基于水文模型的北京浅山区雨洪管理措施探究——以夹括河上游为例

【目的】浅山区是城市的生态屏障,由于浅山区的地形坡降较大,且洪峰汇流时间较短,极易形成季节性洪水,导致雨洪灾害。本文旨在探究合理的浅山区雨洪管理方式,研究不同雨洪管理情景在山地中的适用性。【方法】研究以北京市浅山区夹括河上游区域为例,基于HEC-HMS和HEC-RAS等水文模型模拟10年一遇设计降雨下的雨洪径流过程,对比分析3种不同的雨洪管理情景(传统管理情景、低影响开发情景和自然情景)在雨洪调控效果、生态环境影响和景观效果3个方面的综合调控效果,从而探究不同浅山区雨洪管理措施的有效性。【结果】(1)在雨洪调控效果方面,传统管理情景、低影响开发情景的蓄水容量分别是自然情景下的3.8倍、5.0倍,最大淹没范围较自然情景增大了2.0%、1.2%,传统管理情景、低影响开发情景对峰值流量的削减率分别为18.3%、31.5%,峰现时间分别推迟35 min、45 min。(2)在生态环境影响方面,低影响开发模式对于河道植被环境和水文连通性的积极效应大于传统管理模式和自然模式。(3)在景观效果方面,低影响开发情景在水体范围和环境契合度方面都具有较大优势。【结论】(1)相比于传统雨洪管理模式,低影响开发模式具有良好的雨洪调蓄作用,能增大雨水存蓄容量、削减峰值流量、推迟峰现时间,此外低影响开发模式能改善河道生态环境,并且具有良好的景观效果。因此通过综合判断,低影响开发情景更适用于本文的研究流域中。(2)低影响开发模式能发挥浅山区的地形优势,通过在地形平缓处设计雨水蓄水池来收集上游汇水。同时低影响开发模式按照海绵城市的设计规范制定雨洪目标,实现河道上游汇水区域年径流总量控制率大于85%,兼顾了河道生态和景观的需求。(3)研究发现HEC-RAS水文模型可以量化并可视化不同雨洪管理情景,为浅山区雨洪管理建设提供技术支持。(4)研究强调每个区域的特殊性,浅山区雨洪管理措施从另一层面扩展了低影响开发情景的应用,表明传统水利设施也同样适用于低影响开发的雨洪管理理念。     

基于水文模型的北京浅山区雨洪管理措施探究

目的浅山区是城市的生态屏障，由于浅山区的地形坡降较大，且洪峰汇流时间较短，极易形成季节性洪水，导致雨洪灾害。本文旨在探究合理的浅山区雨洪管理方式，研究不同雨洪管理情景在山地中的适用性。方法研究以北京市浅山区夹括河上游区域为例，基于HEC-HMS和HEC-RAS等水文模型模拟10年一遇设计降雨下的雨洪径流过程，对比分析3种不同的雨洪管理情景（传统管理情景、低影响开发情景和自然情景）在雨洪调控效果、生态环境影响和景观效果3个方面的综合调控效果，从而探究不同浅山区雨洪管理措施的有效性。结果（1）在雨洪调控效果方面，传统管理情景、低影响开发情景的蓄水容量分别是自然情景下的3.8倍、5.0倍，最大淹没范围较自然情景增大了2.0%、1.2%，传统管理情景、低影响开发情景对峰值流量的削减率分别为18.3%、31.5%，峰现时间分别推迟35 min、45 min。（2）在生态环境影响方面，低影响开发模式对于河道植被环境和水文连通性的积极效应大于传统管理模式和自然模式。（3）在景观效果方面，低影响开发情景在水体范围和环境契合度方面都具有较大优势。结论（1）相比于传统雨洪管理模式，低影响开发模式具有良好的雨洪调蓄作用，能增大雨水存蓄容量、削减峰值流量、推迟峰现时间，此外低影响开发模式能改善河道生态环境，并且具有良好的景观效果。因此通过综合判断，低影响开发情景更适用于本文的研究流域中。（2）低影响开发模式能发挥浅山区的地形优势，通过在地形平缓处设计雨水蓄水池来收集上游汇水。同时低影响开发模式按照海绵城市的设计规范制定雨洪目标，实现河道上游汇水区域年径流总量控制率大于85%，兼顾了河道生态和景观的需求。（3）研究发现HEC-RAS水文模型可以量化并可视化不同雨洪管理情景，为浅山区雨洪管理建设提供技术支持。（4）研究强调每个区域的特殊性，浅山区雨洪管理措施从另一层面扩展了低影响开发情景的应用，表明传统水利设施也同样适用于低影响开发的雨洪管理理念。      

