海绵城市建设背景、争论、定位与实证分析

全球气候变化和快速城市化改变了自然水循环过程,城市水问题越来越突出。21世纪以来,不少城市遭受了严重内涝,推动了我国海绵城市建设。但是,城市内涝问题复杂,相关政策、标准一直处在不断完善的过程中,对海绵城市的建设效益存在诸多争论。剖析了海绵城市建设相关的文件精神与规程规范,对海绵城市功能定位进行了解读;并结合南昌市凤凰洲片区的洪涝情景模拟,分别对低影响开发（Low Impact Development,LID）设施与调蓄的径流峰值控制效果进行了实证分析。主要结论有：海绵城市建设由最初的“通过落实LID措施,助力城市内涝防治能力的提升”逐渐转变到“基于‘源头减排、管网排放、蓄排并举、超标应急’的理念,系统构建城市排水防涝工程体系”。对于南方丰水地区,城市内涝防治的重点在于“排”与“蓄”,城市雨水管渠系统的达标建设与超标雨水径流排放系统的布局依然重要。     

城市道路雨水排放系统构建及要点研究

传统城市道路雨水排放系统局限于道路雨水管道单一设施,无法适应当下缓解城市内涝、控制面源污染等需求.提出由低影响开发子系统、雨水管渠子系统和道路行泄通道子系统组成的城市道路雨水排放系统,明确子系统的衔接关系及对应的设计标准.在此基础上,重点研究道路行泄通道子系统规划设计的要点和方法.     

海绵城市设施与雨水管道提标调蓄设施的容积换算方法研究

提高雨水管渠设计重现期是应对城市内涝的重要措施,然而城市建成区难以实现雨水管道大规模翻建.海绵城市建设可削减径流总量和径流峰值,提高管网排水能力.以上海市中心城区典型排水系统为例,定量分析了海绵城市设施对排水系统提标的贡献,提出海绵城市设施与提标调蓄设施的容积换算方法.     

已建小区海绵化改造工程中排水与雨洪控制耦合设计研究

以青岛市海绵城市建设试点示范项目H小区海绵化改造工程设计为例,针对已建小区排水与雨洪控制系统现状,通过两者之间耦合设计进行海绵化改造,以源头减排径流控制措施提高排水与防涝标准,设置超标雨水行泄通道,通过客水导流提高防洪标准;通过细分排水子分区,研究分析实际蓄水量与设计调蓄容量的偏差以及各子分区之间的不平衡的主要原因是部分分区和分区中部分地表径流无法汇入LID,并设置截留、引流等措施引入调蓄池或附近的LID设施,串联转输消纳各分区和子分区之间不平衡的地表径流量。项目通过两个雨季一年多的运行效果良好,为已建小区雨水排放系统升级以及雨洪控制系统的设计积累一定的经验。     

海绵机场LID设施雨水循环可视化模型构建

近年来，极端暴雨频发，给机场的安全运行带来极大挑战。为降低机场建设对生态环境的影响，低影响开发海绵机场建设理念受到越来越多关注。首先根据机场安全运行、净空、鸟击防范等要求，进行了海绵机场雨水循环模型设计。为了更直观展示海绵机场LID设施雨水径流循环过程，借助3DsMax、草图大师等三维建模软件，以适合海绵机场建设的LID设施为例，进行LID设施的三维可视化雨水循环模型构建。研究结果可直观展示海绵机场LID设施的雨水径流循环过程，大大提高海绵机场LID设施的三维可视化水平，有利于提升海绵机场的设计和管理运行水平。这为海绵机场的规划建设提供了参考。     

海绵机场低影响开发设施设计及效果评价

根据国内外海绵城市、海绵机场建设理论与成效,探讨了海绵机场建设的原则和目标,针对我国不同分区的实际情况设计了适宜不同地区机场的低影响开发（LID）设施,并以某机场为例,基于SWMM模型验证LID设施的雨洪控制效果。结果表明：建设LID设施后,机场径流总量削减率和峰值流量削减率最大分别为74.0%、51.0%,峰现时间最多延迟16 min;机场飞行区在增设LID设施后溢流节点数减少13.1%,超载管段数量减少20.4%;机场停车场在增设LID设施后溢流节点数减少了6.3%,超载管段数量减少了10.0%;管段最大积水深度减幅为68%,最大流量减幅达63%。机场规划建设LID设施对雨水径流、峰值流量控制效果显著,降低了机场雨水管网系统排水压力的同时,对机场防洪排涝也具有重要意义。     

