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。     

基于SWMM的哈尔滨远大生态园LID改造设计

随着经济的发展,城市化进程的加快,城市洪涝问题日益严峻。以哈尔滨市远大生态园为例,利用SWMM模型模拟公园现状和加入不同LID措施(以透水铺装、渗渠和下凹式绿地为例)后场地的径流,根据模拟结果,选择合适的LID布局方案,并对远大生态园进行LID改造设计,为今后远大生态园的改造提出合理的LID使用建议。结果表明,加入不同的LID措施对雨洪控制的效果不同,铺设透水铺装、采用渗渠和下凹式绿地都可以改变径流系数,削减汇水区峰值流量,增加地表对降雨径流的滞蓄量和渗透量,将透水铺装和下凹式绿地结合使用比采用透水铺装和渗渠结合使用时峰流量削减的更多,径流系数减小的更大。而将透水铺装、渗渠和下凹式绿地三者结合使用在控制径流方面的发挥的作用最为明显。采用这些低影响开发措施对重现期为1a的降雨流量控制最为有效,3a和5a次之,重现期为10a的降雨效果最差,说明采用LID措施对小型降雨的滞蓄作用更明显。     

基于互惠共生原则的滁州南屏山公园生态景观及雨洪管理构建策略

以滁州南屏山公园规划建设为背景,构建生态景观各要素,形成雨洪管理系统,在具体生态要素规划上利用公园绿地形成城市生态廊道构筑公园内外联系,利用自然资源与人工设施,构建道路、绿带和水系等生态景观要素。通过整体布局,使公园基质内外完整统一,重点在园内建设透水性铺装、植草沟、雨水花园、下沉式绿地和植被缓冲带,利用雨洪管理系统中的雨水策略、净化策略、涵养策略、恢复策略和植物生态群落策略实现公园绿地环境内的可持续并体现"互惠共生"的包容互通。     

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。      

海绵城市建设探索——以济南英雄山山体公园设计为例

在海绵城市推进建设的试点时期,济南英雄山山体公园因其特殊的地理位置和典型的城中山特点,成为亟需建设的片区之一。本文运用低影响开发雨水系统的理念,通过对英雄山山体公园海绵城市建设的探讨和研究,提出了针对该类型山体公园进行有效雨水调蓄的设计方法和适合的调蓄措施,以达到有效控制山体径流雨水的目的。设计主要采用的调蓄设施有,山谷拦蓄、渗透塘、渗透沟、下沉式绿地、景观水池、旱溪、截水沟和透水铺装等,通过对这些调蓄设施的优化和改进设计,保证山体公园的自然、生态特性和景观观赏性。     

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。     

高寒地区居住小区海绵化改造建设研究——以西宁市安泰华庭小区为例

【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。     

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。      

绿色屋顶与下凹绿地串联对居住区径流削减效果分析

居住区具有建筑密度大,绿地率高的特点,绿色屋顶和下凹绿地利用蓄水空间能有效调控居住区雨水径流。以漳州市某居住区为研究区域构建雨水系统SWMM模型,通过改变绿色屋顶径流路径,模拟不同重现期绿色屋顶与下凹绿地各自排洪与串联使用对居住区的径流削减效果。结果表明,在降雨历时2 h重现期为2、a5 a、10 a、20 a的降雨条件下,绿色屋顶与下凹绿地各自排洪(绿色屋顶径流不接入下凹绿地)时,其径流总量削减率为37.3%~38.5%,峰值削减率为37.5%~43.2%。当串联使用(绿色屋顶径流接入下凹绿地)时,削峰减排效果更加明显,且对于低强度降雨,优势更为突出。     

