北京未来科技城LID分块配置与径流削减效果监测

LID(Low Impact Development)完整流程包括:目标规划、配置设计、方案优选、施工建设、运行维护、效果监测以及评价改进。对于大尺度区域LID,可基于总体目标分解为不同子目标区域,并结合土地利用类型分为不同类型地块分块配置LID措施。以北京未来科技城为例,介绍了分区分块的LID配置方法,并对未来科技城LID效果开展降雨径流监测。结果表明,相比不采用LID措施情况,径流系数削减率可以达到78%;分析未来科技城雨水综合利用情况,雨水利用主要以入渗补给为主,综合利用率在85%以上。     

亚喀斯特林地野外模拟降雨条件下地表径流特征

以贵州省亚喀斯特地区为研究对象,通过人工模拟降雨实验的方法,分析不同降雨强度的地表径流效应特征,实验结果表明:降雨过程中任意时间段,雨强越大,地表径流量越大;降雨过程中,雨强为30 mm/h时的径流系数范围为0.0143~0.0407。雨强为75 mm/h时的径流系数范围为0.0093~0.0420。雨强为120 mm/h时的径流系数范围为0.0111~0.0435;侵蚀产沙随降雨历时变化的幅度较地表径流大,产沙量变化曲线呈现明显的不规则波动;雨强为30 mm/h时的产流时间是2.37 min,雨强为75 mm/h时是1.29 min,雨强为120 mm/h时是1.51 min;降雨结束时,累积地表径流量表现为雨强越大,累积地表径流量越大,即雨强为120mm/h时的累积地表径流量最大。以累积地表径流量算出的径流系数,表现为随着雨强的增加而逐渐减小。研究结果表明:在亚喀斯特地区,雨强不同导致地表径流特征不同。该实验结论可为亚喀斯特地区水土保持和生态保护建设等提供一定的理论参考。     

北京市房地产项目雨水径流的研究

房地产项目建设会形成4种不同类型的下垫面:不透水建筑物屋顶、硬化地面、透水型地面和绿地。国家相关标准与规范确定,4种下垫面面积占总面积的比重分别为24%、22.8%、28.2%、25%,据此对各自径流系数加权平均得出北京市房地产项目建设形成的下垫面的总的径流系数为0.60。同时对2006年-2011年6年间北京市的房地产项目的雨水径流量进行计算分析,结果表明,北京市房地产项目7月、8月份产流量最大;4种下垫面形成的雨水径流量顺序为:不透水建筑物屋顶>硬化地面>透水型地面>绿地。基于对房地产项目特点及其雨水径流特征考虑,房地产项目建设过程中,应注重透水铺装、集雨池、屋顶绿化和下凹式绿地等雨水收集与利用措施建设,加大雨水入渗与利用,缓解城市雨水管道排水压力。     

应用雨水计算器评价LID技术削减径流量潜力

以浙江省嘉兴市蒋水港作为研究对象,根据模拟区域的土壤类型、地形、降雨量、蒸发量以及土壤覆盖等基础数据,针对历史情景(2003年)、现状情景(2014年)和规划情景(全面实施LID后)利用雨水计算器进行雨水径流量模拟,用来评估LID措施对于削减径流量的潜力。研究结果表明,不透水面积由2003~2014年增加了12.25%,导致年径流量增加了125.99mm,年径流率增加11%,不透水面积的变化是产生径流的主要因素;规划全面实施LID情景较2014年情景,径流率减少20%,入渗率增加22%。LID设施对于30mm以下降雨所产生径流量的削减效果较好,而对于重现期5年以上的强降雨情形,其削减效果仍然有限;需要进一步提高LID设施的控制能力,必要时采用弃流、分流与存储等雨洪控制措施,减少极端暴雨灾害。     

