半干旱区生态水箱式道路雨洪资源蓄集利用系统技术研究

[目的]对生态水箱式道路雨洪资源蓄集利用系统技术进行研究,为实现道路雨水收集再利用、有效提高收集雨水水质,也为绿化植物的生长提供优良的水源目标。[方法]生态水箱式道路雨洪资源蓄集利用系统采用聚丙烯(PP)塑料雨水收集模块充分储存水源,为后续系统的"自由呼吸"提供基础。PP雨水收集模块的孔隙率为90%~95%,并采取双层土工布和防水膜的分层布设进行防渗,种植土和绿化植物设施采用30cm的种植土厚度,保证了雨水资源的集蓄和供给的动态平衡。[结果]生态水箱系统具有水资源集蓄、供给动态平衡调整功能和截污功能,可高效集蓄路面优质雨水和有效控制雨水对土壤及地下水的污染。[结论]该系统为雨水的高效再利用提供了条件和新方法,为区域雨洪资源高效管理利用提供了新途径。     

雨水径流集蓄设施及其有效容积的研究

蓄水设施是雨水径流集蓄灌溉利用系统中的纽带和核心。据调查分析研究,适宜应用于“系统”的蓄水设施主要是旱井和窑窖。为充分发挥旱井和水窑（窖）集蓄雨水与灌溉利用的作用,必须做了其规划布设,施工管理工作。对于蓄水设施的有效容积可采用逆时序法推算获得。     

浅析城市雨水利用的发展

雨水集蓄利用可以分为农业雨水集蓄利用和城市雨水集蓄利用。人类要实现生存和城市的可持续发展,必须确立现代的城市雨水利用价值观。雨水利用的多样性可以保障城市雨水利用的广泛开展,对解决城市水资源危机起到了促进的作用。雨水集蓄利用有利于控制城区雨洪;有利于控制非点源污染;可回灌城市地下水。城市雨水利用是解决城市水资源危机的重要途径,是为社会、为城市的水资源规划服务的。在现代城市高速城市化阶段,开展城市雨水资源综合利用的研究和工程实施是必要的。     

基于“海绵城市”理念的城市绿地优化途径

[目的]分析城市绿地、汇水区与积水点的关系,需优化绿地与汇水区的关系,以期能够缓解城市雨水径流问题。[方法]融合"海绵城市"与国内外最新的生态雨洪管理理念,以郑州市为例,采用ArcGIS10.0软件将其划分为93个汇水区,通过水量平衡法理论计算需优化绿地面积的参数。[结果]在现状绿地与汇水区面积比值不同和单次降雨分别为50,100,200mm的情况下,得出需优化绿地与汇水区面积的不同比值,并建立相应的回归方程,且得出在绿地率为30%左右时绿地调蓄效果较好。[结论]城市绿地可以从增加城市绿地规模、合理布局城市绿地以及具体实施途径方面进行优化。     

西峰黄土区庭院雨水径流调蓄利用经济效益评价研究

庭院雨水径流是农村雨水调蓄利用的重点。根据研究区自然和社会经济特点,结合技术研究和推广应用实际,监测和分析了3种不同雨水调蓄利用模式下监测户的雨水集蓄量、用水来源、耗水量、去向及经济效益等,对西峰黄土区庭院不同雨水径流调蓄利用模式下雨水径流对促进农户经济活动的贡献率进行了研究。     

海绵化改造小区调蓄池优化布局及其雨水径流控制效果——以浙江省嘉兴市烟波苑小区为例

[目的]在海绵城市建设背景下,从建筑小区尺度探究调蓄池布局对雨水径流的控制和利用,为平原河网区域城市旧城海绵化改造,增强排水防涝能力,提高雨水利用效率提供技术依据。[方法]以浙江省嘉兴市典型老旧小区烟波苑海绵化改造工程为例,基于暴雨管理模型(SWMM)软件建立排水系统数学模型,通过分析研究区不同降雨重现期和积水节点之间关系,探究最佳的积水节点控制数目;在此基础上,输入设计雨水控制条件探索调蓄池合理布局方案。[结果]①在5～15 a重现期内,研究区积水节点数量分布出现稳定期,并于9 a重现期时积水节点控制数量达到最佳;②模拟容积在20～100 m~3之间的调蓄池比例达84%,达到实际建设标准;③采用合适的"低影响开发(LID)+调蓄池"方案后,研究区雨水径流控制效果提升明显,其中径流峰值削减率达40%以上,外排径流系数降低0.2左右,杂用水供给率最高可达146.3%。[结论]老旧城区在进行海绵化改造时,应当重视调蓄池的合理布局与利用,以构建灰绿结合的径流控制系统,实现高效的雨水管理。     

