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。     

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1a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。     

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。     

低影响开发对城市内涝节点雨洪控制效果研究——不同降雨特性下的情景模拟

以中国福建省福州市晋安区解放溪流域高密度居民住宅区为例,针对不同降雨重现期、降雨历时和雨峰系数的降雨情景,利用PCSWMM模型模拟该地区的雨洪情况,并运用模型的低影响开发（LID）模块,研究7种不同LID用地布局情景对研究区内涝节点的雨洪控制效果.情景模拟结果表明：在不同降雨情景下,各LID用地布局情景会使节点的洪峰流量减小、积水时间减少、积水深度变小;植被浅沟措施和植被浅沟&绿色屋顶组合措施会使节点SS峰值浓度高于现状用地,其余布设情景下,SS峰值浓度均减小.LID措施对节点流量和水质的控制效果在低降雨重现期和长降雨历时的降雨情景下较为有效.在单个LID布设情景中,渗透铺装措施控制最佳,而组合LID布设情景中,渗透铺装&植被浅沟&绿色屋顶是最佳的组合控制措施.研究结果可为南方城市居民区实施海绵城市建设提供技术支持,并为地方制定相关规范和标准提供参考和借鉴.     

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.     

基于SWMM模型的南宁市海绵城市建设优化模拟

为推进南宁市从"工程治水"向"系统治水"的海绵城市建设改造,借助SWMM雨水管理模型和Arc GIS地理信息系统,将研究区划分为若干个150 m×150 m的子汇水面积作为模拟单元,构建南宁市区地表径流及非点源污染精细化雨水径流模型。2009年、2015年南宁市雨水年径流总量分别为1. 86亿,3. 37亿m3,增长率为44. 81%,径流中心和高径流区在空间上均向市区东北方向偏移。利用构建的南宁市精细化雨水径流模型,借助SWMM中的低影响开发(LID)模块,结合不同改造目标对南宁某高强度海绵城市模式示范区进行情景改造模拟。结果表明:最大径流量/悬浮颗粒物(SS)去除模式(情景1)下,径流量削减率为21. 04%,SS削减率为66. 37%。成本最优模式(情景2)下,径流量的削减率为13. 74%,SS削减率为46. 71%。引入单位投资回报作为改造效益评估指标时,情景2下,单位成本径流量和SS削减率分别增加了0. 17%和0. 89%,说明情景2比情景1更贴合实际工程评估。因此,将单位成本投资作为工程效益评估指标能更客观真实地指导海绵城市建设规划。     

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。     

基于在线监测+模型的海绵城市建设径流水量控制效果研究

以青岛市海绵城市典型项目区为研究区,通过收集、整理和概化汇水区资料,构建了研究区降雨径流模型——SWMM模型。利用2018年雨季的降雨-径流实时监测数据,进行了模型关键参数的率定和模型验证,研究了海绵城市建设在削减径流量、增加入渗与滞蓄雨量方面的定量效果。结果显示:海绵改造后,不同降雨强度下形成径流的雨量占总雨量的平均比例由56%下降至29%;下渗雨水的平均比例由40%增加至60%,滞蓄深度由0.63 mm增加至5 mm。海绵改造前后研究区场降雨径流总量控制率变化显著,当以1~10年一遇的短历时（120 min）设计降雨作为模型边界条件进行模拟时,海绵化改造后场次降雨径流总量控制率提高了26%~34%,认为研究区基本达到了海绵城市关于水量控制的建设要求。     

南宁城市内涝分布特征及其监测预警系统应用分析

利用南宁市2009—2017年城市内涝资料及其自动气象站逐小时降雨资料,对城内104例内涝过程进行了时空特征分析,并对39个内涝点进行内涝等级划分;基于多普勒雷达产品、数值预报产品及城市密集自动雨量观测站数据,采用内涝积水模型及内涝风险等级划分资料,研发出精细化到街区的市内涝监测预警和风险评估系统,实现了城市内涝的实时监测、预警及风险预估。该系统运用于2015年5月4日短时强降雨造成的城市内涝过程,验证结果表明:(1)模拟结果与历史描述基本相符,最大积水深度和位置基本一致,表明该系统具备一定的暴雨内涝动态监测预报能力,对提高城市暴雨内涝灾害的监测预警和风险评估起到了一定作用;(2)由于标本数量过少以及缺乏城市最新实际管网数据等信息,对于个别点预警值与实测值存在偏差,在系统运行过程中,部分参数和致灾阀值需进一步调整,比如可以不断增加标本以及更新城市最新实际管网数据等信息;(3)文中使用的是自动气象观测点实况雨量模拟积水状况,积水过程存在一定滞后性,下一步考虑结合雷达估测降水QPE资料,预警时间将大大提前。     

