探讨低影响开发技术在沣西新城的应用

以沣西新城为例,介绍了沣西新城为建设海绵城市采取的综合举措,分析了沣西新城暴雨管理和雨水综合利用的LID设施,得出雨水花园、生态滤沟、植生滞留槽、下凹式绿地、集料蓄水沟、中心绿廊等形成的四级雨水利用系统可有效削减雨水径流量、净化污染物、充分利用雨水。在满足绿地生态、景观、游憩和其他基本功能的前提下,建设沣西新城成为西北首个国家海绵城市建设试点示范城市。     

基于多目标优化的低影响开发设施布局方法

以海绵城市试点区-南昌市某分流制区域为例,针对低影响开发（LID）设施的最优成本效益问题,耦合了雨水管理模型（SWMM）和非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）,对LID设施建设成本、径流SS负荷削减率、径流量削减率3个目标函数进行多目标优化.得到了一系列完整的成本效益曲线（帕累托解集）,实现了区域LID设施建设方案的自动寻优.比较不同降雨重现期（P=2、5、15 a）条件下的优化结果,发现LID设施在径流SS负荷控制方面不易受降雨重现期的影响;而在径流量控制方面,受降雨重现期影响较大,高成本LID设施建设方案也难以有效削减高重现期降雨径流.以帕累托解集中3种不同建设成本的方案为例,根据2016年实际降雨对不同方案下的水量水质的控制效果进行了模拟,决策者可以根据资金投入、控制目标、受纳水体环境容量从帕累托解集上选择适合的LID设施建设方案.     

基于多目标优化与综合评价的海绵城市规划设计

海绵城市源头减排设施已被广泛应用于城市雨水径流削减与污染控制,但仍缺乏一种综合评价方法来实现其科学规划设计.本研究构建了一种基于多目标优化与综合评价相耦合的海绵城市规划设计方法,以建设成本、雨水综合径流系数、污染物综合控制率为目标函数,以源头减排设施建设规模和海绵城市径流控制指标作为边界条件,建立基于快速分类的非支配遗传算法（NSGA-Ⅱ）的多目标优化模型;然后结合层次分析法对优化解集进行综合指标评价,得出最优化设计方案.利用该方法以研究区A为案例,构建了一套建设成本最小化、水文水质效益最大化的设计方案,并通过海绵城市建设前后的暴雨洪水管理模型（SWMM）,评估最优化方案的降雨径流控制与径流污染控制效果.研究结果表明,海绵城市建设能大幅削减雨水径流量,年径流总量控制率达70.1%;雨水峰值流量削减率超过40%,同时延后径流峰值出现时间;有效降低雨水径流污染,研究区各类污染物综合削减率均超过30%.本文提出的多目标优化与综合评价方法,能够基于特定的目标与需求,针对性提出适合区域发展的海绵建设方案,为海绵城市规划设计提供技术支持.     

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。     

基于海绵城市建设的低影响开发技术的功能分析

研究了基于海绵城市建设的低影响开发技术(LID)对场地开发前后自然水文状态的复原原理,分析了LID技术的主要功能,即在场地控制中采用源头处理或者分散处理的技术,从而达到增加雨水的蒸发量、渗透量,削减洪峰流量与径流量,延长峰现时间及同时净化雨水等目标。对LID的6项功能列清单,提出了功能列表并分析了功能多边形。对LID技术功能的分析,有助于了解LID的主要功能及LID的本质目标,为推进海绵城市的建设提供参考。     

基于海绵当量的绿色雨水基础设施规划设计方法研究

绿色雨水基础设施作为海绵城市建设的主要设施,能够减少径流雨水的产生、外排以及发挥净化作用,但绿色雨水基础设施的种类较多,设施的控制效果及适用条件不一。为便于海绵城市绿色雨水基础设施的规划、设计、验收、考核及监测评估,提出了"海绵当量"的概念以及典型绿色雨水基础设施海绵当量的计算方法,并以北京典型片区为例进行应用验证。研究方法和结论可为绿色雨水基础设施规划设计优化及海绵城市建设效果评估提供技术支撑。     

