基于XPDrainage模型小区尺度海绵措施径流减控效果评估

针对建筑小区尺度海绵措施的径流减控效果实际应用问题,选取北京城市京水小区为研究区域,应用XPDrainage构建水文水力学模型,通过海绵措施改造情景设置与模拟,系统分析调蓄池、下凹式绿地和透水铺装等3种典型海绵措施的径流减控效果。结果表明:洪峰减控效果为下凹式绿地调蓄池透水铺装,径流量减控效果为调蓄池下凹绿地透水铺装,各类海绵措施对10年一遇以下重现期降雨径流的削减延迟效果较好,当降雨重现期达到10年一遇及以上时,径流量和洪峰流量削减比例不同程度降低,对于高重现期降雨蓄滞效果不显著,研究结果可为北京城市小区海绵措施改造提供重要的参考价值。     

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。     

雨水利用对城市住宅小区外排径流消减效果研究

分析了城市住宅小区开展透水地面铺装后在不同降雨强度下的径流系数。研究了不同透水铺装比例对小区外排径流系数的影响。研究表明,住宅小区透水铺装地面的径流系数随着降雨重现期的增大、降雨历时的增加而增大;住宅小区透水铺装地面面积比例的增加,将降低小区外排径流系数。     

基于Hydrus-1D模型的LID措施雨水径流控制效应研究

为探究LID措施在不同工况下的雨水径流控制效应,选取生物滞留池、下凹式绿地及透水铺装为研究对象,构建Hydrus-1D模型来模拟分析其雨水径流控制效应。结果表明：生物滞留池的径流量削减率与汇水面积比和蓄水层厚度为正线性相关关系,与种植土厚度(20～40 cm)为负线性相关关系;下凹式绿地的径流量削减率与汇水面积比、雨水口高度和种植土厚度为正线性相关关系;透水铺装的径流量削减率与降雨历时和透水砖渗透系数为正相关关系,与雨峰系数为负相关关系。建议生物滞留池的蓄水层厚度取值为30 cm、种植土厚度取值为30 cm;建议下凹式绿地的汇水面积比不小于15%、雨水口高度取值为10 cm、种植土厚度取值为30 cm;当透水砖渗透系数大于0.291 cm/min时,透水铺装产生的雨水径流较少。     

基于SWMM模型的不同LID设施对雨洪控制效果模拟分析

为了研究适宜三亚的低影响开发(LID)措施,以三亚市某采用低影响开发建设小区为研究对象,运用SWMM构建模型模拟某子汇水区域采用下凹式绿地、透水铺装和植草格等3种不同LID设施下,遭受不同暴雨重现期下的径流过程,评估3种LID设施对雨洪的削减效果。分析结果表明,低重现期降雨条件下,下凹式绿地对雨洪控制效果较为明显,可充分发挥其对雨水滞留调蓄功能。当然,仅依靠下凹式绿地进行雨洪管理势必对小区的景观园林统筹规划带来困难;因此在实际海绵城市设计中,需要采取多种LID措施并举方式实现对年径流总量控制率的控制。     

小区低影响开发方案优选研究

为缓解城市内涝问题，从海绵城市角度出发，比较量化不同LID组合的效益。针对北京市的一个小区项目，利用暴雨管理模型(SWMM)以及层次分析法(AHP),分析了包含不同布置比例的生物滞留设施、草地、下沉式绿地、透水路面和蓄水池的3种方案。其中方案三在满足年总径流减少75%的条件下，提升了研究区雨水利用能力并且改善了景观效果。研究实现了不同LID设施的比例优选、综合效益优选，对促进海绵城市的发展进步具有参考意义。     

基于SWMM的银川市金凤区雨洪模拟及LID效果评估

针对城市内涝及非点源污染问题,从海绵城市建设的角度出发,以银川市金凤区作为研究区域,采用SWMM建立雨洪模型,选取设计雨峰系数为0.4的5种降雨重现期和降雨重现期为0.5 a的4种雨峰系数共9场降雨,评估研究区在下凹式绿地、透水铺装、雨水花园、下凹式绿地组合透水铺装及雨水花园组合透水铺装5种LID方案下对径流及4种污染物的控制效果。模拟结果表明：随着重现期的增大,5种方案的径流控制率及污染物负荷削减率均有所减小;下凹式绿地组合透水铺装方案的削减效果最为显著,重现期为0.5~5 a时,该方案径流控制率均大于65%,污染物负荷削减率均大于45%;重现期为10 a时,径流控制率及TSS、COD、TP与TN负荷削减率分别为61.38%、42.86%、58.23%、44.03%和55.95%;重现期为0.5 a时,随着雨峰系数的增大,5种LID方案的径流控制率及污染物负荷削减率的变化均不明显。LID方案对中小重现期降雨有较好的控制效果,但因组合方案各措施间受到相互作用及不透水面积等因素的影响,并未达到“1+1>2”的叠加效应,最优方案还需深入研究。     