资源枯竭型城市增长边界划定研究——以淮北市为例

城市增长边界是对城市空间增长管理的重要技术和政策之一,对于资源枯竭型城市的可持续发展也具有重要意义。依据资源枯竭型城市的特点,选取了自然因素和人为因素对淮北市城市生态适宜性进行评价;以城市扩张内部动力为基础,从土地利用类型转变的概率角度出发,引入8种空间变量因素建立逻辑回归的元胞自动机模型,其次,辅助近期建设规划,再综合考虑淮北市自然和行政边界线等合理划定城市增长边界。结果表明：1）在生态适宜性高、中、低三种水平下,用地规模逐步上升,分别为：127.90、203.77和590.00 km²;2）依据元胞自动机模拟得到城市扩展用地有效面积为203.45 km²,占研究区面积的22.07%;3）最终得到研究区城市增长边界面积为259.43 km²,占研究区面积的28.15%。研究既明确了区域生态资源的保护范围,又综合考虑了城市的空间拓展方向,不仅可以保护生态空间,而且有利于有序引导城市空间发展,是实现资源枯竭型城市转型和精明增长双赢的重要途径。     

维护良性水循环的城镇化LID模式:海绵城市规划方法与技术初步探讨

海绵城市是低影响开发模式(Low Impact Development,LID)的重要途径,也是解决我国城市水问题的重要举措。论文从良性水循环理念的角度,针对城市防洪排涝、面源污染控制以及雨洪资源化利用等三大核心问题,以城市雨洪模拟技术和LID优化技术方法为重点,探讨了支撑海绵城市实施的关键技术方法,构建了具有自主知识产权的城市雨洪模型;并以首批海绵城市试点常德市为例进行了应用研究。研究得出:现状常德城区径流系数在0.33~0.81之间,平均值为0.64;按确保年径流总量控制目标的实现,采用渗、滞和蓄等多种LID消纳各地块径流,城区90%的地块均能达到控制目标,下沉式绿地、透水铺装和绿色屋顶总面积分别为496.75、1 338.15和613.21 hm2,占各地块面积的3.9%~31.4%之间。污染负荷SS削减率在45.0%~47.7%之间,平均削减率为46.1%。常德城区通过实施LID措施,雨洪径流和污染负荷的输出量将显著降低,基本能够达到控制目标。研究为常德海绵城市规划设计提供了重要技术支撑和理论依据,为我国海绵城市规划方法和技术研究提供了参考。     

汇流路径对SWMM模型水量模拟结果的影响

随着城市雨水管理信息化的快速发展,数学模型逐渐在城市雨水系统规划设计中得到广泛应用,但模型的模拟精度已成为制约其广泛应用的瓶颈问题之一。以某低影响开发（low impact development,LID）雨水系统为例,基于SWMM模型,系统分析了不同重现期条件下,低影响开发设施占比和汇流路径的差异对雨水径流水量控制效果的影响。模拟结果表明:与不考虑汇流路径相比,考虑汇流路径时雨水径流外排总量削减率为4.32%~26.53%,峰值削减率为38.46%~61.40%。因此,汇流路径对雨水径流外排总量和峰值流量影响均较大,且随着LID设施占比升高而增大,随着降雨重现期的增加而降低。在场地开发过程中,可以通过合理的汇流路径设计,提高场地中LID设施对雨水径流的控制效果。同时,在利用模型对场地雨水控制利用效果评估时,也应充分考虑汇流路径对模拟结果的影响。     

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。     

城市雨水系统中低影响开发与绿色水基础设施及其实例

城市化进程的急剧加快使得中国城市饱受暴雨侵袭的困扰。传统的排水机制是雨水排得越快越好,这就需要加大排水管径、增加排水泵站等,因此更多的的成本和更大的地下空间不可避免。另一方面,雨水完全可以成为资源,而不是污染源。基于以上事实,低影响开发(LID)技术被提出并正在成为城市雨水系统发展的趋势。LID技术从源头减少并延迟暴雨径流和峰值,使开发后的城市水文循环接近开发前的自然水文状态。而基于LID技术的绿色水基础设施如雨水花园、透水性铺装、植被浅沟和景观雨水调蓄池等正在越来越多的应用在城市,尤其是一些发达国家在这方面的技术十分成熟。中国起步较晚,只有少数发达城市进行了LID技术的尝试。但从可持续发展的角度来看,LID技术必将得到推广和应用。可以将LID技术与现有的雨水处理设施相结合,构建符合中国国情的城市雨水系统。     

