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。     

城市道路低影响开发雨水系统监测与评估

以某城市道路低影响开发雨水系统为例,研究了低影响开发系统的水量和水质控制效果。采用了同场次降雨对比分析方法,分别选取低影响开发道路A、B两监测点和传统道路C监测点进行对比监测。比较7场典型降雨下A、B、C监测点的数据表明:A、B监测点出流总量和出流污染负荷得到有效削减。平均径流出流总量削减率分别为64. 37%、54. 79%;平均径流出流污染物负荷(以SS计)削减率分别为90. 23%、70. 94%。因此,城市道路低影响开发雨水系统在雨水径流水量和水质控制方面效果显著。     

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。     

淮南城区传统开发模式下雨水径流水质污染特征研究

选取淮南城区6种不同下垫面,研究了自然降雨和径流雨水随降雨历时和径流历时的水质变化,并探讨了降雨强度对初期径流水质的影响和径流污染物之间的相关性。研究表明:初期自然降雨和初期径流污染较为严重,随着降雨历时和径流历时的延长,自然降雨和径流雨水污染程度均逐渐降低并趋于稳定,且径流雨水中SS与其他污染物之间具有良好的正相关性;不同下垫面径流雨水水质具有一定差异,屋面径流雨水明显好于路面径流雨水;降雨强度对初期径流水质具有较大影响,降雨强度越大,初期径流雨水污染越严重。     

雨水花园设计要点及其在上海市的应用探讨

雨水花园可以有效地控制径流污染、削减径流流量和峰值流量,是低影响开发技术体系中的重要措施。结合不同应用条件,从设施面积、组成构造2个方面分析了雨水花园设计中的关键参数;根据上海市地下水位高、初期径流污染负荷高、土壤粘粒含量高的特点,探讨了雨水花园在上海市的应用,为国内雨水花园的设计提供参考。     

下凹式绿地在降雨径流控制中的应用研究

下凹式绿地具有蓄渗雨水、削减洪峰流量、净化雨水、防止土壤侵蚀等优点,且投资少,是一种能同时满足环境、生态、经济等多重效应的新型雨水利用措施;它的应用将有效缓解城市水资源匮乏和降雨地表径流造成的面源污染,同时能在一定程度上防止城市内涝.在介绍下凹式绿地对降雨径流控制的基础上,着重综述了下凹式绿地对雨水的蓄渗、净化作用及其设计方面的研究进展.     

镇江市雨水收集利用示范工程雨水水质特性研究

以镇江市雨水利用示范工程为研究对象,通过对8场典型降雨雨水取样检测,得出了示范点雨水径流的污染状况和水质特性,分析各种雨水水质变化规律、雨水质量及其主要影响因素,研究各类污染物之间的相关性。结果表明:降雨初期径流污染严重,主要是有机污染物和悬浮物固体污染,雨水中的悬浮物与有机污染物浓度有一定的相关性;在弃去初期雨水后,水质基本满足景观环境再生水水质和城市杂用水水质的控制指标。     

建设气候适应性低影响开发设施的方法

气候变化对降雨产生的影响会干扰低影响开发设施的运行效果。为了建设气候适应性低影响开发设施从而实现海绵城市可持续性发展,引入气候模式模拟及预测成果来辅助规划低影响开发设施的规模。通过总结概括CMIP5在雨水控制设施应用方面的主要研究成果,提出根据模拟能力筛选CMIP5最优耦合模式,利用多模式集成降尺度法修正模式预估降雨日尺度数据,并结合历史实测站点数据共同作为建设气候适应性低影响开发设施的研究基础数据,对长序列降雨数据截选与分组,统计分析同一年径流总量控制率下的设计降雨量标准差及差值作为划分气候敏感区域的依据,并针对不同敏感区提出建设意见,可为我国城市雨水系统应对未来气候变化提供参考。     

基于模糊层次分析法的海绵城市措施研究

以低影响开发的理念为主导,提倡雨水的源头及分散控制,恢复用地开发前的水文状态.合理地选择海绵城市措施是海绵城市建设的重要内容.海绵城市建设通过加强城市规划建设管理,发挥建筑、道路、绿地和水系等对雨水的吸纳、蓄渗和缓释作用,有效控制雨水径流,实现雨水自然积存、渗透、净化.针对海绵城市决策方案优选问题,根据实例情况建立海绵城市措施决策指标体系.应用模糊层次分析法对该指标体系进行评价,引入Delphi法将定性指标及权重值进行量化,计算各方案的评分,从而得到决策结果.结果表明,该方法计算方便,操作性强,为决策提供了可靠的依据.     

低影响开发建筑小区雨水控制效果监测与评估

以某新建建筑小区为研究对象,通过构建低影响开发雨水排水系统,实现了雨水径流总量减排和峰值削减的多目标控制。采用同场次降雨对比分析的方法,在该小区6个排口（A~F）分别设置监测点,并选择下垫面类型组成相似的传统建筑小区排口（G）作为对比监测点。通过7场典型降雨监测数据的分析表明:与传统建筑小区相比,低影响开发建筑小区场次雨水径流外排总量削减率为12.1%~100%,场次雨水径流污染物（以SS计）总量削减率为69.6%~100%,峰值削减率为12.3%~100%。通过建立数学模型对典型年降雨数据进行了连续模拟,结果表明:低影响开发建筑小区平均径流外排总量削减率为77.3%,污染物总量削减率为66.4%。因此,监测和模拟结果均表明低影响开发雨水系统可有效控制雨水径流的外排总量和污染负荷。研究结果可为我国今后海绵型建筑小区建设提供技术支撑。     

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.     

