城市排水系统韧性评估研究进展

【目的】对城市排水系统进行韧性评估,可以了解系统的性能水平,为系统优化提供基础和依据,从而更好的利用地区现有设施的排水能力。【方法】在梳理城市排水系统韧性概念、发展和应用的基础上,从评估情景、评估指标、评估对象和评估方法四个视角系统总结了城市排水系统韧性评估的研究现状,并提出了目前城市排水系统韧性评估存在的不足之处和未来研究方向。【结果】城市排水系统不仅要应对正常降雨情况,还要适应极端天气条件和未来不可预见的干扰。研究表明,除了气候变化、极端降雨导致水力过载的外部荷载,城市复杂的排水网络面临着越来越多的挑战,如由短期偶发性事件(管道坍塌、堵塞)或者长期慢性压力(管道老化)导致潜在的结构失效,这可能会增加基础设施瘫痪、财产损失和潜在生命损失的风险。【结论】目前城市排水系统韧性评估更多地关注功能和系统本身,而随着气候变化和未来多重不确定威胁,需要对城市排水系统韧性进行更加全面和综合的评估,未来将考虑从构建完整情景、选取多维评价指标和多系统协同融合等方面开展研究。     

城市排水管网系统改造技术

1.现有城市排水管网系统存在的问题1.1城市排水管网系统的新旧层次突出排水管网的质量和设计在很大程度上制约着城市排水系统的工作效率及其使用年限。现在仍有部分城市使用明清时期、解放前的排水设施,如故宫的排水系统为明清时期修建的排水明沟和暗沟以及新中国成立后修建的污水管线,历经将近600年,许多地下管网仍在发挥重要作用。我们不否认这套设施的可取之处,但面对城市化的发展,有些设施已经存在超负荷工作的情况,当然城市的相关主管部门也对管道进行了更换,这便造成了城市排水管网系统新旧层次突出的问题。     

国内外城市排水系统的回顾与展望

从国外城市排水系统各个发展阶段的特点及其最新进展出发，通过对比、分析找出国内外的差距，提出一些初步想法：适当的调整政策，并加大投资，以加快发展；引入城市排水管理的新观念，全面规划，提高效益；选择污水截流加处理作为改造现存直排式合流制的主要方案；积极创造条件，修订设计规范；建立我国的城市暴雨径流过程的计算机方法。     

SWMM模型在城市排水系统规划中的应用

对城市排水系统进行系统的模拟计算,可以为城市排水系统规划方案的调整与优化提供理论指导。以深圳河湾地区的排水系统规划为例,讨论了美国环保局开发的暴雨径流管理模型SWMM(StormWaterManagementModel)的应用情况。案例研究以典型降雨年的排污状况为参考,用SWMM分析和评价了深圳“布局规划方案”在近期(2010年)和远期(2020年)的环境影响。研究中所应用的方法和过程具有一定的通用性,可以用于其他地区排水系统的模拟。     

中国城市排水之问

论述城市雨洪的形成、洪涝的基本类型以及城市排水系统的水文学和水力学基础。总结了中国城市排水存在的主要问题：城市发展快速、粗放;城市建设重地表轻地下;排水系统设计标准偏低且升级困难;城市建设防汛意识淡薄,灾害预警能力不达标等。提出了若干解决中国城市排水问题的措施:从整体上规划布局地下排水管网建设;修订暴雨强度公式,提高排水设计标准;实施雨污分流,整治城市河道;改造不透水下垫面,增加渗透铺装、绿地和湿地面积;建立长效管理体制,加强灾害预警等。     

城市排水泵站水力特性及整流措施

为了解弧形进水箱涵城市排水泵站水力特性,探寻改善泵站内部不良流态的整流措施,采用数值模拟方法对城市排水泵站水力流态及整流措施进行研究,并通过物理模型对整流效果进行验证。研究结果表明：弧形进水箱涵城市排水泵站的前池存在主流偏斜与分离流动现象,前池主流集中在中上层,中下层出现大范围的立面环流,底层存在回流,进水池内流态紊乱并出现旋涡,导致水泵进水不够顺畅;设计优化的“方形立柱+组合横梁”的组合式整流措施能够改善前池和进水池的水力流态,前池内的偏流和分离流动消除,底层回流消失,进水池旋涡得到有效抑制,3台水泵进水流道入口流速分布均匀度分别提升了12.0%、8.7%、8.3%,入流速度加权平均角分别提升了7.08°、9.07°、11.40°。     