从传播途径优化控制市区铁路噪声

为控制市区铁路噪声污染,在对铁路噪声影响初步调查基础上,以杭州市区浙赣铁路沿线某拟建小区为例,结合小区规划、环境景观和配套工程设计,从传播途径上提出设置人工土坡、声屏障、绿化等多种降噪措施,合理组合形成若干典型降噪方案,应用Cadna/A软件对各方案的降噪效果做了模拟预测和比选.结果表明,不同方案对预测点的降噪效果最大相差19.4dB,方案二降噪效果最佳,但若只考虑铁路噪声影响.则以方案一为佳.研究成果可为今后市区铁路沿线住宅等建筑的规划及其噪声控制提供参考.     

分形与元胞自动机耦合技术应用于厦门城市生态规划

利用2002、2007年的两期TM影像数据,基于分形方法研究了厦门的城市形态特征。首先,利用网格计数分维法得出,自2002年以来分形维数从1.804增至2007年的1.847。由于其分形维数1.847已经超越了城市理想形态维数(1.71±0.02)。结合城市形态发展规律,今后厦门岛的分形维数递增速率减缓后会逐渐回归到城市理想形态维数值。其次,通过集聚分形方法确定了以厦门市政府为圆心半径6 200 m的一个范围,在此范围内合理规划生态用地,不仅会取得较大生态效益,而且会缩短整个城市的分形维数值回归的过程。最后,文章利用元胞自动机的方法,在集聚区域内对厦门岛分形回归进行了模拟分析,提出应在集聚区内转化30%的建设用地为生态用地。此集聚区不仅是城市生态规划工作的重点区域,而且也是改善厦门市整体环境质量的最佳范围。     

农业文化遗产地“三产”融合度评价——以云南红河哈尼稻作梯田系统为例

工业化和城市化过程中,城乡经济差距日益拉大,农村衰落已成为城市化过程中各国面临的共同问题。2015年中央政府提出了“农村一二三产业融合发展”推动农村经济发展的政策,引起了众多学科研究者从不同角度开展研究,但相关研究多以理论探讨为主。农业文化遗产地作为一个以遗产保护为前提的特殊农村地区,如何推动一二三产业（下称“三产”）融合发展,如何量化“三产”融合度,研究尚待深入。基于对农业文化遗产特点、资源特征以及农业文化遗产保护要求等方面的分析,阐释了农业文化遗产地“三产”融合发展的概念和内涵,并构建了由产业融合度与劳动力融合度组成的农业文化遗产地“三产”融合度评价方法体系及具体核算方法。以云南红河哈尼稻作梯田系统十大片区所在的8个乡镇为对象进行评价,结果表明,产业融合度分项指数间越均衡则产业融合度越高;各乡镇分项指数和产业融合度的数值皆很小,有巨大的“三产”融合发展空间;新街镇一二三产业的劳动力融合度领先,其中第三产业贡献率最大;农业文化遗产地“三产”的产业融合与劳动力融合有较高的正相关性（r=0.67）,显著水平在10%以下（P=0.069<0.1）。推动“三产”融合发展可以有效促进农民在本地就业,对于保护农业文化遗产有着重要意义。     

Effect of traffic restriction on atmospheric particle concentrations and their size distributions in urban Lanzhou, Northwestern China

During the 2012 Lanzhou International Marathon, the local government made a significant effort to improve traffic conditions and air quality by implementing traffic restriction measures. To evaluate the direct effect of these measures on urban air quality, especially particle concentrations and their size distributions, atmospheric particle size distributions(0.5–20 μm) obtained using an aerodynamic particle sizer(model 3321, TSI, USA) in June 2012 were analyzed. It was found that the particle number, surface area and volume concentrations for size range 0.5–10 μm were(15.0±2.1) cm-3,(11.8±2.6) μm2/cm3and(1.9±0.6) μm2/cm3, respectively, on the traffic-restricted day(Sunday), which is 63.2%, 53.0% and 47.2% lower than those on a normal Sunday. For number and surface area concentrations, the most affected size range was 0.5–0.7 and 0.5–0.8 μm, respectively, while for volume concentration, the most affected size ranges were 0.5–0.8, 1.7–2.0 and 5.0–5.4 μm. Number and volume concentrations of particles in size range 0.5–1.0 μm correlated well with the number of non-CNG(Compressed Natural Gas) powered vehicles, while their correlation with the number of CNG-powered vehicles was very low, suggesting that reasonable urban traffic controls along with vehicle technology improvements could play an important role in improving urban air quality.