南京市鼓楼区LID空间配置与雨洪调控效益研究

低影响开发(LID)能够实现源头径流控制,已成为缓解城市内涝的重要策略。以南京市鼓楼区为例,运用GIS和SWMM模型构建LID的空间配置方案,并在城市尺度上模拟分析5个降雨事件下LID组合方案的雨洪调控效应,最后基于费效比方法定量评价成本效益。结果表明:研究区LID的适建面积占总面积的16. 33%,其结果可为LID规划建设所参考; LID建设后地表径流系数平均可减少0. 26,但随降雨重现期的增加径流削减率总体呈递减趋势; LID的雨洪调控效应受诸多降雨特征及LID自身属性特性的多重交互影响;屋顶绿化+透水铺装组合的成本效益最好,包含生物滞留池的方案成本效益相对偏低,综合来看屋顶绿化+透水铺装+生物滞留池+植草沟方案建设潜力最大。研究结果可为城市尺度上LID的空间规划、海绵城市建设和城市雨洪管理提供决策参考和案例借鉴。     

基于SWMM模型的暴雨模拟与LID效果评价——以萍乡市示范区为例

随着城市的不断扩张,原有的生态环境被改变,城市中被用来蓄排水的天然"海绵体"遭到破坏。为了定量地评估LID措施对径流的控制效果,以萍乡市建设局试验区为例,通过研究芝加哥雨型和萍乡市的暴雨强度公式构建出不同重现期下萍乡市的降雨过程线。通过暴雨洪水管理模型(SWMM模型),模拟在不同暴雨重现期下试验区内增添LID措施前后对地表径流总量和水质的变化,分析其模拟效果。可知暴雨强度越大,LID组合措施对洪峰削减率越高,污染物的负荷总量也越大,且在LID措施下污染物的总负荷量相对于无LID措施的情景下明显较小。LID的设置对地表径流的水文和水质控制效果较为显著。既LID组合措施可以显著地提升区域的抗洪能力和去污能力,为萍乡海绵城市的建设效果提供依据和参考。     

梅溪流域城镇化进程对山前平原区洪涝过程的影响

为探究城镇化进程引起土地利用类型变化对山前平原区洪涝过程的影响,以梅溪流域下游平原区的洪濑镇为例,分析了2002—2018年梅溪流域上游山区和下游平原区的土地利用类型变化,并基于多情景数值模拟,研究了流域尺度内土地利用类型变化对山前平原区洪涝过程和地表淹没状况的影响。结果表明：随着梅溪流域耕地和林地面积减少、城镇建设用地增加,上游山区的径流系数和峰值流量均增大,下游山前平原区的淹没状况更加严重;上游山区的城镇建设用地增加使山区骤发洪水峰值流量增大、峰现时间提前,主要影响地表平均最大淹没水深和平均峰现时间;下游平原区的城镇建设用地增加使内涝发生的时间提前,主要影响地表平均淹没历时。     

Area proportion optimization of different LID facilities and effect of runoff pollution controlEI北大核心CSCD

为探究低影响开发（LID）设施对缓解城市洪涝灾害以及削减污染物负荷的效果，以淮南市某老旧小区为研究对象，基于SWMM模型构建了暴雨径流管理模型，分析了单项LID设施不同面积占比时的总成本效益，针对4种LID设施组合方案，模拟了不同设计降雨重现期的地表径流、排放口流量及污染负荷。结果表明：对于单项LID设施，占屋顶总面积45%的绿色屋顶、占不透水道路面积60%的渗透铺装和占绿地总面积10%的生物滞留设施总成本效益最高；不同LID设施组合均有较好的雨洪控制效果及污染物削减效果，但随着降雨量的增大，效果均有所减小。     

低影响开发措施的城市雨洪控制效果模拟

以广州市某小区为研究对象,根据实测降雨径流资料,结合现状排水管网,建立暴雨雨水管理模型(storm water management model,SWMM),模拟不同降雨条件下的产流与排水状况。基于SWMM的低影响开发(low impact development,LID)模块,模拟分析采用渗透铺装、下凹式绿地、雨水花园和LID组合方案对城市雨洪的控制作用。结果表明,采用渗透铺装、下凹式绿地和雨水花园等LID措施,洪峰流量和径流系数均明显降低,可有效缓解市政管网的排水压力,各种LID措施的雨洪控制效果在低重现期降雨时更为显著。其中雨水花园对径流系数和洪峰流量的削减效果最显著;LID组合措施对洪峰的削减和滞后作用较好;下凹式绿地和渗透铺装单独布设的雨洪控制效果一般。     

