SWMM模型下海绵城市建设效果核心指标评价——以萧山世纪城区域为例

以海绵城市建设效果摸底为背景,借助SWMM模型对杭州市萧山区世纪城海绵城市建设情况进行了评估.主要从年径流总量控制率及年径流污染控制率两项核心指标出发,对低影响开发建设前后进行了比较分析.根据建模模拟评估,截止到2020年底,钱江世纪城建成区年径流总量控制率达标面积为5.42 km2,达标比例为21％,总体达标率偏低.但部分重点项目的 两项核心指标均达到了国家标准及省市要求,有效减少了城市内涝的风险,实现海绵城市建设初衷.     

基于实际问题的海绵城市建设与管理实践——以中新天津生态城为例

中新天津生态城海绵城市建设过程中,存在下垫面硬化严重、水资源短缺、雨水径流污染、管理制度不完善等问题。以临海新城建设为例,项目采用透水铺装、雨水桶、下凹式绿地、雨水花园等海绵设施,通过模拟分析,年径流总量控制率达标,实现雨水资源回收利用,降低径流污染。海绵城市建设实施后,天津生态城雨水年均收集近300万m~3,可节约1 500万元,经济效益巨大。通过加强过程管理,保证了项目海绵设施按图施工。     

极端降雨事件对雨水年径流总量控制率和24h降雨场次控制率的影响规律探析

雨水年径流总量控制率是海绵城市建设中最重要的指标之一。通过对降雨资料的统计分析得出雨水年径流总量控制率与设计降雨量之间的关系,由设计降雨量确定雨水源头控制设施规模。合理规范地选择分析降雨统计参数是科学制定雨水年径流总量控制目标的前提和保障。采用《海绵城市建设技术指南》的统计方法,分析极端降雨事件(极端小降雨事件和极端大暴雨事件)对雨水年径流总量控制率与24h降雨场次控制率的统计结果带来的影响,对统计中极端降雨事件的取舍做出判断,同时采用箱形图识别极端大暴雨事件,从而确定其最佳扣除比例。     

海绵城市年径流总量控制率指标分解探析

减少雨水径流外排，地块内雨水径流就地消纳利用是海绵城市建设的重要目标之一，雨水径流外排量由年径流总量控制率这一指标体现，如何科学合理地确定年径流总量控制目标，是近年来海绵城市建设过程中主要探索内容。以广州科教城片区为例，结合片区下垫面、排水管网等资料，利用容积法对年径流总量控制率进行指标分解，同时采用Infoworks ICM模型对各地块年径流总量控制率指标分解的合理性进行模拟验证，结果显示各地块在按照规划年径流总量控制率开发建设后，片区排水管网均满足10年一遇设计重现期，在100年一遇降雨条件下部分区域虽出现积水，但无内涝发生。研究表明，分解确定的各地块年径流总量控制率可用于指导片区开发建设，通过海绵城市建设可有效降低雨水外排，提升区域防灾减灾能力。     

海绵城市雨水年径流总量控制率研究——以沈阳市中心城区为例

径流年总量控制率是海绵城市规划建设需要控制的核心指标,对于海绵城市的建设实施具有重要的指导作用。本文以沈阳市中心城区雨水年径流总量控制率为研究对象,从建设需求、建设要求、建设的可行性3个方面进行分析,比较现状沈阳市域及中心城区的水文特征,参考国家要求及其他城市年径流总量控制率的选取范围,并对沈阳市现状及规划用地情况进行系统研究,最终确定适用于沈阳市的雨水年径流总量控制率。     

兴义市海绵城市规划措施探讨

在分析兴义市海绵城市建设试点区综合径流系数、年径流总量控制率等基本情况的基础上,规划提出海绵城市建设的"渗、滞、蓄、净、用、排"等各项规划措施,并对实施预期效果进行评估。结果表明:1试点区下垫面解析后经加权平均计算,规划范围综合径流系数为0.59;2试点区年径流总量控制率设为80%,年径流总量控制率对应的设计降雨量为27.7 mm;3试点区基于低影响开发雨水系统的构建,通过渗透工程、滞留工程、调蓄工程、净化工程、回用工程及利用工程等手段,形成"一园四区,多点滞蓄,水网通达",点、线、面相结合的城市海绵系统;4渗透工程发挥了海绵城市的核心作用,在年径流控制率对应的设计降雨量中渗透工程可分担的雨水控制量比例达到52%。     