基于雨水源头调蓄的上海城市社区绿地生态改造与效益评估

雨水源头调蓄系统建设是上海海绵城市建设推进过程中重要的一环。本文针对上海市闸北共康绿地改造项目,应用实地踏勘、模拟实验等方法对该地改造工程方案进行设计,并对其雨洪管控效益建设效果进行评估。结果表明有针对性地设置雨水源头调蓄系统能使区域内雨水管控能力大幅提高,在上海2年一遇降雨标准下能有效延缓洪峰30~40 min,减少径流29%,满足该地87.1%径流控制要求,削减总磷、总氮、氨氮、化学需氧量和悬浮物等污染物9%~66%。     

基于不同子汇水区类型的山地公园低影响开发雨水控制体系构建策略——以重庆主城区为例

显著的地形与气候特征为重庆城区的雨水径流控制带来严峻挑战,在建设重庆山地海绵城市的背景下,山地公园极具构建低影响开发雨水控制体系的潜力与价值.选取重庆主城区12例典型山地公园作为研究对象,基于汇流基本单元——子汇水区进行径流特征分析,并结合不同子汇水区类型提出具有针对性的山地公园低影响开发雨水控制策略,从山地海绵体的绿色开放空间优化层面实现城市小流域的雨洪管理.     

华南地区城市道路景观生态处理实践

以广州市开创大道景观为例, 在海绵城市的建设理念下, 利用透水铺装、下沉式绿地、雨水花园、人工湖等生态化措施, 通过植物控制雨水径流污染, 缓解城市道路雨水径流量。同时实现城市道路绿地雨水渗透、雨水收纳、雨水回用的城市水循环管理系统, 增强城市应对雨洪问题的弹性。通过城市道路生态化处理实践, 以期为华南地区的海绵城市建设提供技术参考。     

广西乡村地区生态雨洪调蓄系统研究

随着乡村的不断发展,乡村问题也不断凸显,水资源短缺、生态系统退化、生物多样性锐减等问题不断地影响着人们的正常生活和自身健康,针对这些问题,提出以绿地和水系为主体,建立生态雨洪调蓄管理系统,探索雨水资源新的发展途径。具体研究"生态雨洪调蓄系统"构建的技术方案,对不同的设施、植物应用、景观营造等角度进行分析,让乡村更美丽,最终达到乡村振兴。     

哈尔滨群力国家城市湿地公园雨洪调蓄能力评价

哈尔滨群力国家城市湿地公园是以细胞的设计理念建立的城市雨洪公园,在保护湿地的基础上发挥了重要的雨洪调蓄作用。本文基于设计和建成情况,评价公园的雨洪调蓄能力。利用湿地高程数据建立模型计算群力湿地公园在正常条件下和最大蓄水条件下蓄滞雨水的能力分别为71905.85立方米和137674.638立方米。根据水量平衡模拟雨水收集供给方式下群力湿地公园所能收集的雨水范围。分析不同水源补给方式下群力湿地公园的水量及水质净化情况,通过比较得出雨水收集补给方式最优。     

淀山湖沿岸村落“海绵城市”应用模式探究

淀山湖是上海市水源保护地,但近20年其沿岸村落的雨洪灾害、径流污染加剧了地区水环境恶化,造成了生态功能衰退。因此村落的雨洪管控对维护淀山湖生态系统稳定尤为重要。本文通过数据处理、实地调研和归纳及演绎等方法,分析导致淀山湖沿岸村落雨洪问题的原因是降雨强度大,地表硬质率高和径流管控力弱,并从村落的布局规律中归纳出6类院落模式和6类组团模式,然后结合"海绵城市"建设理念目标,通过低影响雨水技术设施在不同空间的组合布局,设计6类院落技术设施应用模式和6类组团技术设施应用模式,组建了一套村落雨洪管控体系,为缓解淀山湖区域乃至长三角水网平原的水环境问题提供了有效的技术指引和示范借鉴。     

