城市地面停车场透水铺装使用分析——以南京市为例

南京市在城市化的进程中,各项城市建设使得原先的土壤表面日益被不透水铺装所覆盖,从而引发了一系列环境问题.其中,最受关注的是由于地表径流系数增大而导致的雨水径流量的增加.解决这一问题的关键是在城市建设中因地制宜的选用透水铺装,以控制城市不透水地表的蔓延.现代城市的重要交通设施之一--地面停车场,由于使用的特殊性,是一个可以采用透水铺装的典型区域.根据分析,对南京市地面停车场采用透水铺装能够有效减轻雨水径流量和污染物的排放量,在一定程度上起到优化城市环境的作用.因此,应将地面停车场作为南京市推广透水地表的一个开端,并逐渐带动城市其它区域透水铺装的使用.     

居住小区道路雨水径流消减潜力分析

居住小区建设的不断发展在缓解城市居住问题的同时,也给城市环境带来了一系列的负面效应,而减轻这些负效应的关键就在于尽可能的减少小区的不透水地表面积以使地表径流量得到消减。道路作为居住区地表的重要组成部分,在解决上述问题中应当重点考虑。本文以南京市桌新建居住区为例,从减少道路面积和改变地面铺装方式两个角度来寻找减少小区内部不透水铺装面积的方法,并估算了由此所能消减的地表径流量。根据实例分析可知,通过这两种方法可以切实有效的减少小区不透水面积进而减少雨水的径流量。     

光纤传感技术在雨水径流监测中的应用

鉴于海绵城市建设中海绵设施效能监测不足、手段复杂且精度低的问题,将光纤传感技术应用于海绵城市透水铺装中,以光纤光栅温度传感器为监测手段,以外界量改变引发透水面层上下铺设传感器输出波长信号变化为基本原理,得出雨水渗透速率,并以此为核心指标。以湖北省暴雨资料为基础,模拟不同重现期（1,5,10,50,100 a）下不同透水铺装对雨水径流量的削减实验,结合实验数据,建立了雨水渗透速度与透水铺装径流量削减指标的线性拟合关系。结果表明:渗透速度与径流量削减率、产流时刻均有较好相关性（R2>0.93、R2>0.92）。该技术在鄂西地区高铁站成功应用,证明利用渗透速率监测产流时刻与径流量削减率是可行的。     

透水砖铺装对雨水径流热污染控制效果实验

随着海绵城市的快速发展,透水砖铺装在实际工程中得到了广泛应用,但其对雨水径流热污染控制效果尚缺乏系统研究。采用人工模拟降雨方法,以不透水沥青路面为参考,研究了透水砖铺装系统对雨水径流温度的削减效果,具体包括透水砖铺装表面外排雨水径流温度、渗透出水温度以及各结构层的温度变化。实验结果表明:当重现期为5年一遇,透水砖铺装面层初始温度为35,42,47 ℃时,与不透水沥青相比,透水砖铺装面层外排径流温度可削减1.4~1.8 ℃,且面层初始温度越高,外排雨水径流温度越高,渗透出水温度也越高;透水砖铺装各结构层可削减渗透部分雨水径流的温度,渗透出水温度相对于径流温度降低3.5~5.2 ℃;降雨强度对透水砖面层外排雨水径流温度有显著影响,而对渗透出水温度影响较小。因此,透水砖铺装可有效削减雨水径流对城市水体的热污染。     

新型透水铺装对雨水径流水量和水质控制效果现场研究

前期研究表明,新型透水铺装通过在结构层引入毛细柱,不仅可有效提高设施在高地下水位地区应用的水文控制效果从而缓解城市内涝风险,还能够有效缓解城市热岛从而调节城市热环境。为了探讨新型透水铺装对于城市雨水径流污染的控制效果,实验构建了新型透水铺装(IPP)、传统混凝土砖缝隙透水铺装(PICP)和不透水混凝土路面(CP)3种不同的停车场现场设施,基于全年实际降雨条件下监测数据,分析对比了IPP和PICP对于雨水径流水质净化的效果差异,评估了2种设施全年所排放的城市面源污染负荷。实验结果表明：与PICP设施相比,IPP对NO^-₃-N、TN的总污染负荷控制率分别从14.4%、37.3%提高至45.6%、58.8%,对TSS和COD总污染负荷控制率分别从81.9%、84.2%提高至97.5%和96.7%;PICP和IPP 2种设施对于TP的去除效果均较好,其总污染负荷控制率分别为82.5%、86.2%。统计结果显示,新型透水铺装IPP可明显减少NO^-₃-N、TN、TSS、COD污染物的排放,从而有效缓解雨水径流导...     