绿色雨水基础设施适应性植物的选择和设计

针对绿色雨水基础设施建设过程中植物选择不当、景观效果差、养护成本高等问题,提出定性与定量相结合的评价选择方法。以北京地区草本植物为例,根据GSI设施结构、功能特征拟定植物基本属性指标,建立植物综合评价指标体系,对30种常用草本植物进行评分分级,筛选出与设施功能相适应的植物种类;并探讨了草甸型植物景观在绿色雨水基础设施中的应用前景及设计方法,为高效益、低成本的绿色雨水基础设施建设提供新思路。     

雨水生物滞留系统关键设计参数研究进展

低影响开发(LID)雨水系统构建是海绵城市实现雨水控制与利用的有效手段,其中雨水生物滞留系统的设计对城镇区域削减雨水径流量与降低径流污染等具有重要的意义.在综合国内外研究成果的基础上,探讨了雨水生物滞留系统的规模、填料、植物、布局等关键设计要素的选择和确定方法.首先,对雨水生物滞留系统的规模设计方法进行了归纳总结,并阐...     

基于LID措施的城市设施绿地对雨水径流及污染阻控的研究

文章对不同LID设施绿地在雨水径流的接收、传送到蓄存过程中的功能进行综述的基础上,总结出城市设施绿地作为系统的整体去除污染物主要机理,展望了城市设施绿地在海绵城市建设中的应用前景,为设施绿地在城市雨洪控制提供理论和技术支持。     

生物滞留设施对雨水径流氮磷污染物净化机理和运行优化方式研究进展

生物滞留设施是城市雨水管理和海绵城市建设的典型技术措施之一,其对城市雨水径流中氮、磷污染物的净化机理和控制效果受到研究人员广泛关注。通过系统梳理生物滞留设施对不同形态氮、磷的净化机理研究进展,分析了传统生物滞留设施对雨水径流中氮、磷污染物的控制效果;进而从设施填料组合与配比、淹没出流区设置、碳源添加和填料填装方式4个方面,系统分析了生物滞留设施对雨水径流中氮、磷污染物净化效果的提升方式和效果。基于目前研究的不足和海绵城市建设中实际工程技术需求,从生物滞留设施对雨水径流氮、磷污染物控制方面展望了未来重点研究方向。     

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.     

基于LID理念的灰绿基础设施生态耦合设计实证研究

以"低影响开发(LID)"为视角通过灰绿基础设施的生态耦合,应用到陕西岐山县袁家村湿塘修复设计中.探讨解决雨洪问题灰绿基础设施各自优势,以及两者的生态耦合方法.不仅考虑了传统的水环境治理而且扩展到水生态以及水景观,提出了综合水环境解决方案.为创建兼具生态服务功能和人文审美功能的农村水生态修复提供一条思路,丰富海绵城市设计体系的研究.为创建兼具生态服务功能和人文审美功能的农村水生态修复提供一条思路,丰富海绵城市设计体系的研究.     

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。     

合流制溢流控制系统的多目标优化

在城镇合流制溢流（CSO）污染控制系统的规划建设过程中,提高CSO削减率的同时降低建设成本一直受到规划建设决策者的广泛关注。针对CSO控制系统优化问题,利用Matlab、Python和SWMM模型建立了CSO控制系统建设成本与CSO削减率的多目标优化模型,借助非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）对实例求解得出一系列Pareto解集,并进一步为决策者提供多套选择方案。分析结果表明:在3年一遇设计降雨条件下,优化结果中源头LID设施、末端合流制调蓄池与中途截流管网改造的建设成本占比依次降低,其中末端合流制调蓄池的CSO削减率贡献最高,源头LID设施次之,中途截流管网改造最低。     

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。     

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.     

常德市海绵城市建设示范区雨洪适应性评价与分区

雨洪适应性体现了海绵城市建设的底线约束与生态优先原则,是海绵城市规划中重要的评价标准。采用INVEST模型与GIS技术,进行了研究区的雨洪适应性评价、雨洪适应性的功能分区及安全水平分区。研究表明：（1）从水源涵养、土壤保持和水质净化三个方面进行雨洪适应性评价,并融合雨洪汇流路径与适应性等级,划分雨洪适应性功能分区,体现了雨洪适应系统的源间廊道与基本骨架视角。（2）雨洪安全格局是海绵设施空间形态上的表现,重构不同安全水平雨洪适应性空间,实现了“源—汇”平衡,形成城市雨洪安全系统。（3）雨洪适应性通过水文过程与空间格局耦合,体现了雨洪管控中从微观到宏观层面的协调,对提升城市应对不确定性冲击的自组织能力具有参考意义。