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。     

基于低影响开发的雨洪管理研究现状和趋势研究

降雨径流是影响城市河流水质以及发生内涝的主要原因之一,传统的雨水管理模式已经不能适应现代城市的发展,低影响开发是基于模拟自然水文状况的原理,采用源头控制来消减、利用和延缓径流以及控制径流污染的一种分散的、多样性的、景观化的微型控制单元。国内低影响开发的工程实践还比较少,在借鉴国外有关低影响开发的设计方法、效果监测以及模型模拟方面的理论同时,国内还需要开展长期效果监测来建立自己的设计参数数据库以及研究适合国内的设计决策支持工具。     

基于元胞自动机的低影响开发对城市内涝削减效果模拟

低影响开发措施是解决城市内涝问题的重要途径。为评估其对城市内涝的防控效果,论文以福建省长汀县县城为研究案例,提出适宜在研究区开展的透水铺装、下凹式绿地、雨水罐等低影响开发措施方案,利用基于元胞自动机模型的城市内涝模型进行模拟,并通过验证发现元胞自动机模型可有效模拟城市内涝过程。对比低影响开发改造前后的内涝情况,结果显示：1）低影响开发措施能使内涝积水总量削减超过50%,暴雨重现期越长对内涝现象的削弱效果越低;2）通过分析改造前后内涝积水区的空间格局及变化特征,可见大部分内涝积水区在改造后积水削减幅度较大,卧龙山北部及汀江干流左岸的积水区内涝情况改善幅度较小;3）低影响开发改造削减效果最好的为积水深度低于0.2 m的区域,其次为积水深度高于0.5 m的区域,对积水深度处于0.2~0.5 m的区域削减效果并不明显。研究表明低影响开发措施可有效控制城市的内涝灾害。     

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。     

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。     

Integral stormwater management master plan and design in an ecological community

Urban stormwater runoff nearly discharges directly into bodies of water through gray infrastructure in China, such as sewers, impermeable ditches, and pump stations. As urban flooding, water shortage, and other environment problems become serious, integrated water environment management is becoming increasingly complex and challenging. At more than 200 ha, the Oriental Sun City community is a large retirement community located in the eastern side of Beijing. During the beginning of its construction, the project faced a series of serious water environment crises such as eutrophication, flood risk, water shortage, and high maintenance costs. To address these issues, an integral storrnwater management master plan was developed based on the concept of low impact development （LID）. A large number of LID and green stormwater infrastructure （GSI） approaches were designed and applied in the community to replace traditional stormwater drainage systems completely. These approaches mainly included bioretention （which captured nearly 85th percentile volume of the annual runoff in the site, nearly 5.4 x 10^5 m3 annually）, swales （which functioned as a substitute for traditional stormwater pipes）, waterscapes, and stormwater wetlands. Finally, a stormwater system plan was proposed by integrating with the gray water system, landscape planning, an architectural master plan, and related consultations that supported the entire construction period. After more than 10 years of planning, designing, construction, and operation, Oriental Sun City has become one of the earliest modem large-scale LID communities in China. Moreover, the project not only addressed the crisis efficiently and effectively, but also yielded economic and ecological benefits.     

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。     

海绵城市试点区域内面源污染发生过程及其对水体污染负荷贡献评估

低影响开发(LID)作为我国海绵城市建设中最为重要的技术手段,能够有效解决大概率小降雨事件带来的径流污染问题,然而海绵城市试点区域内城市面源污染的发生全过程与污染输出特征规律鲜有报道.本研究选择已经建成的海绵城市建设试点区域,在地块尺度上研究多个不同降雨事件中城市面源晴天污染物累积量、降雨径流冲刷量、LID削减量、外排后对河流水体的污染输出量.结果表明,LID建设区域内街尘的累积范围为7.82~33.36 g·m-2,降雨冲刷量为0.29~4.90 g·m-2,街尘的径流冲刷率为0.9%~62.7%;LID设施对降雨冲刷的固体悬浮物(SS)削减率达90%,即占街尘累积量的13.1%~16.7%,发生溢流时SS输出量占街尘累积量的0.6%~3.8%,占径流冲刷量的3.9%~5.0%.LID径流的调蓄能力大于其设计降雨量(即在降雨量为21 mm)时径流无外排,经过LID设施外排径流水中COD、NH+4-N、TN、TP浓度均低于《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅳ类水标准.另外,LID设施对颗粒物中小于10μm和大于250μm的细颗粒物去除率较高,且微地形和常规性清扫(人工清扫和机械清扫)均对城市面源污染物累积和迁移分布产生影响.上述发现揭示了LID建设区域内城市面源的发生规律,可为定量评估LID工程绩效提供科学依据.