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。     

基于SWMM的某工业园区LID方案及模拟评估

以中山市某具有大面积厂棚的工业园区为研究对象,探讨了其在低影响开发(LID)方面的潜力,通过SWMM建立了优化的LID改造方案,并进行了径流控制及污染削减方面的模拟评估。结果表明,通过多种LID措施的组合及优化,研究区域内径流总量削减率及峰值流量削减率均可达到70%;在重现期为3年、降雨历时为2 h的降雨情景下,对研究区域内NH3-N、COD、SS等径流污染物的去除率分别可达到76.6%、66.7%、57.6%。     

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。     

可溶性污染物在非饱和成层土中的迁移规律研究

建立污染物在一维三层非饱和土体中迁移的数学模型,进而研究积水入渗和降雨入渗两种边界条件下可溶性污染物在不同夹层土体工况以及不同吸附模式和不同初始孔隙压力(或不同降雨强度)情形下的迁移规律。研究表明,积水入渗条件下,污染物在粗颗粒土中的迁移速度要大于细颗粒土,而且前者的弥散度也大于后者。此外,初始压力水头对污染物迁移速度的影响不大,但随初始压力水头的减小对应的浓度峰值有增大的趋势。另一方面,降雨入渗条件下,降雨强度越大,峰值浓度越大,即表明降雨入渗促进了土体中污染物的迁移效应。当然,在相同时间内,粗颗粒土的峰值浓度略小于细颗粒土的峰值浓度。     

暴雨情况下传输型植被浅沟的净化效果研究

传输型植被浅沟作为低影响开发(LID)技术中分散型源头污染物控制措施得到了越来越广泛的应用。以深圳光明新区牛山公园内的植被浅沟为例,考察了暴雨条件下植被浅沟对污染物的去除效果及稳定性,并分析了其对径流峰值的削减效果。结果表明,传输型植被浅沟对峰值强度不同的暴雨表现出了不同的污染负荷削减效果,可有效去除径流雨水中的SS、COD、TP和NH+4-N,其去除率稳定性为NO-3-NSSCODNH+4-NTP。     

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。     

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。     

基于InfoWorks ICM模型的径流污染影响因素研究

径流污染是造成城市水体黑臭的主要原因之一。为更好治理城市水体，利用InfoWorks ICM模型研究九江市的雨水径流污染影响因素，分析降雨前晴天天数、用地类型及降雨强度。结果表明：随着降雨前晴天天数增加，COD_cr峰值浓度最高可达到600.1 mg/L；在人员活动密度高的地块，COD_cr冲刷总量约为低人口活动密度地块的6倍(20.5～119.5 kg)；随着降雨强度的加大，COD_cr峰值浓度最高可达到5.28 kg/m³。     

城市绿地对雨水径流污染物的削减作用

为探究城市绿地调控城市降雨地表径流污染的有效性和可行性,采用室内土柱模拟试验,研究植被覆盖、径流污染物浓度、土壤层深度、地下水、水力负荷与停留时间对城市绿地削减污染物的影响。结果表明,在低、中和高3种 雨水径流污染物浓度水平（CODCR 为68、137、550 mg/L;TN是3.01、7.51、30.06 mg/L;TP为0.29、0.69、2.73 mg/L; NH+4是0.44、1.61、2.19 mg/L）,水力负荷为3.5、3.0、2.5 cm/h,持续进水1 h条件下,城市绿地具有良好且稳定的污染削减能力,对CODCR 、TN、TP、NH+4的平均削减率分别达到41.52%、78.96%、84.68%,50.21%、70.23%、60.91%,73.18%、95.88%、94.99%,62.72%、55.16%、69.98%。受土壤复氧能力和水力停留时间的限制,绿地覆盖对污染物CODCR 与TN削减率的影响不明显。城市绿地污染削减率随着降雨地表径流污染物浓度的升高而呈现逐渐增加的趋势。城市绿地对雨水地表径流污染削减作用主要发生在深度35~65 cm土层内。城市绿地对低、中和高污染浓度水平各污染物削减率随着水力负荷的增加而降低。     

某低影响开发道路的雨水滞蓄效果模拟与评价

选取我国南方某城市一条基于低影响开发(LID)理念建设的道路,利用Info Works ICM城市综合径流模型模拟道路的降雨径流过程,评价生物滞留带的雨水滞蓄效果;另外,分析LID道路的场次径流总量削减率、峰值流量削减率、年径流总量控制率等指标及相关影响因素。结果表明,道路生物滞留带对中小降雨具有较好的控制效果,随着降雨量的增大,尽管统计所得的年径流总量控制率增大,但对降雨的径流总量控制能力减弱。     