低影响开发模式下城市雨洪控制效果模拟研究

由于贵安新区作为国家第一批海绵城市试点,对我国西南地区的其他城市有非常好的借鉴作用。本文以贵安新区示范区为研究对象,构建暴雨洪水管理模型(SWMM),并根据贵安新区海绵城市建设相关规划,结合研究区下垫面特征,在不同重现期降水情景下设计7种LID措施组合情景并进行相应的模拟与分析,评估不同LID措施组合对雨洪控制的效果,寻求最优LID措施组合。结果表明:LID措施组合方案的雨洪控制效果均优于单一LID措施,其中下凹式绿地+透水铺装组合措施对高频暴雨和低频暴雨的洪峰流量削减率高达67.2%和44.5%,延缓洪水峰现时间,可以很好地发挥雨洪控制作用,增加雨洪资源的利用量。结合径流系数控制效果,下凹式绿地+透水铺装组合的造价可以降低60.3%,综合考虑水文效应与经济效应,得到贵安新区LID措施的最优配置为:下凹式绿地+透水铺装。以上结果可为贵安新区的城市雨洪管理及海绵城市建设提供相应的理论支撑。     

基于SWMM的海绵校园径流控制效果评估——以萍乡市北星小学为例

为了研究海绵校园LID措施的径流控制效果,以萍乡市北星小学的改造项目为例,利用萍乡市暴雨强度公式计算各个重现期的设计降雨,借助雨洪管理模型(SWMM),构建LID改造前后的降雨-径流模型,模拟不同设计降雨条件下校园内分别采用组合LID及单独布设LID措施的径流控制效果,以及透水路面堵塞情形下的径流控制效果。结果表明:校园海绵化改造后,年径流总量控制率达到75%,污染物削减率在60%左右,排放口流量峰值时刻延后7～10 min;三种LID措施对校园径流量削减的贡献度排序为透水铺装下沉式树池下沉式绿地,对污染物削减的贡献度排序为下沉式绿地下沉式树池透水铺装;透水路面堵塞对径流控制效果的影响在降雨重现期30a时显著增大。通过对结果分析,设计方案下的海绵校园径流控制效果均达到预期目标,对一般的小范围海绵校园进行LID改造具有一定的参考价值。     

北京四中房山分校雨水控制与利用实例分析

北京四中房山分校位于房山区泄洪道内,场地周边2/3的区域均低于市政道路标高,设计中采用分区域调蓄排放系统保证防洪排涝标准;并将收集处理后的雨水回用于绿化灌溉系统,室外场地设计过程中采用了透水铺装、下凹绿地等措施,较好的发挥了雨水的调蓄控制与利用的效果。     

低影响开发措施的内涝削减效果研究——以济南市海绵试点区为例

本文使用中国水利水电科学研究院自主研发的洪涝仿真模型和洪水风险分析软件(FRAS)对低影响开发(LID)措施的内涝削减效果进行研究。在洪水风险分析软件原降雨产流模型中增加了SCS法,与地面二维水力学模型实时耦合,更精细地反映了LID措施的产汇流过程。结果表明:(1)在5、10和20年一遇24h设计暴雨条件下,LID组合措施在试点区、小流域和街区3个尺度上均能一定程度削减内涝面积,也能在流域尺度上削减径流总量和洪峰流量。措施在5年一遇降雨下内涝削减效果最为显著,径流总量和洪峰流量削减率分别达6.5%和9.7%,在措施布设较为密集的街区内涝面积削减率达48.96%;(2)10年一遇24 h设计暴雨条件下,流域尺度上单项LID措施内涝削减效果各有特点。各措施对积水量的削减效果在降雨过程中均呈先增大后减小的趋势,措施对内涝面积的削减效果排序为下沉绿地透水路面绿色屋顶;(3)措施内涝削减效果与措施类型、措施规模、地形、下垫面条件和措施布设位置密切相关,低影响开发设计时应利用水文水力学模型进行多种方案的模拟分析,合理设置LID措施。     

基于海绵城市建设理念的圩垸地区城市排涝主要设计参数优化方法

针对圩垸地区的城市排涝问题,基于海绵城市建设理念,以城市圩区排蓄工程总费用现值最小为目标函数,以海绵城市建设标准下的泵站外排能力、排涝设计标准下的泵站外排能力与圩内水面率和下沉式绿地率等排涝主要参数的关系、城市生态需水量等为约束条件,以泵站外排能力、水面率、下沉式绿地率、透水铺装率等为决策变量,构建非线性数学模型,采用罚函数法进行求解。对常州市新北区北部新城高铁片区排蓄工程进行了实例分析,得出排涝流量为61.28 m³/s、水面率为11.97%、下沉式绿地率为51.77%、透水铺装率为15.00%的优化方案,取得了良好效果,为圩垸地区城市排涝主要设计参数优化提供了一条新的途径。     

下凹式绿地和蓄水池对城市型洪水的影响

以北京市奥林匹克公园为研究区,采用美国环保局开发的SWMM(Storm Water Management Model),对研究区内下凹式绿地和蓄水池两种措施条件下排水管道主要断面洪峰流量的变化进行了计算分析.计算结果表明,下凹式绿地和蓄水池可以有效地削减洪峰,推迟峰现时刻,减小径流系数,从而增加雨洪资源利用量.     

