关于雨水资源化的城市内涝防治

城市内涝是全世界亟需解决的共同问题,雨水的有效收集和利用是缓解城市内涝问题的重要举措之一,本文从雨水资源利用的角度对城市的内涝防治进行分析,提出内涝的治理和防治措施。     

客水汇入对城区内涝风险的影响及优化方案

为评估建成区外客水汇入对山东省某市城区管网排水压力的影响,基于InfoWorks ICM构建一维、二维耦合雨洪模型,在不同模拟条件下分析城区管网排水能力及内涝积水情况,并基于模型结果提出优化方案。结果表明：建成区外客水汇入是导致该市主城区管网超负荷、节点溢流及内涝积水的主要原因;在2 a、3 a一遇2 h设计降雨下,客水汇入时超过1/2管道超负荷运行,溢流节点分别占1.38%和3.1%;在20 a、30 a一遇24 h设计降雨下,淹水面积占城区研究区域面积的35.9%及38.7%,其中9.60%及9.94%为高风险积水区;综合考虑经济性及有效性,采用建设地表方涵、排洪沟的方式截流地表径流客水的方式以缓解城区管网排水压力。经验证,优化方案能有效削减客水汇入对城区内涝积水的影响,对高风险积水区面积削减最明显。在20 a、30 a一遇24 h设计降雨下,研究区域高风险积水区面积优化后比优化前削减了75%、71%,最大积水深度下降至1 m以下。     

城市内涝实时监测系统初探

目前城市内涝已成为困扰城市健康发展的难题,本文对内涝的成因和现状进行了总结,提出建立城市内涝实时监测系统的必要性和紧迫性.系统利用布置在道路雨水管道检查井内的终端监测器,获得各监测点在暴雨发生时的实际水深值,并结合当地GIS系统,使各路段的淹没情况实现在计算机上的动态可视.文章重点介绍了该系统在具体建设过程中监测区域的划分和监测点的布置原则,增强了可操作性.系统一方面实时监测城市各点水情,是暴雨时合理调度可用资源,采取有效防内涝措施的重要依据;另外收集各雨水管道负荷现状,为管线改造、损失评估提供参考资料.本系统经济和社会效益显著,应用前景广阔.     

兰州某高校校园内涝问题研究

城市内涝的频发,给城市居民生活和生产都带来了巨大的影响.近年来,越来越多的人民开始关注这一问题,然而,作为大型生活居住区的高校校园内涝状况却鲜少关注.以兰州某高校为调研对象,调查了该校园排水系统的现状.结果表明:校园道路和建筑物周围排水井数量充足,可以满足排水要求;但是分布不均、地面硬化和绿化率较低导致了校园内涝的发生.为解决校园内涝灾害,应重新合理布设排水井,改建校园道路和绿化带,完善排水系统,将雨水加以回收利用,有效缓解水资源压力.     

基于SWMM模型的城市已建区排水防涝提标改造途径探讨

随着城镇化建设高质量发展,城市排水防涝标准也在逐渐提高,因此,如何实施已建区排水系统的提标改造,是城市有机更新重要建设内容之一。以北京某已建区域为研究对象,提出了针对排水系统的排水能力和内涝防治标准GB 50014—2021《室外排水设计标准》统筹提标改造的方案,并借助于SWMM模型进行了方案优化评估。结果表明:通过海绵城市建设,在80%年径流总量控制率条件下,现状管网的排水能力可由1年一遇提标至2年一遇。在上述方案基础上,通过模拟评估内涝防治重现期(P=20 a)条件下雨水管网的过载情况,进一步提出并比较了调蓄池集中布置和分散布置2种方案,模拟结果表明:调蓄池末端集中布置无法解决上游区域管网的冒溢问题,而调蓄池分散式布置,可有效消除现状冒溢点,实现现状区域的内涝防治标准提高至20年一遇目标。因此,在已建区排水防涝提标改造过程中,根据场地空间条件,可优先考虑采用海绵城市建设与调蓄池分散式布置相结合的方式实现排水防涝提标改造目标。     

基于MIKE URBAN的中心城区内涝预测与评估——以上海市霍山-惠民系统为例

频发的内涝事件给城市雨水管理带来了极大的挑战,科学的管理决策广泛借助于模型进行评估。MIKE URBAN具有所需数据少,建模与运行简单,精准等优点,在发达国家已经得到广泛的应用。然而我国中心城区(老城区)的地面硬质化率高,排水管网复杂、建模数据较少等情况突出,运用数学模型对内涝进行预测评估的经验相对欠缺。本文将MIKE URBAN应用于上海市中心城区的霍山-惠民排水系统,在多种降雨强度和降雨历时工况下,对系统管网改造方案中的瓶颈节点、管网超负荷运行以及内涝风险情况进行预测分析,指出在管网设计重现期内,扩增管径可作为缓解城市内涝的可行性措施。而解决城市内涝的根本途径是从源头控制径流产生量,恢复城市良性水文循环。研究结果为预测其他中心城区排水管网的改造评估提供了借鉴。     

基于SWMM与ArcGIS的城市内涝灾害风险评估研究 ——以南浦岛为例

城市内涝对城市基础设施造成极大损害且危及市民人身财产安全,需要通过科学评估手段对城市内涝进行风险评估,是防灾减灾工作中的重要一环.以SWMM模拟四种不同设计雨情下广州市南浦岛内的积水状况,利用ArcGIS进行数据分析、功能优化及专题图制作,分析致灾因子和受灾区域性质,结合相关规范建立风险评估体系,通过分析危险性和敏感性对南浦岛主排水管网设计工程的风险评估.利用插值分析得到与实际地形地貌相吻合的灾害风险等级分布图,为防灾减灾提供了决策依据.     