固原市玫瑰苑小区低影响开发措施改造对降雨径流的调控效益

[目的]计算住宅小区海绵改造后对降雨径流的调控效益,旨在为海绵城市建设提供技术参考。[方法]结合宁夏回族自治区固原市某住宅小区各低影响开发(low impact development, LID)设施的布设情况,计算不同设计降雨量下LID设施对降雨径流的截蓄量与各LID设施截蓄容积的利用率;再结合固原市2004—2014年的降雨资料,计算出该小区年均降雨径流总截蓄量与各LID措施对降雨径流的截蓄量。基于计算出的小区LID设施对降雨径流的截蓄数据,结合资源环境经济学原理,计算小区降雨径流年调控效益、单方降雨径流调控效益与各LID措施年均降雨径流调控效益。[结果]小区海绵改建后,年均降雨径流调蓄量增加11 568 m~3,产生的效益为111 302元/a,单方降雨径流调控效益为9.62元/m~3;各LID设施年均效益分别为:雨水花园45 273元/a,下沉式绿地27 103元/a,雨水桶6 654元/a,雨水池32 272元/a。[结论]住宅小区海绵改建能够有效控制小区降雨径流的外排量,提高小区年径流总量控制率,具有明显的经济、环境和社会效益。     

雨水资源集蓄利用研究进展

水资源危机已成为全球性的问题,如何高效利用有限的水资源,特别是雨水资源,提高雨水资源的利用率,已被世界各国所关注。在详细阐述雨水集蓄利用的发展历史、概念和理论的基础上;对国内外雨水资源的集蓄技术和高效利用技术及其应用研究进行了系统分析和总结;同时,提出了目前雨水集蓄利用研究发展趋势。     

四川省汶川地震灾区震后山地灾害综合风险评价

城市雨水利用效益的定量识别和综合评价是一项前沿性研究工作,其结果可作为雨水利用工程的决策依据。系统分析了城市雨水利用效益评价指标体系,探索应用多层次半结构模糊决策法对雨水集蓄利用效益进行综合评价。以大连市瓦房店工业区雨水利用工程为例,对提出的3个雨水利用方案进行了综合效益评价和方案优选。结果表明,多层次半结构模糊决策法能较好地应用于城市雨水资源利用效益评价中。在雨水中水利用时,充分利用增渗设施和适当增加蓄水池容积可以提高雨水利用的综合效益。     

设施农业雨水集蓄利用与番茄灌溉方案优化

为充分利用雨水资源,提高设施农业灌溉用水效率,该研究对雨水蓄水池容积和大棚番茄灌溉方案进行了优化。以天津市武清区一设施农业小区为研究区,根据2020年6个场次降雨,对蓄水池集雨情况进行分析,基于AquaCrop模型优化大棚番茄灌溉方案,最终设置3种集雨灌溉情景,采用水量平衡法,分别绘制不同情景的丰、平、枯水年雨水集蓄系统的评价指标变化曲线,综合分析其变化特征并确定雨水蓄水池最优容积。结果表明：研究区已建蓄水池集雨率约为57%,有较大改进空间;番茄优化灌溉方案与实际灌溉方案相比,在产量仅减少5.5%的情况下,可节省水量23.6 m3,水分利用效率和灌溉利用效率分别提高7.2%和39%,说明优化方案在保证作物产量的同时可有效节水;实际集雨率和实际灌溉情景下,雨水蓄水池的最佳容积平均值为362 m3,在优化灌溉方案和提高雨水收集设施集雨率后,容积平均值分别为298和288 m3,说明节水灌溉和提高雨水蓄水池集雨率等措施,对雨水蓄水池容积优化和提高复用率具有显著影响。该研究可为指导农业雨水集蓄利用工程建设、促进非常规水利用的推广、保障农业可持续发展提供参考。     