基于SWMM模型的海绵校园规划研究

近年来,我国大力推进海绵城市建设,呼和浩特市在海绵城市建设中取得了一定的成绩并积累了宝贵的经验。校园作为城市中相对独立、特殊的区域,它是局部性的汇水单元,内蒙古农业大学东校区没有进行科学的雨洪规划,一些地段在雨天极易积水,影响师生出行。因此,以内蒙古农业大学东校区为研究基地,采用由美国EPA资助下研发的城市暴雨管理SWMM模型作为载体,增强项目规划设计的科学性,构建低影响开发雨水系统模型。主要目的是通过低影响开发(LID)设施布置,其径流总量控制率为70. 45%;有效降低径流峰值并对低影响开发(LID)场地径流的控制效果进行了评估;将农大东校改造成为一块真正的"海绵体"。     

“海绵城市”绿地规划设计三要素研究进展

为科学指导"海绵城市"绿地规划设计,从城市水文循环问题的起因和雨洪管理技术的需要出发并综述相关文献,提出海绵城市绿地规划设计"植物、土壤和透水铺装"三要素。同时从构建体系的微观方面综述了植物降雨截留的生态作用及影响因素、土壤入渗能力及影响因素和透水铺装结构、透水能力等,进而表明这三要素在城市雨水调蓄、滞渗效应中的潜力和作用。最后从提升雨水调蓄能力角度,分别针对三要素提出今后应用和基础研究应注重的方向。     

基于SWMM情境模拟的外源雨水型公园绿地雨洪调控效果研究

公园绿地相对其他城建区拥有大面积的透水性下垫面,可以配合城市管网接纳外源雨水,有效地参与城市雨洪调控。本文以迁安市滨湖东路东侧绿化带为研究对象,对研究区域进行合理概化,并在区域内建立公园绿地的低影响开发(LID)模式和传统开发模式,根据项目要求引入外源雨水,运用SWMM模型模拟不同重现期(1年一遇、2年一遇、5年一遇、10年一遇、20年一遇)1 h降雨下的两种开发模式,对比分析排放口的径流总量、峰值流量和峰现时间,以及2年一遇1 h降雨下各单项LID设施对径流的调控效果。结果表明:1)SWMM模型可以量化模拟LID设施对雨水径流的控制效果,为城市进行低影响开发建设提供技术支持和理论依据;2)在进行制定径流控制目标时,应结合场地现状情况,规划外源汇水面积;3)LID设施对城市雨洪具有良好的调控效果,可以减少径流总量,降低径流峰值,推迟峰现时间。采用LID模式建设的外源雨水型公园绿地在1年一遇至20年一遇的降雨条件下,对径流总量的削减率为100%~37.69%,对峰值流量的削减率为100%~40.55%,峰值消失或出现时间迟滞135~24 min。各项LID设施对径流总量削减的效率排序为:下沉式绿地＞组合型＞植草沟＞生物滞留池＞透水铺装;对峰值流量消减的效率排序为:下沉式绿地＞组合型＞生物滞留池＞植草沟＞透水铺装;对推迟洪峰出现时间的效率排序为:组合型＞下沉式绿地＞生物滞留池＞植草沟＞透水铺装。4)公园绿地在进行LID设计时,应考虑防灾避险等其他功能需求。      

北方城市雨洪径流水质和利用模式探讨

根据北方城市水资源紧缺而雨水资源却未被充分利用这一情况,以河北省邯郸市为例,探讨了适合北方城市气候特点和经济发展的2种雨洪利用工程模式——道路雨水收集利用和屋顶雨水收集利用;同时针对城市道路降雨径流污染严重,以及初期雨水的污染程度通常超过城市污水的现状,分析了雨水中各种污染物的浓度,并与灌溉水质标准进行了对比;对路面径流的水质特性、次降雨产流过程中污染物浓度的变化规律也进行了分析研究,建立了污染物冲刷排放规律数学模型,以期为城市道路径流利用提供基础资料。     