北京奥林匹克公园中心区雨水排放系统设计

由于规划用地内大面积设置雨洪利用设施,在雨洪利用设施设计标准范围内的雨水不允许排放,奥林匹克公园中心区雨水排放系统仅为超雨洪利用标准的道路广场以及休闲花园绿地内人行道等地面径流雨水的排放系统。因此,中心区雨水排放系统的雨量设计参数力求与雨洪利用设计标准配套,雨水收集系统的设计按照溢流排水的原则开发并采用了多项新型雨水的收集设施。中心区内景观道路与市政道路交织,包括多条机动车道,赛时,庆典广场等将会停放新闻采访等重型车辆。因此在管材、喾井的选型及管道开槽、基础、回填等方面采用了市政管线的做法,并采用了相关的市政施工规范及标准。     

源头雨水控制项目外排雨水的水力计算

源头雨水控制项目中外排雨水管道的设计流量及水力计算,应考虑雨水控制设施对雨水径流的折损作用,否则会产生诸多弊端。雨水管道起点集水时间为上游雨水控制系统的降雨历时,可取15min;外排雨水的径流系数应为下垫面径流总量扣减有效截留雨量后与下垫面降雨总量之比;有效截留雨水量应根据蓄(储)水设施的有效容积、汇水面积、日径流量、日渗透量、3日回用雨水量进行水力平衡计算确定。     

针对人工海岛的低影响开发建设方案研究

为了研究人工海岛地区低影响开发(LID)方案设计对削减径流污染的效果和通过设置不同的LID设施增大雨水下渗从而降低土壤盐分的影响,利用暴雨径流管理模型SWMM,设计不同目标导向的LID方案。通过SWMM模型中的水质模块分析研究径流污染削减效果,通过建立SWMM模型模拟后的雨水下渗量与地下水潜水层下层水位之间的函数关系对模型中的压盐效果进行分析。结果表明,应根据LID设施的适建范围充分利用各类用地。绿色屋顶对屋面径流污染具有较好的削减作用,生态草沟对道路径流污染有较好削减作用,透水铺装增加雨水下渗以及压盐效果最优,另外设置具有错峰排水功能的雨水罐可取得较好的下渗效果,旨在为人工海岛雨水资源利用规划提供决策依据。     

基于SWMM模型的西安地铁停车场海绵城市建设效果模拟

通过海绵城市建设缓解西北地区地铁停车场雨水利用不充分问题,实现地铁停车场园区雨水的渗透和净化,促进雨水资源回收利用.以西安市鱼化寨地铁停车场为研究对象,基于暴雨洪水管理软件SWMM构建模型,模拟分析海绵城市理念下利用LID设施进行改造与传统模式开发条件下雨水径流变化以及污染物负荷控制效果.结果 表明对比改造之前,海绵城...     

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LID和雨水链的海绵城市微观细胞设计

针对海绵城市微观尺度的高校校园海绵细胞的设计问题,基于LID(低影响开发)理念,确保海绵细胞设计前后场地的洪峰出现时间、径流峰值、径流时间等城市水文要素不发生改变,原场地地质、地形不发生大的改变,植被尽量使用本土植物;引入英国雨水链理念,确保雨水从降落后到被利用整个管理链条科学合理,在关键措施选配中优先使用预防控制和源头控制措施,优先使用生态入渗措施,确保其中的每个环节设计得当。根据黄河水利职业技术学院海绵细胞模型计算结果,降雨历时在120 min时渗透设施的积水量达到峰值34.97 m~3,结合校园场地、建筑物的分布及特点,设计了包含"渗、滞、蓄、净、用、排"等21种关键措施的"水之川"海绵细胞,并对该设计方案进行雨水控制效果检验,场地雨水控制及利用率为88%,满足开封市所在全国年径流总量控制率区域划分图中Ⅲ区的要求。     

城市暴雨内涝防控与海绵城市建设辨析

海绵城市建设一经提出就质疑声不断,为健康有序地推进海绵城市建设,对城市暴雨内涝防控与海绵城市建设的关系进行了讨论。论述了城市暴雨内涝成因,提出了城市暴雨内涝防控的工程措施和非工程措施,探讨了城市暴雨内涝监测预警技术。介绍了海绵城市概念和内涵,重点探讨了城市暴雨内涝防控与海绵城市建设两者关系,只有在成功地构建起源头径流控制系统、城市雨水管渠系统、超标雨水径流排放系统及城市水利防洪系统等城市雨洪管理四大子系统的基础上,才能有望解决城市内涝灾害问题。     