兴义市海绵城市规划措施探讨

在分析兴义市海绵城市建设试点区综合径流系数、年径流总量控制率等基本情况的基础上,规划提出海绵城市建设的"渗、滞、蓄、净、用、排"等各项规划措施,并对实施预期效果进行评估。结果表明:(1)试点区下垫面解析后经加权平均计算,规划范围综合径流系数为0.59;(2)试点区年径流总量控制率设为80%,年径流总量控制率对应的设计降雨量为27.7mm;(3)试点区基于低影响开发雨水系统的构建,通过渗透工程、滞留工程、调蓄工程、净化工程、回用工程及利用工程等手段,形成"一园四区,多点滞蓄,水网通达",点、线、面相结合的城市海绵系统;(4)渗透工程发挥了海绵城市的核心作用,在年径流控制率对应的设计降雨量中渗透工程可分担的雨水控制量比例达到52%。     

变电站LID设施的雨洪调控碳排放强度研究

为了定量分析LID设施单位雨洪调控能力的碳排放量，提出了生命周期径流总量控制量的碳排放强度和碳减排效益的概念，并以甘肃省某新建750kV变电站为对象进行了研究。结果表明，生物滞留设施和透水铺装的组合方案的年径流总量控制率为85.11%,5年重现期下的径流峰值削减率为70%,对变电站雨水有着较好的径流总量控制以及径流峰值削减作用。30年生命周期碳排放强度为0.94 kg CO₂/m³径流总量控制量，说明LID设施在30年生命周期内控制的径流量越多，产生的碳排放量越少。碳减排效益为0.34 kgCO₂/元，具有较好的经济价值。     

基于海绵城市建设的公共建筑改造——以北京市通州文化馆和图书馆为例

以北京市通州文化馆和图书馆为例,探讨海绵城市建设方法,分析各技术措施在控制雨水年径流总量控制率和年径流污染削减率中的作用,实现对城市雨水的滞蓄、净化与回用的海绵城市建设源头控制的理念。     

城市广场“海绵化”设计案例——以南昌市新建区心怡广场改造为例

城市广场作为海绵城市的主要节点,海绵化设计具有十分重要的意义。以南昌市新建区心怡广场"海绵化"改造为例,用容积法计算出径流控制总量,合理划分了3个汇水分区,并在每个汇水分区布置了不同的海绵设计技术。通过增设植草沟、雨水花园、调蓄池可有效控制广场的径流总量,实现雨水的错峰排放。而在雨水花园和调蓄池设置溢流管,可满足暴雨重现期5年以上,多余的雨水径流可排入附近市政雨水管网中,最终实现"小雨循环利用,大雨不内涝"的目标。     

基于全生命周期的海绵设施雨洪管理成本与效益模拟研究

针对当前海绵城市建设的成本与效益问题,以江苏省某市的新建医疗中心二期工程为例展开研究。基于场地现状确定不同类型的海绵设施组合,使用SWMM对场地在不同降雨条件与不同海绵设施组合下的雨洪管理效果进行模拟,最后基于全生命周期进行成本与效益评价。结果表明：海绵设施可有效加强城市雨洪管理,可使峰值径流量减小53.32%~70.14%,使出水口流量减小6.67%~53.33%;不同海绵设施的雨洪控制能力和成本效益值与暴雨强度呈反比,其中基于透水下垫面的海绵设施的单位面积径流控制量与成本效益值均高于基于不透水下垫面的海绵设施。研究成果对于场地尺度下的海绵城市规划设计具有参考价值。     