坡心地下河流域岩溶内涝成因分析与防治对策

广西凤山县坡心地下河流域岩溶内涝问题突出,内涝具有分布面广、周期性、群发性、治理难度大等特点。本文在分析坡心地下河流域岩溶内涝现状及其特征的基础上,对该流域岩溶内涝的成因进行了分析,结果表明连续高强度降雨、封闭的地形地貌条件、包容式岩溶结构及地下河管道排水不畅等是该流域岩溶内涝形成的主要原因,并针对该流域岩溶内涝的特点,提出了有针对性的防治对策和措施,对指导当地岩溶内涝的综合治理具有重要借鉴作用。     

北京城区典型内涝积水原因诊断研究——以上清桥区域为例

近年来城市暴雨频发导致内涝灾害广受关注,系统分析城市内涝原因是当前城市水文研究的热点和难点。论文以北京市典型积水点上清桥易积水区为例,基于排水管网、地形、下垫面、河道边界等数据构建研究区精细化洪涝模型,并以2012年“7·21”和2016年“7·20”两场典型暴雨的实测积水深度验证模型的适用性。结果表明,上清桥区域管网现状排水能力小于1 a一遇,当发生1 a一遇及以上设计降雨时上清桥有发生积水的风险。引起研究区积水频发主要有四方面因素,按主次关系排列：局部地势因素>管网因素>下垫面因素>河道顶托,最后基于分析结果系统提出解决上清桥区域积水的改造方案。     

气候变化背景下城市应对极端降水的适应性方案研究——以西宁海绵城市试点区为例

气候变化将导致极端天气事件频率与强度的增加,城市迫切需要对未来的极端天气做出适应性反应.因此,为了找到应对未来暴雨极端天气的最佳适应性方案,明确不同方案对暴雨极端天气的缓解程度,本研究基于西宁市海绵城市试点区50年(1966—2015)的气象资料,利用Pearson-III概率分布和线性趋势估计法预测了该区未来50年的极端降水量,进而利用SWMM模型模拟未来50年极端降水条件下的城市内涝情况,并根据模拟结果提出基于低影响开发(LID)配置和管网改造的城市内涝适应方案.这些方案包括:局部布设LID措施、局部布设LID措施结合局部管网改造、全局布设LID措施、全局布设LID措施结合满流管网改造.再次利用SWMM模型对这些方案进行模拟,并评价它们应对未来极端降水的能力.结果表明,全局布设LID措施和满流管网改造的效果最好,全局布设LID措施的效果和局部布设LID措施结合局部管网改造的效果相近.然而,管网改造无法有效储存和利用雨水资源,因此,全局布设LID措施将成为城市应对极端降雨的重要适应性方案.     

中新天津生态城青坨子雨水泵站泵池及雨水管网臭味源分析

雨水泵站外排水体的恶臭对收纳水体水质具有重大影响.以中新天津生态城青坨子雨水泵站为研究区,通过对其泵池水样、雨水管网水样和底泥以及区域地下水的采样监测,分析了导致其外排水体黑臭的主要原因及潜在污染源.结果 发现:雨水泵站泵池、雨水管网以及地下水中主要检出污染指标或污染物为电导率、溶解性总固体、总硬度、总碱度、化学需氧量...     

大管径真空排水技术在雨水泵站中的应用与数值分析

针对传统雨水泵站存在的问题,介绍了大管径真空排水技术在雨水泵站应用中的独特优势及具体实施方法。为研究其排水过程中的流态分布、流体动力学性能,建立了典型管道的数值模型,采用κ-ξ紊流模型及Vof方法,对其进行了非稳态数值模拟,分析了两相流在大管径管道充水过程中的气液流动特性。结果表明:大管径排水过程中存在分层流、气泡流及波浪流,并在弯管附近出现短暂集气现象;液相在倾斜管路中有短暂流速停滞现象,随着压差的推进,最终在管道中形成液相满管流。     