小城镇低影响开发雨洪控制效果模拟

选择山东营丘镇区为研究对象,运用SWMM软件结合镇区地形地势和土地利用现状对研究区域进行合理概化,参考潍坊市暴雨强度公式设计降雨模型,完成对确定及不确定性参数的设定,并基于径流系数法对不确定性参数进行校准,最后利用多场降雨对校准后的理想解集进行稳定性验证。同时,结合研究区所布设的低影响开发雨水综合蓄集利用系统,完成对其低影响开发(LID)措施参数的设定,最终实现对研究区在不同重现期(1a、3a、10a)下有无LID设施时的水量及水质情况的模拟。结果表明,LID措施对径流总量、径流系数、峰现时间、峰值流量和TSS排放负荷等方面的控制效果显著,且LID措施在重现期较小的降雨情景中对地表径流的滞纳效果更明显。     

城市地面产流的试验研究

采用室内模拟降雨试验，对各种城市地面，如土地面，草地，混凝土地面及其多种组合的产流特性作了系统试验，分析了降雨强度与历时，土壤湿度与密实度，地面覆盖，不透水面积比例与位置等因素对径流系数和产流过程的影响，为城市水文规律的研究和模拟计算了提供了可靠依据。     

中小城市排水系统排水能力和内涝特性分析——以涡阳县为例

随着城市化进程的加快,城区不透水面积逐渐增加,大多数中小城市的排水管网建设标准相对滞后,中小城市面临严重的内涝风险,研究城区产汇流特性对于城市内涝防治具有十分重要的意义。本文以涡阳县南城区为研究对象,首先利用临近地区水文资料、高精度的遥感影像和DEM共享数据,借助ArcGIS平台和SWMM开源软件,通过综合径流系数法对模型进行率定,并从综合径流系数、降雨径流产汇流关系和实测降雨产生的积水深度对模型进行验证,分析研究区典型暴雨下的管网满管和积水情况,评估排水系统的排水能力和城区的内涝风险。然后,对内涝严重区域进行有针对性的内涝分析,并分析低影响开发措施对城区内涝的影响。结果表明:(1)排水系统在暴雨降雨重现期0.5a及以下,基本可以满足排涝要求;排水系统在暴雨降雨重现期1a及以上,均不能满足排涝要求。(2)低影响措施对城区内涝有很好的缓解作用。该研究方法可为资料缺乏地区,尤其是中小城市内涝分析和防洪减灾提供参考。     

快速城市化条件下基于SLEUTH-SWAT模型的济南市水文响应分析

为更好地反映快速城市化未来长期的区域水文响应,以济南市为例,利用2000年、2005年、2010年、2015年土地利用、道路演变等数据,驱动SLEUTH模型对快速城市化进行了模拟和合理预测,生成了2020年、2030年土地利用数据。以此作为输入数据,运用SWAT模型定量分析了快速城市化和气候变化对径流、蒸发等水文要素的影响。结果表明:未来济南市仍有大量耕地转化为城市用地,2030年城市面积将达到640 km~2。不考虑气候变化,总径流和地表径流将分别增加4%和12.5%,蒸发和下渗分别减少0.78%和2.51%,核心城市化子流域地表径流将增加40%以上。依据年降雨量选取了平水、极丰和极枯三种降水情景,极枯和极丰情景下2030年济南市地表径流深分别为15.02 mm和101.44 mm,极丰情景下重点城区径流深可达300 mm以上。建议未来济南市核心城区加强防洪管理,重点防范城市内涝及洪水灾害。     

Optimal Design of LIDs in Urban Stormwater Systems Using a Harmony-Search Decision Support System