甘肃省淤地坝水资源的利用潜力

[目的] 分析淤地坝拦泥蓄水及其水资源利用潜力,为淤地坝水资源利用及管理提供依据。[方法] 本文通过调查法对甘肃省多沙粗沙区淤地坝建设现状、拦沙数量及空间分布、水资源利用效益和利用潜力进行分析。[结果] 截至2019年底甘肃省共建成淤地坝1 600座,其中大、中、小型坝各为559,452,589座;坝控面积4 101 km²,总库容4.82×10⁸ m³,其中设计拦泥库容2.29×10⁸ m³。目前拦泥库容1.43×10⁸ m³,占设计拦泥库容的62.37%;拦泥库容中,大、中、小型坝各占80.86%,13.21%和5.93%;泾河流域、黄河干流、渭河流域、洮河流域各占71.46%,13.91%,12.72%,1.91%。由于流域产沙量减少,大型坝平均淤积17 a后（平均设计淤积年限15 a）剩余拦泥库容占设计拦泥库容的43.88%;中型坝平均淤积后（平均设计淤积年限10 a）剩余拦泥库容占设计拦泥库容的38.81%。全省淤地坝剩余拦泥库容8.62×10⁷ m³,可作为今后蓄水利用的潜在库容。目前,淤地坝蓄水主要用于应急抗旱、农业及果园高效节水灌溉、土地多种经营及经济综合开发、畜禽养殖、淤地坝田园综合开发利用等。庆阳、平凉、天水和定西市安定区今后可开发用于人饮备用水源地、提灌补灌工程水源地、水体养殖（鱼塘）的淤地坝数量共147座。[结论] 为满足当地乡村振兴与高质量发展对淤地坝的社会需求,对有蓄水用水需求的区域,应提高新建坝的设计标准,建设可长期蓄水的高标准淤地坝;对已建成的大中型淤地坝进行提质改造,保证淤地坝坝体、防洪及水资源利用的安全性,同时建立淤地坝风险管控预警机制,有效化解缺水地区淤地坝蓄水用水与防汛管理的矛盾。     

基于类型学方法的滞洪区村庄防洪空间格局研究——以河南省舞阳县为例

[目的]探讨滞洪区各类村庄的防洪空间格局模式,为村庄防洪工程建设决策提供参考。[方法]阐述村庄防洪的基本原则与构成要素,通过空间类型学方法来分析滞洪区村庄防洪空间各要素的主要功能。[结果]泥河洼滞洪区村庄防洪空间主要由围堰、水塘和沟渠、堤坝等要素组成。在工程实践中,形成了多种形式,以适应不同地形环境的需求。提炼出挡、蓄、疏、挡+蓄、蓄+疏、挡+挡+蓄这6类组合模式,并结合当地实际案例,进行了图解说明。[结论]滞洪区村庄防洪空间格局对防洪工作成效有很大影响,村庄防洪设施的精细化管理有助于提升防洪能力。     

基于主体功能区的土地规划新增建设用地指标调控研究—— 以河北省卢龙县为例

本文从主体功能区战略角度出发,构建了适用于土地利用总体规划中新增建设用地指标分配的主体功能区划分指标体系,以河北省卢龙县为例,得出该县主体功能区划结果。并结合区域土地利用及土地开发、利用、整治、保护(DUHP)优先度的组合模式,计算在新一轮土地利用总体规划中卢龙县分配到各乡镇的新增建设用地指标。其中刘田各庄镇、卢龙镇和石门镇3个乡镇作为卢龙县优先开发区和重点开发区,分配到的新增建设用地指标最多,均达到230 hm2以上;其他乡镇在保证重点城区发展的基础上,也获得一定数量的指标。本文旨在利用此种方法,为土地利用总体规划的指标分配提供一定的方法支撑,促进规划范围内土地资源优化配置,保证土地资源的可持续利用。     

基于暴雨洪水管理模型的铁路车站片区雨洪模拟及低影响开发效果评价

[目的]减轻西北地区高速铁路车站片区建设过程引起的水资源矛盾问题,实现铁路车站片区雨水的积存、渗透和净化,促进雨水资源的利用和生态环境保护,实现高速铁路绿色施工。[方法]以甘肃省兰州市西客站为研究对象,采用暴雨洪水管理模型(SWMM)研究了传统开发下的雨水径流效应,并对采用生物滞留池、透水铺装、绿色屋顶及生物滞留池+透水铺装+绿色屋顶组合措施方案3种低影响开发(LID)方案进行了模拟。[结果]不同LID措施均能有效削减径流总量、洪峰流量、溢水量及延后峰现时间,其中组合LID方案的控制效果最佳,对洪峰流量和径流总量削减率高达75.9%和41.6%;透水铺装和生物滞留池对洪峰流量和径流总量的削减效果较显著;绿色屋顶单独铺设时,雨洪控制效果较差。[结论]合理采用LID措施可以有效地实现雨水的可持续管理,减小铁路车站片区的洪涝灾害。     

北方城市海绵社区生态效益分析

[目的]分析海绵社区建设带来的经济效益、生态效益,为中国海绵城市建设提供技术参考。[方法]以北京市通州区某建筑小区为研究对象,通过增设屋顶绿化、下凹式绿地、雨水调蓄池等雨水渗蓄措施,对比增设设施前后外排量、节水量、回补地下水量、消除污染而减少的社会损失量、节电量、固碳释氧量的变化。[结果]研究区增设雨水调蓄设施后,年单位面积总效益增加量为38 566元/(hm~2·a),年单位面积节约中水量为208m3/(hm~2·a),年单位面积节电量为145(kW·h)/(hm~2·a),年单位面积回补地下水增加量为281m3/(hm~2·a),年固碳增加量为0.02t/(hm~2·a),年固氧增加量为0.01t/(hm~2·a)。[结论]采用雨水调蓄设施,在节水、节能、截污等方面均可产生具有明显的经济效益和生态效益,值得大力推广和提倡。     

