一定量的海绵设施的绿地,其径流污染物控制率可达到上海海绵城市绿地建设指标对改建绿地年径流污染控制率≥20%的要求。     

滨海区域LID措施模型的模拟效果分析

以某滨海城市填海区域为研究对象,利用PCSWMM软件建立该区域的雨洪管理模型,分析LID措施和潮汐现象对规划地块雨水径流和地面积水的影响。结果表明,在有潮汐作用、降雨重现期分别为1年和5年的情况下,LID设施对径流量和径流峰值的削减率分别为53. 77%、24. 02%和48. 08%、23. 41%;在无潮汐作用(管道自由出流)、降雨重现期分别为1年和5年的情况下,LID设施对径流量和径流峰值的削减率分别为52. 38%、24. 02%和46. 69%、23. 41%。由模拟结果可知,LID措施对滨海城市地面积水状况具有一定的缓解作用;潮汐现象本身对研究地块的出流量和地面积水情况有一定影响。