华北地区城市浅山区海绵绿道设计方法研究———以石家庄鹿泉区山前大道为例

华北地区年降雨量偏少,降水集中、多暴雨且年蒸发量大,导致严重的雨洪问题与水资源短缺问题。山麓迎风区多暴雨的气候特征对平原地区构成了雨洪灾害的威胁,在城市浅山区建设海绵绿道作为径流缓冲区,对于缓解雨洪灾害有着重要意义。为解决华北地区城市浅山区雨洪管理问题与水资源短缺问题,本研究通过分析华北地区的气候特征、城市浅山区的雨洪灾害情况及其特点,首先探讨了在华北地区城市浅山区建设海绵绿道的必要性。在此基础上,结合河北省石家庄市鹿泉区山前大道项目,提出了适用于华北地区浅山区的海绵绿道设计方法。该海绵绿道的设计策略综合考虑到3个维度:1)华北城市浅山区作为自然基底;2)绿道作为雨水径流缓冲带;3)低影响开发措施作为绿道设计内容之一。本研究基于雨水安全与利用两个视角综合考虑设计策略。最后,本文利用暴雨洪水管理模型(SWMM)量化模拟LID设施对雨水径流的控制效果,将海绵绿道与传统绿道的调蓄效能进行对比。结果显示,海绵绿道在控制径流总量、峰值流量以及推迟峰现时间方面具有更好的效能,能有效解决场地的雨水调蓄问题。      

低冲击开发(LID)模式在城市园林设计中的应用

低冲击开发(LID)模式是一种创新的暴雨水管理模式,它的基础原理是模仿自然:利用均匀分布的小规模的控制点,从源头控制雨水。本文通过对不同类型的园林设计(城市开放空间,居住区,道路,停车场等)应用低冲击开发技术的探讨,提出减少场地的地表径流,保护生态环境的园林景观设计方法。     

暴雨洪水管理模型SWMM的研究及应用进展

SWMM(Storm Water Management Model)是近几年发展迅速、影响较大的水文模型。SWMM主要被用于模型适应性的检验及模型参数的识别、城市暴雨洪水地表径流及其污染过程的模拟、城市低影响开发效果的模拟、与其他模型软件的耦合应用模拟等方面。文章从SWMM的发展历程、模型原理及国内外的最新应用进行了归纳与分析,最后对SWMM在中国应用中存在的问题进行了探讨。     

设计暴雨条件下下凹式绿地的雨水蓄渗效果

下凹式绿地具有蓄渗雨水、削减洪峰流量、过滤水质和防止水土流失等优点，是城市雨洪利用的重要措施之一。对在设计暴雨条件下凹式绿地的蓄渗、减洪效果进行了分析计算，结果表明：在1倍汇水面积的情况下，对于10，50和100年一遇的暴雨，下凹式绿地的降雨拦蓄率分别为87．15％，58．48％和50．75％；其减峰率分别为71．04％，46．82％41．525；蓄渗、减洪效果极为明显。     

城市公园雨水利用技术研究进展

雨水是一种重要的水资源,收集利用雨水既可以缓解目前城市水资源紧缺的局面,又是解决城市雨水问题的有效途径。城市公园是城市建设的主要内容之一,是城市景观和城市生态系统的重要组成部分。国内外大量文献表明,城市公园具有雨水管理、净化和再利用等多重功能,是雨水资源可持续利用的中流砥柱。以城市公园内的基本要素作为切入点,对近年来城市公园雨水利用技术的研究进展作了阐述,从雨水利用技术结合铺装、绿地、水景和建筑4 个方面进行逐个分析。总结得出各项技术的可行条件及优缺点,并针对目前城市公园关于雨水利用技术的建设的不合理、管理的不完善和后期维护不全面等问题进行讨论,同时展望未来城市公园雨水利用技术研究趋势必将从定性研究转变为定量研究,并且雨水利用技术不再单一使用,而是多种技术综合运用来达到城市公园雨水收集最大化。研究以期为今后城市公园雨水利用的理论与实践提供一定的参考。     

雨水花园路面径流污染控制研究——以沈阳市为例

以沈阳市为例,从道路绿带与雨水花园技术相结合建设的角度,综合考虑污染物去除效果、材料易获取程度等因素,研究了填料层对TP、TN、COD、SS 4种污染物的去除试验。通过AHP分析法综合评价得出使用高炉渣与活性炭作为街道绿化雨水花园填料层材料时最为经济有效的结论,并综合分析相关研究结果,总结雨水花园的构造条件与运行条件对路面径流污染物去除率的影响,提出了针对污染物控制的沈阳市路旁雨水花园合理建设模式。