During the last years, climate changes and urbanization are causing huge urban pluvial flood events in many countries in the world, driving to both develop and apply effective and innovative approaches for the design and management of urban stormwater systems. The gradual urbanization is provoking the increase of impervious surfaces and, consequently, of surface runoff and velocity and the reduction of concentration times of watersheds, both increasing soil erosion and worsening the water quality as a consequence of the intensive contamination. In this field, Low Impact Development (LID) practices for urban runoff control can be intended as an effective approach to both improve the urban resilience against the flooding risk and assure environmental interventions to adequate the urban stormwater systems to both climate and land use changes. In this paper, a Decision Support System (DSS) for the optimal design of LIDs in urban watershed is presented and discussed. The procedure is tested on Fuorigrotta (IT) and Ponticelli (IT) urban watersheds, with the aim of assessing the effectiveness of LIDs application in reducing both the flooded and conveyed volumes, at the expense of cost-effective solutions.     

沩水流域中上游径流对不透水面扩张的响应

为研究径流对不透水面扩张的响应,通过建立沩水流域中上游HSPF模型,构建研究区2000-2015年不透水面扩张情景,探究该区域径流对不透水面扩张的响应。结果表明:HSPF模型月流量模拟精度较高,在本研究区有良好的适用性;在2000-2015年研究区不透水面扩张情景下,研究区不透水面扩张会引起年径流深小幅增长,不透水面扩张对枯水期径流深的影响大于对汛期径流深的影响,且不透水面扩张对枯水年径流深的影响最大,平水年次之,丰水年最小;相较于整个研究区,主城区与研究区不透水面扩张对径流深的影响在趋势上是一致的,但是主城区的影响程度比研究区大。     

不同LID设施组合对区域雨洪控制效果的影响模拟

为研究不同LID设施组合对区域雨洪控制效果的影响,以南京市雨花台区一区域为研究区构建了暴雨径流管理模型,在模型中分别设定4种LID设施组合来模拟分析研究区2年一遇、3年一遇、5年一遇、10年一遇降雨条件下的地表径流、排水管网溢流及污染物排放情况。结果表明:不同LID设施组合对研究区均有减小径流量、缓解节点溢流和削减污染物排放量的作用,但随着降雨重现期的增大,对雨洪控制效果降低;以绿色屋顶和透水铺装为主,加以适当比例生物滞留设施和雨水花园的LID设施组合对研究区的雨洪控制效果较好。     

Evaluating Retention Capacity of Infiltration Rain Gardens and Their Potential Effect on Urban Stormwater Management in the Sub-Humid Loess Region of China

Recognized as an effective low impact development (LID) practice, rain gardens have been widely advocated to be built with urban landscaping for stormwater runoff reduction through the retention and infiltration processes; but the field performance and regional effect of rain gardens have not been thoroughly investigated. In this paper, we presented a four-year monitoring study on the performance of a rain garden on stormwater retention; hydrological models were proposed to predict the potential effect of rain gardens on runoff reduction under different storms and the future urban development scenarios. The experimental rain garden was constructed in a sub-humid loess region in Xi’an, China; it has a contributing area ratio of 20:1 and depth of 15 cm. During the study period, we observed 28 large storm events, but only 5 of them caused overflow from the rain garden. The flow reduction rate for the overflow events ranged from 77 to 94 %. The runoff coefficient from the contributing area (RC) was reduced to less than 0.02 on annual basis, and 0.008 over the four years average. Field observations also showed that infiltration rate remained stable during the operation period. The predictions based on the future landuse and storm variability of the study area showed that by converting a small fraction of the city land area into rain gardens, the negative hydrological effect from expansion of impervious area can be reduced significantly. The challenge, however, lies in how to plan and build rain gardens as an integral part of the urban landscape.     

基于SWMM的城市洪水内涝模型研究

城市化程度的提高,直接改变了城市暴雨径流形成条件,使其雨洪运动特性发生了较大变化,城市防洪排涝问题日益严峻。文章以SWMM模型为基础,结合澳门大学横琴岛校区的实际资料模拟地面的溢流过程,并对造成溢流的可能原因地面不透水面积所占比例、管道粗糙度和管径进行量化分析比较,为城市土地规划利用和排水管网设计提供依据,有效减轻城市洪水内涝灾害。