不同基质深度下绿色屋顶产流分析

为了优化绿色屋顶基质结构,结合长江中下游地区的水文、气象等条件,在芝加哥设计雨型下,通过人工模拟降雨的方式研究了重现期1~5年,降雨历时30~120 min的条件下不同基质深度对绿色屋顶滞蓄能力的影响,并从产流过程、径流峰值削减率、径流总量削减率方面进行了分析。研究结果表明:在不同设计降雨强度下,随着基质深度的增加,产流时间、延峰时间和径流削减能力呈增加趋势,同时随着降雨重现期的增大,绿色屋顶各项指标呈减小趋势。综合来看,基质深度为25 cm的绿色屋顶性价比较高。     

海绵城市年径流总量控制率等指标应用初探

年径流总量控制率是《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》中提出的核心指标,表征了场地中全年降雨的渗透、集蓄、利用、蒸发、蒸腾等作用控制的降雨体积,与传统的雨量、流量径流系数既有差异又有联系。从2015年海绵城市建设试点城市申报情况来看,各地同等年径流总量控制率提出的径流系数指标差异较大,客观影响指标的合理性和目标可达性。为此,采用SWMM模型,分析达到年径流总量控制率的建筑与小区类低影响开发示范项目在各种降雨条件下的雨量径流系数,从而探讨其与年径流总量控制率之间的内在联系,旨在为其他城市结合本地条件开展类似研究提供参考。     

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。     

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%。     

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。     

LID与传统开发模式下雨水管渠运行状态对比研究

以深圳市光明新区门户区为研究区域,采用SWMM模拟不同重现期下低影响开发(LID)模式和传统开发模式下的雨水管网运行情况,分别从管渠水深、节点溢流、径流总量和峰值流量、径流系数等方面分析LID对区域雨水管渠运行状态的影响。结果显示:与传统开发模式相比,LID模式下各节点的最大水深可降低0. 20~0. 95 m,峰值流量可降低62. 7%~67. 5%,峰值延迟时间最大可达11 min;在1~10年重现期下管网节点均未发生溢流情况,总出口断面的径流总量削减率为39. 3%~50. 5%,径流系数均控制在0. 5以内。     

深圳市道路径流雨水典型污染物特征及其相关性分析

以深圳市光明新区为对象,选取具有代表性的路段,开展了3种降雨条件下道路径流雨水中典型污染物质量浓度变化规律,污染物平均质量浓度(EMCs)及主要污染物的相关性研究。研究结果表明:降雨类型、前期干旱时间均对道路径流雨水中污染物质量浓度有较大的影响,这是导致I型降雨污染物质量浓度较高的主要原因;道路径流雨水中COD和TP均不同程度的高于地表水V类标准,SS和COD均超出城镇污水处理厂污染物一级B排放标准,因此SS和COD为道路径流雨水中的主要污染物;COD与SS、TN与SS、TP与SS之间存在较好的线性关系。     

降雨径流污染对深圳湾富营养化影响的模拟研究

提出了城市降雨径流污染模型和海湾富营养化模型耦合模拟的方法,识别出了深圳湾受降雨径流污染影响显著的敏感区域和敏感时段,分析了城市降雨径流污染影响深圳湾富营养化的演变规律。结果表明,2014年5月—9月深圳湾流域降雨径流输出的氨氮、硝态氮和磷酸盐总负荷分别为1 268.6、1 598.0、169.7 t,占全年径流营养盐负荷的77%;进入深圳湾的降雨径流营养盐负荷主要来自深圳河,占全流域的51%~56%。深圳湾内湾2014年5月—9月的营养盐和叶绿素a浓度明显高于其他月份,且变化范围较大;内湾营养盐和叶绿素a浓度与全流域降雨量及流域径流污染负荷量呈正相关;外湾全年营养盐浓度和叶绿素a浓度变化较为平稳。降雨径流污染负荷对内湾营养盐浓度和叶绿素a浓度均有滞后效应;外湾基本上不受流域降雨径流污染影响。     

乡村散养家禽场地径流污染物出流规律研究

乡村散养家禽场地径流污染是农业面源污染的重要组成部分,因其分散不易控制,对水环境的影响日益凸显,而摸清该类径流的污染特征是开展相关治理工作的重要基础。为此研究了散养家禽场地径流中主要污染物的出流规律,并初步分析了降雨特征的影响。结果表明,径流污染物事件平均浓度(EMC)较高,COD_(Mn)、TN、TP和NH_3-N的EMC均值分别为地表水Ⅴ类标准限值的1.7、12.1、7.3和3.3倍,TSS的EMC均值为《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)三级标准限值的11.5倍,TN和TP是主要污染物;径流污染物存在弱初期冲刷效应,初期冲刷比值FF_(20)为1.0~1.5;降雨总量和降雨强度对径流污染物特征的影响较显著,与污染物浓度呈显著负相关,与初期冲刷比值呈显著正相关;前期晴天数越长,则径流中TP浓度越高,其他污染物浓度和前期晴天数的相关性不明显。     

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。