城镇污水处理厂低浓度进水原因分析及提升措施

城镇污水处理厂进水浓度偏低是污水治理提质增效的难题之一。以无锡市某污水处理厂为例,基于水质分析和调研资料,采用水量平衡三角法分析了进水浓度偏低的原因分析,提出了整治措施。分析结果表明:该厂进水中地下水或河水渗入量和雨水混入量比例分别为28.9%和9.8%;晴天时进水浓度偏低的原因为污水管网渗漏和低浓度工业废水纳管,雨天时进水浓度偏低的主要原因是小区管网雨水混入,COD和BOD₅降幅分别可达到65.4%和52.9%。针对上述问题,提出了完善排水管理体制、工业企业排水实行三管分设整改、细化管网渗漏的检测排查和有效修复、加强管网验收和质量监管、尽量降低管网水位4项整治措施。     

排水管网规划评价指标体系构建及分形维数应用

针对截流合流制排水管网规划指标体系的构建问题,分别从排水管网的规模、结构、服务质量、经济效益等方面,构建了反映排水管网规划特征、涵盖15个指标的评价体系框架,确定了各评价指标的定义和量化方法. 评价指标定量计算所需要的基础数据,易于在排水管网规划阶段获取,使评价具有较强的可操作性. 在排水管网规划评价指标体系中引入了新的评价指标——排水管网分形维数,用以描述管网的空间分布特征,并采用计盒法计算了排水管网分形维数,经验证,计算结果与实际情况较接近.      

全域推进海绵城市建设,消除城市内涝,打造宜居环境

我国提出的海绵城市建设旨在解决由于城市高速发展和涉水基础设施不完善导致的城市内涝问题.经过4年的创新实践取得卓越成效,现已建设的30个海绵试点建设城市经受住了汛期暴雨考验.针对试点建设过程中发现的我国在治理内涝方面存在的体制、机制、技术和设施等方面存在的不足,本文提出：应全域系统化推进海绵城市建设;完善管理体制,进行系统性规划建设并智慧管控;加强领域内的技术人才培养;完善相关标准规范,开展雨洪控制的多学科交叉科学研究.     

天津生态城水系统构建与海绵建设技术研究及实践

围绕天津生态城高标准水系统建设目标,分析不同发展阶段的水环境问题与技术需求,全方位开展水系统及海绵城市规划、建设与管理技术研究,创新形成了统筹所有涉水设施的生态城市新型水系统规划模式、耦合大水系构建与全过程灰绿蓝结合的海绵城市规划策略,研发了非常规水多源多功能净化处理技术、景观水体水质保持与生态修复技术、盐碱区域生物滞留设施雨水径流污染控制技术、盐碱影响下的雨水调蓄与利用技术、基于盐渍土改良和耐盐植物群落构建的景观生态改善技术,建立了融合水动力-水质耦合模型、多水源补水优化调度模型和内涝模型的天津生态城水系统智能化管理平台。该技术成果在天津生态城水系统和海绵城市规划、建设与管理中得到应用,实现非常规水利用率超50%、水体水质达GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类,年径流总量控制率>80%,径流污染削减率>65%(以SS计),年雨水资源化利用总量达30余万m3,优化了水资源结构并提高了水资源利用效率,全面改善了天津生态城水环境质量,提升了涉水设施动态联动联控的协同管理水平,为同类型地区水系统和海绵城市高标准建设提供了参考和借鉴。     

建筑小区雨水花园空间布局对径流过程影响规律研究

为探究建筑小区雨水花园空间布局对径流过程的影响规律,采用耦合SWMM(暴雨洪水管理模型)管网模块和GAST模型(基于GPU加速技术的地表水动力数值模型)的一二维耦合水动力模型,并以西咸新区天福和园小区为例,模拟计算了实测降雨条件下的径流过程。以雨水花园为研究对象,分别在该小区上、中、下游布设雨水花园,模拟6种重现期,共18种典型工况下其对管网出口径流的调控效果。结果表明:该耦合模型可精确可靠地模拟城市管网排水及地表积涝过程,纳什效率系数为0.80和0.76,模拟结果较好;随着设计降雨重现期增加,径流总量控制率逐渐降低;在相同重现期下,将雨水花园布设于下游侧的径流总量控制率较布设于上游侧时提升了5.33~8.74百分点,提升效果较明显。可见,该研究结果可为优化建筑小区雨水花园空间布局提供参考。     

城镇污水处理厂进水中地下水、河水及雨水混入比例研究

进水污染物浓度低及比例失调是目前许多城镇污水处理厂面临的问题,然而鲜有关于渗漏来源及定量分析的相关文献报道。为定量分析河水、地下水、雨水、管道中污染物降解等因素对污水浓度降低的影响,通过水量平衡三角法,并结合典型位点的24 h采样测试分析及S-P降解模型,对目标城镇污水处理厂进水组成进行分析。历史水量数据结合降雨情况分析表明,该污水处理厂进水中实际原生污水量仅为60.0%左右,其余40.0%左右为地下水及河水渗入量或雨水混入量。在连续晴天无降雨的情况下,小区自建管网和市政排水管网是主要的渗漏源,其对于进水有机物浓度降低的贡献分别为20.2%和26.4%。此外,在25 mm降雨量情况下,小区自建管网是主要的渗漏源,对于进水浓度降低的贡献达到39.5%。因此在污水处理提质增效工作中,小区自建管网的完善程度应引起关注。