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.     

粗放式绿色屋顶雨水径流滞蓄截污效果影响因素研究进展

绿色屋顶作为海绵城市低影响开发措施之一,在实际降雨事件中表现出一定的雨水径流滞蓄截污效果,能有效缓解城市内涝和面源污染的现状。且粗放式绿色屋顶因其对屋顶荷载要求低、后期维护较易、成本低等一系列优点,适合实际工程应用,因此对粗放式绿色屋顶雨水径流滞蓄截污效果的影响因素进行研究,对今后的工程应用具有一定的实际指导意义。通过综述近几年国内外关于粗放式绿色屋顶雨水径流滞蓄截污影响因素的研究,指出目前进行相关研究的不足之处和对今后的研究与实践提出展望。     

极端降雨下绿基和灰基联用的雨洪控制效果

以福州大学为例,选取3种绿色基础措施（绿色屋顶、植被浅沟、渗透铺装）与2种灰色基础设施（增大管径、蓄水池）组合,设计了9种雨水系统改造措施方案,并根据3场不同历时极端天气降雨的实测数据,运用暴雨洪水管理模型（SWMM）模拟分析不同雨水系统改造措施方案对径流深、节点和管道的雨洪控制效果.情景模拟结果表明：3场强降雨下,绿色基础措施组合（SS7）在所有用地布局情景中对径流深的控制效果均为最优,其中中长历时强降雨下的削减比最高,达到了78%;在节点控制方面,由于3种绿色基础措施与增大管径组合措施（SS8）具备下渗、滞留和快排等特性,在3场降雨中,对节点的洪流流量和洪流时间的控制效果均为最优,接近100%;在管道控制方面,3种含绿色基础措施的组合方案（SS7,8,9）对管道满流时间与峰值流量发生时间的控制较好.通过对比这3种组合措施方案发现,在短历时强降雨中,3种绿色基础措施与蓄水池组合措施方案下（SS9）管道满流时间最短,峰值流量发生时间最迟;中长历时强降雨中3者差别不大;长历时强降雨中3种绿色基础措施组合下（SS7）管道满流时间最短,峰值流量发生时间最迟.     

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.     

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。     

轨道交通车辆基地的LID布置优化

近年来，极端天气发生频繁，城市化建设急速发展，由于强降雨导致的城市轨道交通内涝，给轨道交通正常运营带来极大的安全隐患，基于雨水管理的海绵城市建设对解决车辆基地径流问题具有重要作用。基于NSGA-Ⅱ构建以径流总量控制率、节点超载总时间和LID工程总成本为目标函数的LID优化布置算法，从模型角度优化LID措施的组合方案及规模，避免情景方案中人工枚举不全面的问题；并以上海市某车辆基地为研究区域，探究区域的LID布设方案。模拟结果表明：耦合SWMM和优化算法可生成一系列兼顾上述三目标的LID布设方案，有效削减了区域雨水径流总量和洪峰流量，提高区域排水能力，为车辆基地的LID方案设计提供技术支持。     

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4S技术的环湖截污模型构建

基于SWMM模型,利用GIS、RS及GPS技术构建滇池流域东南岸的非点源污染量化模型。结合排水系统的特点,划分子排水单元,并进行参数灵敏度分析、率定及模型验证,完成模型的建立,模拟昆明主城城市降雨径流污染。进行模型的设计降雨重现期,对环湖截污系统各污水处理厂相应的干渠汇水断面来水的水质水量过程进行模拟,并对滇池环湖截污系统进行效能分析。     

基于SWMM的滇池环湖截污干渠系统运行效能分析

滇池环湖截污干渠工程是滇池环湖截污体系的重要组成部分,利用SWMM模型对滇池环湖截污干渠系统运行情况进行模拟,并对其运行效能进行分析。分析结果表明:典型降雨年景(降雨保证率分别为29.7%、93.8%和82.8%)下滇池环湖截污干渠对现状汇水范围内全年产生的污水收集率为29.52%~51.68%,对设计服务范围内产生的污水收集处理率为46.3%~67.9%。环湖截污干渠系统旱季收集处理效率明显高于雨季,各截污片区收集处理率存在明显差异。当重现期≤0.2年时环湖截污系统现状汇水范围内产生的污水及地表径流均能够被收集与处理;当重现期≤0.25年时环湖截污系统设计服务范围内产生的污水及地表径流能够完全被收集与处理。     

不同配比基质层的雨水径流滞蓄截污效益研究

基质配比是影响粗放式绿色屋顶对雨水径流滞蓄截污效益的重要因素之一。文章采用泥炭土作为营养基质,蛭石作为吸附基质,构建了9个不同配比泥炭土蛭石基质层小试装置,研究在南昌市降雨特征的9个不同深度模拟降雨事件中,装置对雨水径流的滞蓄截污效益。结果表明,不同配比泥炭土和蛭石基质层能发挥优秀的雨水径流滞蓄效益、雨水径流中的NH4+-N削减和TP截留效益。其中20%泥炭土+80%蛭石的基质层小试装置在整个实验过程中的平均径流削减率为43.53%,平均NH4+-N削减率为75.07%,平均TP截留率为68.00%,且相对其他不同配比基质层小试装置有更强的抑制TN淋失能力。