基于沟渠库厂联合运用的金属矿区酸性废水防控措施研究

[目的]金属矿区酸性矿山废水外排防控一直是个难题。探索酸性矿山废水源头控制与末端治理相结合的防控技术体系,为金属矿区酸性废水的防控提供新的解决思路。[方法]以广东省大宝山矿区为研究案例,坚持"源头防控,末端治理"的原则,构建基于沟渠库厂联合运用的酸性废水综合防控技术体系。[结果]建设截排水系统实施雨污分流,从源头上减少酸性废水产生量;清淤腾空拦泥库调蓄库容2.81×106 m3,并建设4.50×104 t/d处理规模的污水处理厂,对酸性废水进行未端治理,达到在5a一遇降雨条件下丰水期酸性废水不外排的防控目标。[结论]通过沟(截水沟)、渠(排水渠)、库(拦泥库)、厂(污水处理厂)的联合运用,可以控制酸性矿山废水在设计标准下不外排,该技术体系可用于类似矿山酸性废水的治理。     

基于径流曲线数模型的江淮丘陵区塘坝复蓄次数计算模型

针对江淮丘陵区塘坝体系复蓄次数计算问题的重要性与复杂性,提出运用SCS模型处理塘坝灌区无资料水文模拟计算问题,构建了塘坝灌区降雨径流模拟模型,并依据Penman-Monteith公式计算了各典型作物的需水量,进而实现了对江淮丘陵区塘坝灌溉系统的水量平衡分析,合理地推算了塘坝系统复蓄次数,找出塘坝灌区现状灌溉体系中存在的问题,可为江淮丘陵区塘坝工程规划、种植结构调整以及灌溉制度的确定提供理论支撑,具有明显的实际指导意义和重要的推广应用价值。     

中国西北部生态脆弱区典型区域土地综合整治分区——以甘肃省兰州市为例

[目的]探讨土地整治规划的重要内容——土地整治分区,为确定土地整治重点区域和土地整治规划提供参考依据。[方法]以西北部生态脆弱区典型区域甘肃省兰州市为研究区域,基于生态保护视角,在充分考虑区域自然地理特征、土地利用特点及区域主要生态问题的基础上,从地形地貌、降雨、土壤类型、植被类型、水土流失、土地利用等5方面选取指标因子初步构建分区指标体系,并从水资源供给、水系分布及行政区划等方面进一步完善。同时运用ArcGIS空间叠加分析功能,使用综合分析法进行土地综合整治分区。[结果]形成了"方位+地貌+土地利用类型"命名的土地整治两级分区体系,二级分区较为详细。兰州市划分为7个一级区和15个二级区。[结论]中国西北部生态脆弱区域在土地综合整理过程中应该通过选择合理的指标体系分区进行整治。各分区应该针对其土地资源、水资源、生态环境状况等具体特征,基于生态保护视角采取有效措施进行土地综合整治。     

山丘区蓄水坑灌田间工程规划设计——以山西省太谷县节水灌溉示范园为例

[目的]对蓄水坑灌田间工程规划设计进行研究,解决蓄水坑灌未来推广运用中的问题,为推动山丘区蓄水坑灌的规模化、产业化发展奠定基础。[方法]以山西省太谷县节水灌溉示范园区为背景,将蓄水坑灌田间工程基本要素与微灌工程技术和低压管道输水灌溉工程技术相结合,因地制宜地对蓄水坑灌田间工程进行设计。[结果]采用水平集雨沟整地方法;每株果树布置4个蓄水坑,蓄水坑深度40cm;在降雨径流蓄滞能力设计为5a一遇24h最大暴雨量标准下,蓄水坑设计直径为30cm;坑内布置一体化设计的底板、固壁和顶盖;环状沟深度20cm,宽度30cm,半径50cm;输配水闸管系统包括干管、支管、毛管3级,管材为聚乙烯;四孔出流毛管沿环状沟内径呈环形绕树布置;给出了各管道管径、长度及进口工作水头的计算方法,以及系统工作制度的确定方法。[结论]对整地技术、蓄水坑设计与布置技术和低压管道系统设计技术的规划设计,能够满足山丘区蓄水坑灌的特殊灌溉要求。