Investigation on the lateral anti-seepage capacity of a vertical soil sand layer (VSSL) in a sunken lawn

The use of a sunken lawn is an emerging Low Impact Development (LID) technique to effectively control storm runoffs. However, the random infiltration of rainwater that occurs due to the construction of a sunken lawn in an area of collapsible loess seriously threatens the safety of buildings around it. Setting up a vertical soil sand layer (VSSL) structure next to a sunken lawn as an anti-permeate method has been proposed in this study. To analyze the lateral anti-seepage effects of a VSSL, a sunken lawn model around a building was established based on soil physical parameters, and water seepage in the sunken lawn was investigated using a infiltration experiment and HYDRUS-2D software. The results show that the anti-seepage effects of a VSSL can significantly reduce the average wetting front migration length and water content at the observation points behind the sand layer. The Nash-Sutcliff Efficiency (NSE) index was used to evaluate the accuracy and reliability of the HYDRUS-2D model. The values of the NSE index obtained were greater than 0.82 (varied between 0.82 and 0.98) which confirmed the applicability of the HYDRUS-2D software in accurately describing the hydraulic behavior of the lateral anti-seepage effects of the VSSL in a sunken lawn. Simulation infiltration tests showed that, on the side of the VSSL, the wetting front migration length was reduced by 55.5% on average, and the water content of the observation points behind the sand layer was reduced by 40.5%, increasing the stability of the loess around the building infrastructure. The results are of value in practical applications, such as for devising engineering or non-engineering measures to avoid loess collapsibility around sunken lawns.     

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。     

Study of the water budget of streets: experimentation and modelling.

The study of two stretches of street during 38 months has been performed to analyze the hydrological behavior of streets during rain events. The results show that runoff coefficients are very variable and runoff losses may be important. In order to better understand this behavior, a physically based model has been used. This model, BiL, combines a porous media flow module with a surface runoff module. The lateral runoff transfer in the lateral gutter is approximated by the Muskingum model. Evaporation is simulated by an adaptation of the Penman method. A sensitivity study shows that the model is mainly sensitive to saturated hydraulic conductivity of the asphalt pavement and to the storage capacity. The comparison of simulated and observed data gives good results for the runoff outflow at a 3 minutes time step. Nevertheless, the simulation results are less encouraging for the runoff coefficient. This study of the water budget of two street stretches during a time period of 38 months indicates that the infiltration and evaporation represent between 20 and 30% of rain.     

基于SWMM的透水性路面水文效应分析

LID(Low Impact Development,低影响发展)雨洪调控措施对消减城市洪峰流量,改善生态环境具有重要的意义。透水性路面通过快速入渗径流及减少区域不透水性比例,从而达到消减洪峰的作用。利用SWMM(Storm WaterManagement Model,暴雨洪水管理模型)模拟软件,分别模拟了城市发展前(天然状态下)、发展后无调控措施(普通混凝土路面)及发展后利用透水性路面对2年、10年及100年设计暴雨进行调控的径流过程。模拟结果显示,城市化进程显著增大了洪峰流量,缩短了径流持续时间,透水性路面在消减洪峰流量和洪量方面具有显著的作用。     

渗透铺装对降雨径流水文水质调控效果分析

以宜兴市海绵城市示范区域为研究对象,通过SWMM软件对研究区域概化、建模,根据实际监测数据对模型真实度进行验证。模拟了重现期分别为3a、5a、10a、15a、50a、100a暴雨强度下渗透铺装对降雨地表径流产生的水文、水质效果,并分析渗透铺装对城市雨水系统生态性的影响。结果表明:采用渗透铺装对降雨径流量的削减可达19.74%,径流系数平均降低21.93%,径流削减作用总体随降雨强度增大而增大,但增幅较小,调控效果较为显著且稳定。对常规污染物负荷(SS、COD、TN、TP)可分别减少24.12%、23.79%、22.81%、21.90%,削减作用明显,且对径流量及负荷浓度峰现时间产生一定迟滞效果。研究对渗透铺装的效果进行科学评价,可对工程设计提供一定参考意见。