高寒地区居住小区海绵化改造建设研究

目的受既有建筑、管网、高差等基础条件的限制，城市建成区的海绵化改造是海绵城市建设的难点，尤其是高寒地区居住区海绵建设面临诸多现实问题和技术困难。本文以西宁市安泰华庭小区海绵化改造为例，详细介绍其海绵化改造具体方案，并验证实施方案的有效性，为此类地区开展海绵城市建设提供案例依据。方法通过对现状场地条件分析、LID设施的选择与布置，运用SWMM建立不同重现期（2年一遇、5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇）2 h降雨下海绵化改造前后的两种模型，并进行对比，同时在改造后模型中使用实测降雨数据模拟，并与排放口实测数据对比验证。结果（1） 依据场地现状可使用下凹绿地、植草沟渠、高强度透水铺装、屋顶花园、雨水调蓄池5种LID设施组合的海绵设施系统。（2） 在10、20及50年重现期降雨条件下，C1排水口的流量峰值分别降低了83.45%、79.31%和57.39%，峰现时间延迟了82、40和30 min，C3排水口的流量峰值分别降低了65.96%、34.04%和22.34%，峰现时间延迟了65、50和62 min，达到了很好的削峰延时效果；改造后50年重现期下排水口的流量均低于改造前2年重现期排放口的流量，小区的防洪排涝能力由2年一遇提高到50年一遇。（3） 通过与3次实际降雨值和产流数据对比，发现模拟数据与实际监控数据能够很好地匹配，说明设计模型的参数率定合理，模拟结论具有较高的可信度。结论使用多种LID设施组合的海绵系统改造后的区域相对于未改造区域的产流峰值、出流量均大幅度降低，充分说明了在高寒地区海绵化改造的实施有效地削减了外排量，实现了削峰、延时、去污等综合目标。      

基于SWMM模拟的首钢西十地块低影响开发系统雨洪调控效果研究

目的根据《新首钢高端产业综合服务区控制性详细规划》要求，首钢西十项目以消纳北京市3年一遇24 h降雨量(108 mm)为目标进行低影响开发系统设计，从雨水渗透滞留与储存利用两个角度考虑，以西十地块的现状特征为依据制定相应的设计策略。方法针对渗透滞留系统，通过SWMM建立低影响开发模型和传统开发模型，模拟不同重现期(1年一遇、2年一遇、3年一遇、5年一遇、10年一遇、20年一遇)24 h降雨条件下的径流排放过程，对比分析两种开发模式的径流总量、峰值流量和峰现时间；针对储蓄利用系统，通过SWMM模拟2017年全年降雨过程，以周为单位统计外源雨水调蓄池收集的径流总量，与西十地块植物灌溉需水量相比较，分析雨水调蓄池中收集径流的利用情况。结果(1) 依据场地现状在其内部设计绿色屋顶、透水铺装、下凹绿地、植草沟、生物滞留池、雨水调蓄池6种LID设施，在1年一遇、2年一遇、3年一遇、5年一遇、10年一遇、20年一遇的降雨条件下，西十地块低影响开发系统对径流总量的削减率为100%、100%、100%、78.79%、50.41%、34.73%；对峰值流量的削减率为100%、100%、100%、70.12%、33.33%、19.44%，1~3年重现期峰值消失，其后峰值出现时间推迟375、310、240 min。(2)2017年，外源雨水地块雨水调蓄池接纳径流总量9 617 m3，径流收集主要集中在第25~35周，单周最大收水总量为2 078 m3，发生在第27周(6月初)，第1~20周、43~52周收水量基本为0；2017年第25周、第27周、第29~32周、第34~35周、第41周雨水调蓄池收集径流量在满足本周灌溉需求后仍有余量，冬季雨水调蓄池空置率较大。结论(1) 低影响开发设施对雨洪问题具有良好的调控效果，可以减少径流总量、峰值流量和推迟峰现时间，但随着时间的推迟削减能力逐渐减弱。低影响开发系统的雨洪调控能力具有上限。(2)根据北京市2017年全年降雨量日值统计，外源雨水地块雨水调蓄池中径流收集的利用率为43.65%，有30周(210 d)雨水调蓄池空置率为100%，较为浪费。在进行低影响开发系统设计时，应综合考虑成本造价等因素。      

居住区低影响开发评价及优化研究

气候变化将导致极端天气事件频率与强度增加,为了找到居住区应对未来极端降雨天气的最佳适应性方案,以陕西省西咸新区空港花园B区为例,根据研究区原有管网资料、气象资料等建立暴雨洪水管理模型,模拟研究区域在2、5、10 a和50 a不同降雨重现期情景下的径流过程,评价透水铺装、雨水花园、植草沟和雨水罐4种低影响开发设施的不同组合对雨洪的控制效果,并根据研究区本地特征优化方案。结果表明,在2、5、10 a和50 a重现期降雨条件下,透水铺装、雨水花园和雨水罐均有显著的径流控制效果,植草沟削减峰值能力尚可,但削减径流量效果欠佳;透水铺装、雨水花园、植草沟和雨水罐的组合方案性能全面、稳定,组合LID措施明显比单独LID措施雨洪控制效果更显著,多重组合措施调控效果优于双重组合措施。因此,应采用组合LID措施并举的方式,依据研究区的实际需求对布设规模做出适应性调整,科学合理地实现渗透、滞留目标,提升居住区应对极端天气的能力。     