低影响开发设施对污染物削减效果的评估

近年来,海绵城市已成为国家城市建设的新模式,其中低影响开发(Low Impact Development,LID)通过分散的、小规模的源头控制来暴雨所产生的径流和污染,已经成为我国海绵城市建设的关键技术之一。然而现阶段对LID设施在实际建设后的污染削减效果评估的研究十分有限,选取了国家首批海绵城市建设试点城市的一个典型LID设施雨水花园,对其在5次非连续降雨过程中进出口雨水进行重复采样,检测水样的污染物浓度(氨氮浓度以及COD浓度),并对检测结果进行统计分析,结果表明:雨水花园设施能有效削减雨水中的氨氮浓度和COD浓度,其削减率分别为44.5%和47.2%能够达到净化雨水的目的,满足海绵城市的建设需求,为海绵城市的低影响开发(LID)雨水系统的建设提供了数据依据。     

北京海绵城市雨水措施效益评估方法及案例分析

近年来,我国开始推动以LID理念为代表的海绵城市建设,通过布置分散式小型雨水集蓄利用技术措施,使城市地表径流过程尽可能接近于自然过程。针对海绵城市雨水措施效益评估问题,从经济、环境和社会3个方面进行分析。建立雨水措施效益评估体系,并基于多目标函数模型对5种典型北京城市建设项目雨水集蓄利用措施配置模式综合效益开展定量分析,对丰富城市水资源管理内涵及指导海绵城市建设具有重要的现实意义。     

基于LID模式的雨水管控能力模拟与综合效益评估

海绵城市的建设理念是在保证城市能够合理排水除涝的前提下,尽可能地实现雨水在城市区域的渗透、蓄存和净化,促进雨水资源的循环利用和生态环境的保护。以山东省临沂市兰山区东关片区B区某地块作为研究区域,运用SWMM模型模拟该区域处于低影响开发前和3种不同LID组合方案下对雨水水量和水质净化的管控能力;然后采用层次分析法评估体系对其综合径流系数、峰值削减率、峰现延迟时间、污染物负荷削减率和LID设施建设造价成本等多效益指标进行综合量化评价,最终得出组合方案1为该研究区域最优的设计方案,其综合效益最佳。研究结果可为临沂市在旧城改造建设过程中进行海绵城市LID设施方案的选择提供借鉴。     

基于模型的城市雨水系统改造规划方法——以北京奥林匹克公园地区为例

针对城市雨水系统的改造问题,分析了其改造的可能方式;在此分析的基础上,提出了基于模型的城市雨水系统改造规划的编制方法,该方法主要包括:城市雨水系统模型建立、雨水系统改造标准确定、现状雨水管道最大排水能力分析、雨水系统改造工程方案和实施效果评估;最后,以北京奥运奥林匹园地区为例进行了雨水系统改造的案例分析.     

基于海绵城市理念的屋面雨水源头调控技术探讨

为加大城市径流雨水源头减排的刚性约束、减轻城市排水系统压力和增强城市防涝能力,基于海绵城市倡导的雨水就地积存、渗透等理念,本文针对屋面雨水位置水头大、集水效率高的特点,提出利用滑轮组原理对重力流雨水过程自动弃流与收集、利用多种传感器技术以及单片机原理对雨水智能洁净收集与涵养地下水等屋面雨水源头调控技术,通过分析雨水收集过程和涵养地下水过程,论证了调控技术的可行性。同时,分析了利用绿色屋顶系统滞留雨水技术,并归纳出绿色屋顶的施工工艺流程。屋面雨水源头减排与调控方法研究为指导海绵城市建设、提高城市防涝和防灾减灾能力提供技术支撑。     

低影响发展的雨水资源管理调控技术研究进展

低影响发展雨水管理策略LID (Low Impact Development)作为新兴的雨水资源调控设计策略,与传统的雨水控制利用方法相比,采取源头和终端处置与排放措施来实现雨水径流控制、内涝控制、雨水资源化利用及生态环境保护等,可以有效解决以往传统雨水资源排放、输送系统所带来的问题.LID加传统技术将是缓解我国城市洪涝、控制径流污染、高效利用雨水资源及改善城市生态环境的有效途径.     

基于LID理念的海绵校园建设模式研究 ——以天津农学院为例

基于海绵校园建设的提出,在微观层面上对海绵城市理论进行积极探索,通过校园内雨天积水治理与校园景观建设相结合,进行海绵校园的系统规划设计.以天津农学院为例,旨在通过雨水花园、绿色屋顶、下凹式绿地等LID技术手段,结合天津农学院地表排水区实际情况,对校园道路、停车场、建筑、运动场等进行规划设计,控制校园内的地表径流,解决校...