基于不透水地面分析的海绵城市建设策略研究——以苏州为例

不透水地面是海绵城市建设的重点。利用遥感和GIS技术提取苏州建成区不透水地面,分析不透水地面集中分布区及其特点,结果显示:(1)苏州市不透水区占建成区面积约35%,表明海绵城市建设有较好的基础;(2)苏州市六个行政区中,姑苏区不透水地面占比最高,工业园区透水地面布局最为合理,表明通过有效的规划设计,城市现代发展与海绵城市的共同建设是可以实现的;(3)苏州市不透水区主要集中于城市商业区、居住区等。据此提出苏州市应在加强透水区保护的基础上,以主要不透水区、重点地物海绵技术研究为重点的海绵城市建设策略。     

基于“海绵城市”理念的透水铺装系统的研究进展

近年来,城市内涝和非点源污染得到高度关注。透水铺装系统是基于"海绵城市"理念的一种重要的源控制技术,可以有效的减少洪峰流量、防治城市内涝现象、净化雨水径流污染。已被广泛应用于公园、停车场、人行道、广场、轻载道路等。通过总结国内外相关文献资料,重点介绍透水铺装系统在雨水径流水文特性和水质净化方面的研究现状和行业趋势,并对日后研究方向和未来行业领域的发展提出建议,对透水铺装系统的进一步深入研究具有积极意义。     

基于SUSTAIN模拟技术的低影响开发雨水设施规划应用研究

模拟技术是城市低影响开发雨水设施规划设计和研究的重要方法,采用城市暴雨处理及分析集成模型系统(SUSTAIN)对某市A地块的低影响开发雨水设施规划进行研究,分析了低影响开发雨水设施在不同降雨重现期条件下的峰值径流量、径流总量及径流系数的削减效果。结果表明,按照一定比例设置的绿色屋顶、透水铺装、下凹绿地、雨水花园、干草沟等低影响开发雨水设施可以通过下渗和滞蓄作用削减降雨峰值径流量和径流总量,降低了地面径流系数,其中1~5年一遇降雨的径流量和峰值流量基本达到100%削减,10~100年一遇的降雨则有不同程度削减,可显著减少下游渠道和市政管网的外排水量,缓解城市排水系统和河道泄洪的负荷,为城市低影响开发雨水设施的有效利用提供参考。     

基于生命周期思想的透水铺装资源环境影响评价述评

透水铺装作为典型的海绵城市设施,具有城市雨水径流减排、水质净化等多种环境效益,但在材料制备、施工、维护管理过程中相对于传统铺装资源能源消耗有所增加,亟须应用生命周期评价这一系统分析方法,开展透水铺装的资源环境效益的综合评估。通过文献述评,总结了生命周期评价方法应用于透水铺装评估的现状与面临的挑战,并提出了相应对策:将运行维护阶段纳入评价系统边界,有助于提升透水铺装资源环境评价的全面性;针对生命周期评价结果难以指导工程设计的问题,建议将生命周期评价与建筑信息模型相结合,优化透水铺装的绿色设计;针对透水效应动态变化等生命周期环境影响评价方法问题,建议将水文模型引入整体评估方法。通过上述角度的提升,生命周期评价方法有望为透水铺装的政策制定、规划设计、施工养护等全过程提供参考数据与优化方案,助力海绵城市建设乃至城市生态系统的良性发展。     

基于LID-BMPs的历史文化区降雨径流管理方案及模拟评估

历史文化区由于建设年代久远,早期排水系统不完善,后期工程改造限制较多,在降雨事件中时常面临积水和内涝问题。在国家大力推行海绵城市建设的大背景下,如何针对历史文化区的特征进行降雨径流管理是决策管理者及技术专家要解决的问题。以清华大学早期建筑大礼堂周边区域为研究对象,基于对其历史文化景观格局和场地自然现状的解析,筛选了4种基于自然功能的LID-BMPs （蓄水池、雨水花园、透水铺装和植草沟）设施,并设计了这些类型LID-BMPs设施的空间布置方案。随后采用SUSTAIN模型进行LID-BMPs方案的水量水质控制效果及成本效益分析。结果表明:LID-BMPs方案能够在设计降雨条件下中满足区域降雨径流控制目标,并且在典型年中实现径流量和污染负荷的显著削减。     