半湿润地区公园绿地径流收集灌溉利用成本研究

  目的  为探索半湿润地区城市公园绿地海绵城市建设的可行性和经济性,为设计师和决策者提供经济层面的决策参考,本文以雨水径流收集灌溉利用的成本效益为研究内容,以河北省迁安市滨湖东路已建成集雨型绿地为研究对象,研究半湿润地区公园绿地径流收集灌溉利用成本。  方法  根据场地径流量确定雨水调蓄池容积,基于2014—2021年逐日实测降雨数据和2022—2024年预测降雨数据,利用容积法测算年收集径流量,对比绿地完全用自来水灌溉成本和用收集径流与自来水共同灌溉成本,得到节约成本,并对比建设成本和维护成本得出建设效益。  结果  基于2014—2021年的实际降雨数据和2022—2024年的预测降雨数据与建设成本测算,在汇水面积为155.37 hm2、灌溉面积为151.410 hm2时,以解决径流为目的,从长期效益出发,调蓄池规模最佳选择方案为3 000 m3,年平均节约灌溉费用101 114.15元,年平均效益65 424.15元。  结论  半湿润地区径流收集灌溉利用具有一定效益,基于某个时间段内植物的灌溉需求量作为径流收集的标准,可明显减少建设成本,增加径流利用效率。      

基于D8与NSGA-Ⅱ耦合算法的浅山区绿地低影响开发设施布局优化方法研究

  目的  雨洪问题已经成为浅山区发展的关键制约因素，绿地低影响开发是解决浅山区雨洪问题的重要手段。构建一套面向径流控制效果、建设成本等多元目标的低影响开发设施的布局优化方法，能够为浅山区雨洪问题的高效解决提供重要技术支持，有助于浅山区的未来高质量发展。  方法  从浅山区绿地规划设计特征与径流特点入手，耦合D8与NSGA-Ⅱ算法，构建基于栅格数据的低影响开发布局优化平台，实现协同径流控制效果与建设成本优化的低影响开发设施类型、规模空间量化布局，并将石家庄西山郊野公园作为实验对象，以验证方法的可行性。  结果  分别在重现期5、10和20年2 h降雨模拟情景中，得到实验对象低影响开发设施布局优化解集24、30和30个，并识别得到各模拟情景LID设施建设的“理想投资上限点”为7 514.1万元、6 634.4万元和6 065.1万元；在ArcGIS中可视化各模拟情景所得“理想投资上限点”对应的LID设施布局方案，发现雨水花园、透水铺装、调蓄水体呈散点状分布，植草沟呈分散的小规模线性分布。  结论  D8与NSGA-Ⅱ耦合算法能够良好地匹配浅山区绿地的低影响开发情景，简化了传统绿地低影响开发繁琐的设计流程。实验结果表明:径流峰值流量与LID设施成本存在边际效益递减效应，且随着降雨重现期增大，边际效益递减效应加剧；相对其他LID设施，透水铺装与雨水花园的建设性价比更高；实验对象的可视化模拟结果基本符合设计原理与真实设计情景，能够良好地指导规划设计；未来应重点探究低影响开发设施布局优化与绿地规划设计的协同方法，同步规划设计方案以置入必要的约束条件，从而提升设施布局结果的合理性和指导性。      

山东省城市开发建设项目雨水综合利用研究

山东省雨水资源匮乏,对城市开发建设项目采取雨水综合利用,不仅可以缓解水资源危机,有效减少地表径流,减轻城市排水和河道行洪压力,而且能够从源头上控制城市水体污染.对山东省开发建设项目雨水综合利用现状及存在的问题进行分析,结合不同类型城市开发建设项目的特点,总结出了山东省城市建筑小区建设、交通道路建设、公共设施建设、公园与景观绿地建设雨水综合利用形式.     

绿道网络在北京旧城区构建的可行性研究

绿道网络是近年来景观生态学、城市规划和景观设计等多个学科交叉的研究热点和前沿。作者通过研究北京鼓楼旧城区与绿道网络在空间结构、生态保护、功能组织等方面的异同,探讨在旧城区中进行绿道网络建设的可行性,并尝试以此解决旧城区外空间的功能转换和绿化不足等问题。