基于HydroInfo的海绵城市建设效果分析——以天水市为例

合理设定海绵城市建设措施及规模是海绵城市科学规划设计的关键。径流总量控制作为海绵城市的刚性指标,是衡量海绵城市建设效果的关键标尺之一。以分析海绵城市建设预期效果为目标,以天水市为例,采用HydroInfo多维耦合降雨径流模型,将研究区剖分为10 902个三角形网格、5 748个计算节点,采用MUSCL途径提高离散精度,对海绵城市建设的径流总量控制进行定量计算和验证。结果表明:在设计降雨条件下,研究区域现状外排比例为81.2%,增设14%绿地和25%蓄水设施后,下渗、蓄水、外排比例分别为64.9%、20.1%、15%,可以实现渗蓄比例高于85%的径流总量控制目标;在20年一遇暴雨情景下,海绵城市建设后外排系数为43.9%,蓄存比例为12.8%,下渗比例可达30.5%,蓄滞水量由14.14万m~3增加到118.69万m~3;该海绵城市建设方案有效提升了研究区渗、滞、蓄水能力,降低了城市排水压力和内涝风险。研究成果为海绵城市规划和建设提供了实用方法。     

基于城市水文模型的海绵城市智慧管控

针对海绵城市智慧管控系统的建设,从调蓄设施智慧管控的角度,以萍乡市西门片区为案例,对海绵城市建成后的运行管理方式进行分析,研究基于城市水文模型的海绵城市智慧管控系统的作用,重点阐述了调蓄设施的智慧管控系统的建设和应用。结果表明:在30 a一遇2 h设计暴雨下,不同的调蓄设施起调点设置对地表径流量的控制有较大的影响,随着起调点的设置越靠后,地表径流总量控制率从66.6%减少至8.9%,峰值削减率从47.3%减少至20.8%;在两场雨峰位置不同的实际降雨的模拟情况中,采用不同的起调点策略可以更好的发挥工程效益,地表径流总量控制率分别是64.5%和82.6%,峰值削减率分别为52.1%和70.4%。对基于智慧管控系统的调蓄设施的优点和局限性做进一步的阐述和分析,对海绵城市智慧管控系统的几个关键问题进行初步探讨,包括分布式参数获取与数据库更新、易积水点的远程管控技术和风险预警技术等。研究成果对海绵城市建成后的城市水资源管理具有一定的参考意义。     

萍乡市海绵城市试点建设效果评价

基于萍乡市海绵城市试点建设实践,从年径流总量控制率、径流污染削减率、水安全保障三个方面对萍乡市的海绵城市试点建设进行了评估。结果表明：在萍乡市实施的32.98km2海绵城市建设试点范围内,试点区域年径流总量控制率达到76%,径流污染削减率达到海绵城市建设要求,84个积水点基本消除,试点建设效果显著,相关成功经验可为当前系统化全域推进海绵城市建设示范工作提供参考。     

海绵型公园雨水控制分析计算方法——以成都市活水公园为例

海绵城市建设中,为了实现对雨水控制的定量计算,若采用模型模拟需要详实的数据基础,推广起来存在诸多问题。本文以径流系数为主要分析手段,运用较为简便的方法对成都市活水公园进行海绵型公园改造前后的雨水控制各项指标做了定量计算,利用芝加哥雨型进行雨量分配,对改造前后公园外排水流量进行对比分析,结果表明进行海绵型公园改造后,5年一遇降雨外排水流量削峰率达74%,峰现时间延后25min。外排水流量径流系数为0.278,年径流总量控制率大于85%。对3年和5年重现期的雨水控制效果均较好。此计算方法可用于面积不大的海绵城市试点区域或海绵型公园的雨水控制计算,所需数据量小,操作性强,具有可重复性和实用价值。可对海绵城市建设中的雨水控制指标计算提供一定参考。     

海绵城市建设中若干水文学问题的研讨

针对海绵城市建设面临的问题和挑战,提出了以水循环为纽带、将城市暴雨-径流、水污染治理和城市生态绿地、湿地建设与市政建设(排水、排污)规划管理联系为一体的"城市水系统"的概念与方法。基于水文学原理,分析了目前海绵城市建设中最为关键、也是质疑较多的年径流总量控制率概念,指出现行的年径流总量控制率的计算实质是年降水总量控制率。如果回归到水文学概念,年径流总量控制率就必须与水文系统响应的增益因子,即径流系数建立内在的联系;需要研究径流系数并非常数,而是与土壤湿度、降水强度和下垫面组合的时变非线性理论问题。此外,对比分析了现行海绵城市建设低影响开发措施和改进后的年径流总量控制率之间的关系,深入剖析了"城市看海"发生的条件与风险。最后就海绵城市建设与规划的水文学基础亟待改进的方面:径流系数非线性、区分自然条件和城市化后的蓄水量变化的差别、考虑河湖水系调蓄和陆地蒸散发、与流域大海绵调控结合、风险管理等,进行了研讨,并提出了未来我国海绵城市建设的若干建议。     