城市排水泵站常见问题及其优化管理

分析了城市排水泵站设计标准、水工设计、设备、日常维护管理等方面的问题。针对这些问题,从优化运行管理、建立检修制度和日常维护制度等角度进行了分析。     

苏州城市排水防涝对策探讨

<正>城市排水防涝系统是城市基础设施的重要组成部分,及时有效收集、输送和排放降雨,是城市正常生产和生活的安全保障。随着城市化水平的不断提高,城市排水防涝规划建设赶不上城市的扩张速度,导致城市内涝频发,逢大雨必涝,成为很多大城市的通病。     

浅谈城市排水系统的规划

我国是一个水资源相对贫乏的国家，又由于城市化进程的加快和经济的高速发展。水污染和水短缺现象日趋严重。目前，许多城市由于水资源不足严重影响了当地的经济社会发展。据有关资料显示，全国每年因为水资源短缺而造成的经济损失高迭两千多亿元。造成水资源紧张的主要原因：一是水资源总量先天不足；二是水质日趋恶化，不能满足水体正常使用的功能要求。工业所产生的绝大部分的污水直接排入江河湖海中，造成污染，破坏了天然水体的良性循环。     

完善排水设施规划 保证城市排水安全

城市雨水排除是一个复杂的系统，涉及技术、管理、体制等众多方面。从目前的分析来看，造成部分城市严重内涝的主要原因是暴雨强度超过了排水的排泄能力，但也暴露出我国城市排水系统存在的一些问题，主要表现在：     

城市洪涝仿真模型地下排水计算方法的改进

为了增强对城市地下排水的模拟能力,获取更为详细的计算结果信息,提高城市洪涝分析水平,对现有洪涝仿真模型的地下排水计算进行了改进,提出在同一模型中对排水管网采用简化和细化相结合的计算方式。简化计算采用等效体积法实现,细化计算采用建立真实管网的一维动力波方程实现,并在特殊道路通道和网格上实现地上、地下水流交换。同时,在降雨产流计算中考虑地面透水性,形成了面向城市降雨产、汇流和排水的洪涝全过程模拟模型。改进后的模型对地下排水的模拟适用性更强,计算结果更为丰富,提高了区间暴雨导致的城市洪涝模拟能力。文中以上海市蕴南控制片洪涝分析计算为例,说明改进模型可获得较好的应用效果。     

关于城市排水(雨水)防涝规划编制的思考

随着城市雨水系统规划设计的范围扩大,已经逐渐超过了基于推理公式法的雨水系统规划设计方法的适用范围,导致计算结果出现偏差,影响雨水系统的安全性。同时,目前全国开展的城市排水防涝规划中,要求转变思路以及加强数学模型等新技术的应用,但由于规划的编制和模型等新技术的应用在我国还处于起步阶段,很多具体技术问题有待探讨。总结了排水防涝规划的核心问题及思路,对规划编制的重点问题以及数学模型的应用等几个关键问题进行探讨。     

城市建设对水系的影响及可持续城市排水系统的应用

城市扩张往往对水系产生很大的影响,具体表现在径流条件的改变、水面面积减少、水体 污染和防洪排涝风险增大,而传统的城市排水系统不仅不能解决这些问题,反而在一定程度上加剧 这种不利局面。针对这种情况,推荐一种新的城市排水系统,即可持续城市排水系统(SUDS),该系 统具有防洪、雨水利用和减污的特点,并能充分体现城市水系的多功能性。SUDS可克服传统排水系 统的不足,缓解城市建设对水系的不利影响,保证城市的可持续发展。     

Enhancing the effectiveness of urban drainage system design with an improved ACO-based method

In the context of climate change and urbanization, urban floods have been one of the major issues around the world, causing significant impacts on the society and environment. To effectively handle these floods, an appropriate design of the urban drainage system (UDS) is highly important as its function can significantly influence the flooding severity and distribution. In recent years, evolutionary algorithms (EAs) have been increasingly used to design UDS due to their great ability in identifying optimal solutions. However, low computational efficiency and low solution practicality (i.e. the final solutions do not satisfy the design criteria) are major challenges for the majority of EA-based methods. To this end, this paper proposes an improved ant colony optimization (ACO, a typical type of EAs) based method to enhance the UDS design effectiveness, where the optimization efficiency is enhanced by initializing the ACO using an approximate design solution identified by the engineering design method, and the solution practicality is improved by explicitly accounting for the design criteria within the optimization using a proposed sampling method. The utility of the proposed method is demonstrated using two real-world UDSs with different system complexities. Results show that the proposed method can identify design solutions with significantly improved efficiency and solution practicality compared to the traditional design approach, with advantages being more prominent for larger UDS design problems. The proposed method can be used by researchers/ practitioners to explore and develop better understanding of the UDS design alternatives under various challenges of climate change and rapid urbanization.     