基于LCA的北京市透水水泥混凝土路面的环境影响分析

透水铺装因其雨水入渗和净化等功能成为未来城市道路铺装的重点发展方向,其生命周期资源环境影响的影响机制与因素需开展系统全面分析。基于北京市的降雨特征和路面工程实际,采用生命周期评价(life cycle assessment, LCA)方法,综合分析透水水泥混凝土路面全生命周期产生的环境影响,并结合雨水管理模型(storm water management model, SWMM)模拟透水铺装在使用阶段的环境效益,对比了不同维护方式给透水水泥混凝土路面环境影响带来的变化。结果表明:透水水泥混凝土路面在生产阶段的水泥投入,是造成其生命周期环境影响的主要因素,但其在使用阶段因透水和净水作用产生的环境效益可以抵消部分其他阶段产生的环境影响。从环境角度而言,日常清扫+高压冲洗是透水水泥混凝土路面最佳的维护方式。但是由于使用年限可影响不同维护方式的环境表现,建议综合考虑使用年限选择适合的维护方式,以降低透水水泥混凝土路面的资源环境影响。因此,LCA与SWMM的耦合应用可以更准确地量化透水铺装全生命周期环境效益及其关键影响因素。该方法有望应用于其他低影响开发(low impact development, LID)设施甚至整个海绵城市资源环境影响的系统评价。     

高地下水位地区透水铺装控制径流污染的现场实验

为确定高地下水位地区使用透水铺装对地下水水质的影响,在上海市区建造了3种实验性透水铺装停车场及1个不透水铺装对照,监测实际降雨条件下3种实验设施进、出水水质,考察其对径流中污染物的去除效果并评价设施对地下水造成污染的可能性.结果表明,3种设施对TP、TSS、COD、Cr、Mn、Cu、Zn、Pb及石油类均有良好的去除效果,而对TN的去除效果较差;3种设施中均发生了明显的NO-3-N释放现象;以水泥稳定碎石为基层的缝隙透水砖铺面以及碎石基层的缝隙透水砖铺面对NH+4-N去除效果明显好于透水混凝土铺面;不同透水铺装设施出水水质除NH+4-N之外无显著差异;现场地下水质总体上劣于上海市地下水背景值,而3种透水铺装出水总体上劣于现场地下水,且多项指标属于或接近地下水V类标准.在高地下水位地区使用无防渗衬垫透水铺装存在污染地下水的风险.     

平原河网城市雨水排水系统弹性评价

随着城市化高速发展,城市排水和内涝的压力日益增大,增强雨水排水系统的“弹性”是城市发展的方向。选择长江三角洲某平原河网城市的某片区为研究对象,基于率定的SWMM模型和已有的研究,从系统内涝积水量和持续时间2个方面的弹性出发,建立雨水排水系统弹性模型。在不同降雨情境下运行模型,分析研究区域的雨水排水系统弹性。结果表明,随着降雨强度增加,系统弹性逐渐减小;系统弹性值和降雨强度之间呈线性负相关。在低重现期条件下,随着降雨强度的增大,弹性值下降幅度较小。重现期越大,系统弹性值下降速率越快。在同一降雨重现期下,随着不透水地面比例的增加,系统弹性逐渐减小。在高重现期和高不透水地面比例情况下,系统弹性值较低;在10年一遇降雨条件下,区域不透水地面比例增加,系统弹性值下降速度最快。将弹性理念引入城市雨水排水系统中,建立反映系统在应对外界环境变化和灾害时的弹性能力评价体系,有助于全面了解雨水排水系统性能,对于雨水排水系统的优化改造以及城市风险管理具有重要意义。     

城市雨水调蓄池水质控制效果及其影响因素分析

随着我国城市化进程的加快,城市不透水区域面积急剧增加,导致雨水径流外排总量和峰值流量增加,同时城市区域人类活动带来的道路交通、地表沉积物、空气沉降等污染,最终在雨水径流的冲刷作用下排入受纳水体,对城市排水防涝和水体水质带来了极大的威胁。针对上述问题,雨水调蓄池在城市雨水管理中得到越来越广泛的应用,但目前普遍存在投资大、设计功能单一、利用效率较低等问题。分析了雨水调蓄池内水质变化规律,同时模拟某下凹桥区调蓄池在不同重现期及进水浓度下污染物的变化规律,以期为雨水调蓄池优化运行和实时控制提供参考。     

基于运动波计算模型的北京城市土壤渗透性对雨量径流系数的影响分析

土壤的物理性质作为影响降雨与径流关系的重要因素,直接关系到雨量径流系数的取值。采用运动波计算模型推导出的无量纲体积比值公式算法,针对北京城市典型砂质土的土质特征,在城市透水区域雨水入渗的动态过程中,分层计算不同重现期和降雨历时下的雨量径流系数。结果表明:在相同降雨条件下,不透水区域比例增大,径流系数从0开始线性增加,土壤的入渗量是决定径流系数大小的重要因素。此外,土壤厚度和孔隙率也对其径流系数具有制约关系。研究结果可为北京地区雨量径流系数的修正,以及海绵城市雨水系统规划设计提供理论参考。     