多尺度海绵城市系统雨洪控制研究

雨水的开放性与流动性使城市洪涝灾害的产生具有多尺度特征,海绵城市系统中也存在多种规划建设层级与尺度,且各层级尺度下的规划建设内涵与雨洪控制目标各不相同。本文基于SWMM模型,以位于广州市的三个不同空间尺度区域(局域集水单元、城市汇水区、城区小流域)为研究对象,通过现状解析、海绵改造方案设计与模拟的方式,对不同尺度海绵系统雨洪控制措施的合理设置,以及实现城市排水治涝与海绵城市建设的综合控制目标进行系统性实例研究。研究结果表明：在小尺度海绵系统中应通过微观控制措施实现系统径流、出流要素控制,在中、大尺度海绵系统中应通过兼顾绿色与灰色基础设施、管渠与调蓄设施、源头与终端结合的控制措施,分别实现流量峰值的控制与积水情况的缓解。研究可为海绵城市的统筹规划建设及不同单一尺度区域的海绵城市规划设计与研究提供明晰的参考。     

加拿大雨水管理保障措施与典型城市雨水排放费制度研究

为保证我国城市雨水管理工作高效健康地进行和推动雨水排放费制度在我国施行,通过对加拿大雨水管理保障措施和雨水排放费实施进展进行调研,得出了加拿大采用的组织保障、法律保障、技术保障、经费保障、激励机制保障和公众参与保障等六个方面的雨水管理保障措施,以及目前加拿大所采用的统一费率制度、分类费率制度、不透水面积统一费率制度、住宅等效单元费率制度、径流系数与开发强度费率制度和独立住宅等效单元费率制度等六种主要雨水收费制度类型。对米西索加等典型城市雨水排放费的收费方式以及不同用地性质和建筑类型的收费方法进行了分析,并分析了不同类型的雨水排放费的补贴方法。在对加拿大典型城市雨水排放费和补贴制度实行效果分析的基础上,结合我国雨水管理工作实际情况,建议我国加强雨水排放费与补贴制度的计算方法与制度设计的研究工作,做好宣传与公众教育工作,并在部分海绵城市建设试点城市开展雨水排放费与补贴制度的试点探索工作。     

基于不同土地利用类型下的初期雨水径流污染特征分析与LID措施研究

探究初期雨水径流污染物在不同用地类型下的变化规律,对比分析海绵城市建设技术对径流污染的控制效果。首先对landsat 8卫星影像资料进行目视解译将天津市河西区解放南路郁江道研究区分为9类二级用地类型,之后根据土地利用类型划分结果和雨水管网资料建立SWMM水质模型并进行相关参数率定,最后模拟典型径流污染物悬浮固体(SS)的污染特征和低影响开发设施(LID)对其的削减效果。结果表明:不同土地利用类型和重现期下,径流污染物均呈现先增大后减小最后稳定在某一数值附近即初期雨水径流污染效应。采用渗透铺装和生物滞留池对径流SS拦截效果明显,但随着降雨强度增大,其处理能力逐渐达到饱和,处理效果不明显。     

基于水文控制目标的中小尺度海绵城市改造方案评价

为正确评价中小尺度低影响开发(LID)措施改造方案的水文控制效能,以重庆市秀山县海绵城市建设试点为例,将LID措施的生态、经济和社会效应具体量化为径流量控制、径流污染控制、建设成本、维护管理成本和径流利用效益等5个指标,构建了基于水文控制目标的LID措施评价体系,并利用暴雨管理模型(SWMM)对不同LID设施改造方案的暴雨径流水文过程进行了验证模拟。研究结果表明:现有LID措施因其规模占比过小且组合方式不合理而对暴雨径流的水文控制效果不佳,不满足75%年径流总量控制率目标,需进行扩容和组合优化;LID设施改造方案综合评价结果显示综合评分与径流总量控制率、峰值流量削减率等水文控制指标呈显著正相关,可直接作为中小尺度海绵城市改造方案评价。