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SWMM的城市排水系统改造优化研究

为了解决城市排水系统改造优化时系统淤积的问题,采用SWMM(Storm Water Management Model)模拟技术进行排水系统改造优化研究。以柳州中心城区为例,构建包含淤积设置的排水系统现状模型进行现状评估,并构建清淤工况模型来评估清淤措施的效果。在清淤模型基础上,针对p=5年情景分析系统溢流原因并进行改造,将过水能力不足的管段增加断面尺寸,使得系统能够抵御5年一遇降雨,并运用模型验证其可行性。结果表明:现状排水系统在p=2年情景下溢流量为9 083 m3,排水能力较弱,其原因是设计标准较低且存在一定的淤积现象;将系统进行清淤措施后在p=2年情景下溢流量为2 616 m~3,减少了71.2%,有明显改善但还存在较大的溢流现象;以5年一遇为目标对系统15%的管段进行改造,改造后在p=2年、p=3年情景下均无溢流现象,在p=5年下溢流量为238 m~3,不足以形成内涝灾害。改造方案可以有效地解决城市内涝现象,并为城市排水系统改造优化提供参考依据。     

An alternate approach for transient flow modeling in urban drainage systems

Implementing control structures such as gates at suitable locations in the urban drainage network enables its improved utility by actively controlling and optimizing the flow during a flood event. The successful operation of the control structure is fully governed by the suitability and efficiency of the control strategy adopted, which in turn depends on the response characteristics of the urban drainage system under different flow conditions. For an extreme rainfall event, it is necessary to model the transient flow in the urban drainage system. However, such an exercise is mostly restricted by the limited data and lack of in-depth survey of urban drainage systems in most of the developing countries like India. Taking this into consideration, an alternate approach has been presented in this paper for modeling the transient flow in the urban drainage system under limited data availability. The results obtained have also been compared with the finite difference model using four-point implicit scheme in time domain. The developed model can be used for the computation of temporal distribution of water surface profile with special consideration of lateral inflow. The application has been demonstrated by applying it to a representative catchment in Mumbai, India.     

城市轨道交通工程地铁区间排水设计要点分析

地铁工程投资大,区间排水设计时应充分考虑地铁工程的特点,注重设计前期与区间土建结构、轨道等相关专业的接口协调,正确确定区间废水池的设计深度,注意相关专业图纸会签、设计条件图等要点,同时采用较高的设计技术标准,以保证设计质量。     

An integrated urban drainage system model for assessing renovation scheme

Due to sustained economic growth in China over the last three decades, urbanization has been on a rapidly expanding track. In recent years, regional industrial relocations were also accelerated across the country from the east coast to the west inland. These changes have led to a large-scale redesign of urban infrastructures, including the drainage system. To help the reconstructed infrastructures towards a better sustainability, a tool is required for assessing the efficiency and environmental performance of different renovation schemes. This paper developed an integrated dynamic modeling tool, which consisted of three models for describing the sewer, the wastewater treatment plant (WWTP) and the receiving water body respectively. Three auxiliary modules were also incorporated to conceptualize the model, calibrate the simulations, and analyze the results. The developed integrated modeling tool was applied to a case study in Shenzhen City, which is one of the most dynamic cities and facing considerable challenges for environmental degradation. The renovation scheme proposed to improve the environmental performance of Shenzhen City's urban drainage system was modeled and evaluated. The simulation results supplied some suggestions for the further improvement of the renovation scheme.     

下穿式道路立交雨水泵站排水设计参数探讨

城市下穿式立交道路地势较低且其周边地形特殊,立交雨水泵站和下游雨水排水系统较复杂,每遇暴雨较易发生积水,严重影响正常的交通出行。以武汉市新华下路铁路立交排水为例探讨积水原因。按照常用的计算方法校核立交泵站的抽排规模,讨论设计参数取值的合理性,优化立交雨水排除系统,核算抵御极端雨季排涝能力,为国内城市立交排水提供依据。