渗透铺装控制城市非点源污染的研究进展

渗透铺装在部分发达国家已得到广泛应用。作为城市雨洪调控的技术之一,渗透铺装不仅可以削减雨水径流量,减缓径流速度,还可以有效地控制部分城市非点源污染,改善径流水质。根据国内外近年的研究情况,从渗透铺装对城市雨水径流水质的净化方面介绍了渗透铺装在控制城市非点源污染中的应用研究情况。研究结果表明:渗透铺装对雨水径流中的总悬浮固体、磷、重金属有较好的去除效果,而对氮的去除效果不稳定。最后,对渗透铺装的研究和应用方向进行了展望。     

北京典型汇水区域雨水径流温度特征及影响因素分析

城市化发展导致不透水地表面积率大幅攀升,由此带来的一系列问题逐渐受到人们关注,夏季城市汇水区域地表产生高温径流后汇入下游受纳水体所造成的雨水径流热污染,对水生态、水环境造成不良影响的风险尤为突出。选取北京市典型汇水区域,对2021—2022年多场降雨径流出流温度进行监测与分析,并对气象因素、下垫面温度及管道内径流热量等数据进行同步采集,运用皮尔逊相关系数法分析其影响因素。结果表明：研究区域夏季降雨常出现雨水径流温度升高现象,降水量小于12.5mm、降雨历时短于250 min的降雨场次更易于升温,升温幅度最高可达4.1℃;径流温度升高往往出现在径流过程初期,温度达峰平均时间为38 min;径流是否升温与降雨强度峰值位置之间没有明显关系;气温、不透水地表初始时刻温度、降雨历时及降水量是雨水径流温度的极显著影响因素（P<0.01）;降雨期间气温、降雨历时、不透水地表初始时刻温度和管道内壁温度4个指标,可以基本解释研究区域96.7%的径流温度输出情况。     

透水砖铺装面层抗冻性能实验

透水铺装是雨水源头减排的重要技术之一,其在寒冷地区冻胀损坏是亟待解决的突出问题。透水砖是广泛采用的透水铺装材料,通过冻融循环实验,对透水砖铺装面层不同孔隙率、水饱和度及不同透水基层厚度条件下的面层抗冻性进行研究,结果表明:面层孔隙率与其抗冻性能呈负相关,孔隙率越高,面层抗冻性能越差。面层水饱和度与其抗冻性能呈负相关,水饱和度越高,抗冻性能越差;面层水饱和度90%是产生冻胀损坏的临界值,当面层水饱和度<90%时,其抗冻性能受损较小;当面层水饱和度>90%时,其抗冻性能明显变差。透水基层厚度对透水砖铺装面层抗冻性的影响较小。3个主要因素对透水砖铺装面层抗冻性能影响程度顺序为:面层水饱和度 > 面层孔隙率 > 透水基层厚度。     

城市降雨径流模拟的参数不确定性分析

以厦门城市小流域为例,基于蒙特卡洛随机采样和区域灵敏度分析(RSA)方法,从参数的可识别性和灵敏度分析2个方面来分析城市降雨径流SWMM模型参数的不确定性.结果表明,水文水力模块中汇水单元不透水区贮水深度(Dstore-Imperv)、汇水单元透水区贮水深度(Dstore-Perv)和CN特征曲线(Curve Number)这3个参数可识别性较好,区域灵敏度高;水文水力模块的区域灵敏度的排序为:Dstore-ImpervCNDstore-Perv汇水单元透水区曼宁糙率(N-Perv)传导系数(Conductivity)管道曼宁糙率(Con-Mann)汇水单元不透水区曼宁糙率(N-Imperv).水质模块冲刷函数中地表冲刷系数(Coefficient)和地表径流幂指数(Exponent)这2个参数以及累积函数中的地表最大可累积的污染物量(Max.Buildup)的识别性较高,区域灵敏度较大.而从区域灵敏度的排序来看,3种用地类型的地表累积速率(Rate Constant)参数K-S距离最小,Max.Buildup、Coefficient和Exponent参数的K-S距离相对较大.     

昆明市区非点源污染及其对策

1 市区非点源污染特点城市地区产生的非点源与非城市地区或郊区不同,城区绝大部份为不透水地面。除建筑工地外,住宅区及市内部份透水地带均有草坪衬护,因此,市区侵蚀作用大为减少,而水文活动十分强烈,使街道垃圾、交通污染、干湿降尘等积聚在不透水层,未被清除或分解的污染物,最终都将进入地表径流,而径流污染主要是粉尘和灰尘。在非城区,绝大部份