秦岭北麓城市型河流LID建设模拟及其水文响应特征研究

为分析半干旱区低影响开发建设对城市河流水文系统的可能影响,应用暴雨洪水管理模型(SWMM)和河段水量平衡模型,以秦岭北麓灞河流域为例,对不同重现期及典型降雨过程的降雨径流过程进行模拟计算,并对不同LID措施的流域洪峰、洪量、河流水量、水流流速等量值变化及可能的水质环境影响进行分析。结果表明:考虑LID措施的流域暴雨洪水计算中,重现期越长,河道内洪峰、洪水总量消减比例越小。设计暴雨重现期小于10年的洪水消减比例最大;流域内城市区低影响开发建设后,滨河带地下水补给量减少;LID措施后径流量减少,可能加重下游水污染。研究揭示了半干旱地区低影响开发建设的河流水文系统变化特征及其可能引起的水环境问题,对更合理地开展城市雨洪管理工作具有指导意义。     

基于雨洪模型的城市低影响开发设施的优化研究

为利用低影响开发(LID)设施在中、小降雨条件下达到降雨径流控制率指标,针对LID设施选址及优化设计进行了实例研究。首先,选择了5种典型的LID设施,结合湖南某独立排水小区,根据区域适应性原则进行这5种LID设施的选址;其次,利用SWMM软件模型进行单体设施径流控制效果的研究,并根据研究结果,按3种LID组合设施进行方案设计,对各方案的年径流总量控制率进行比较,并以方案成本较低为判据,选定该区域内实施LID设施的初筛方案。最后,对于该LID组合设施,运用SUSTAIN优化模块对初选方案进行实施参数的优化,得到成本-效益最优的LID设施最终方案。     

不同空间布局下LID设施径流控制效果模拟研究

城市流域尺度上的低影响开发（LID）可有效缓解城市洪涝问题，但目前研究主要集中在LID设施的规模占比、布设位置、设计参数等不同布局方案对城市洪涝风险削减的综合影响上，对于不同空间布局下LID设施径流控制效果却鲜有研究。以重庆市秀山海绵示范区为例，将城市排水系统（UDS）根据汇水区域划分为上、中、下游3个区域，利用SWMM模型将雨水花园（RG）、生物滞留带（BRC）和透水铺装（PP）3种典型LID设施以不同比例进行空间布设，评估不同降雨重现期下LID设施空间布局方案对径流的控制效果。研究结果表明，3种LID设施均可显著减少地表径流量和洪水总量，但对径流峰值的削减效果较差，总体性能为RG>BRC>PP；对于不同空间布局下LID设施组合布设时，其中均匀布设方案可最大程度减少城市洪涝，而其他布设方案仅在较低降雨重现期（P≤5 a）才可实现较好的径流峰值削减效果。此外，LID设施空间布局对城市洪涝的缓解效果受管网溢流节点分布显著影响，当LID设施布设于内涝点附近时，可最大程度降低城市洪涝发生几率，并可有效降低UDS转移至其他区域的水力负荷。     

关于城市排涝调蓄计算合理性的探讨

利用暴雨管理模型(SWMM)软件对设计排水系统进行径流模拟演算,模拟出设计标准下的降雨过程线,得到排涝标准下的排涝泵站流量和调蓄池容积的对应关系.得出如下结论:通过计算机仿真模拟和自动化设计,可提高工作效率,为工程提供更可靠、准确的数据,将成为未来城市排涝调蓄科学和合理计算的一种趋势.     

基于SWMM模型的低影响开发模式在城市雨洪控制中的研究

随着我国城镇化水平的提高,城市内涝问题日益突出。研究选取华北地区某区域,利用暴雨管理软件SWMM构建了该区域降雨径流模型,模拟了不同重现期设计下的排水管网运行状况。在此基础上,模拟了雨水桶、下凹式绿地、透水铺装、绿色屋顶4种低影响开发(LID)措施单独布设以及组合布设这5种方案的径流控制效果。研究发现,在该研究区域内,采用LID措施的五种方案都可以减少径流总量并削减洪峰,在径流总量削减效果上,组合布设LID下凹式绿地透水铺装雨水桶绿色屋顶;在洪峰流量削减效果上,组合布设LID雨水桶透水铺装下凹式绿地绿色屋顶; LID设施在低重现期下径流削减效果显著,随着暴雨设计重现期的增大,LID设施的径流削减效果降低,但仍可以起到径流迟滞作用。     

基于SWMM模型的LID设施的雨洪控制效果分析

为了研究城市区域的雨洪径流特征以及加装不同低影响开发措施(LID)对径流削减的规律,以西安市城区重点雨捞区为研究对象,基于SWMM模型模拟现状条件下不同设计雨峰系数、不同设计降雨重现期降雨径流的变化及设计4种不同情景下加装透水路面和绿色屋顶措施的降雨径流削减规律。结果表明:当加设15%透水路面和75%绿色屋顶时,洪峰洪量削减效果最为明显。并且在设计降雨重现期P=1年时,较现状条件下洪量削减36%;设计降雨重现期P=10年时,洪量衰减率减至24.3%。所以LID措施能有效降低城市内涝发生的频率,但随着设计降雨重现期的增大,加装LID措施效果明显减小。     

低影响开发城市内涝及水质调控模拟分析

针对城市内涝积水及径流污染,基于地理信息系统GIS和SWMM平台建立雨水管网模型,对比分析布设LID措施前后降雨径流、节点积水、管道荷载及排放污染物负荷,研究LID措施水量水质调控效果。结果表明,LID措施削减径流量37.2%、减少节点积水量99.4%、降低管道充满度、削减排放污染物负荷。LID模式能够调控降雨径流、削减污染物负荷,缓解节点溢流积水,降低管网运行荷载,降低内涝积水和面源污染风险,具有良好的水量和水质调控效果。     

雨水集蓄利用农村安全饮水工程长系列计算设施最佳匹配模式

在拟定农村安全饮水工程用水对象及其组成的基础上,通过对具体用水对象全年需水量的分析,采用长系列计算方法,应用水量平衡原理,通过对规划集流面与需水设施容积组合条件下可调控利用水量及其供需平衡的调节计算,分析确定了不同降水量地区满足安全饮水的规划集流面面积以及与之配套的蓄水设施容积组合,提出了雨水利用条件下农村安全饮水工程设施最佳匹配模式。     

某城区下凹式绿地、生物滞留对降雨径流的影响

近年来,城市不断发生暴雨灾害,人们的财产安全受到严重威胁,原有的自然水文循环机制变异,导致城市内涝灾害频发。文章选取暴雨洪水管理模型,模拟分析不同的低影响开发措施在不同降雨强度下的影响,并对模拟结果进行对比分析,主要LID措施包括下凹式绿地和生物滞留,并分析不同情景下对径流及洪峰流量的影响。     

考虑湖泊来水结果的分层耦合水量调度模型研究

引江济淮工程横跨长江、淮河两大流域，是缓解当地水资源短缺，提高工程利益等问题，向河南段供水的重大跨流域调水工程。在引江济淮工程供水侧及需水侧未知的情况下，利用菜子湖、巢湖和瓦埠湖的调蓄能力反向优化渠首引江水量，正向优化分水口门的取用水过程，采用模拟模型和正反双向优化模型分层耦合的形式，依据水量平衡原理来构建引江济淮工程中长期水量调度模型。针对来水情况和用水需求两部分构建典型年调度情景集合，基于不同水平年各湖泊来水预报结果，口门需水过程及工程约束条件，采用引入自适应参数修正机制的差分进化算法及逐步优化算法进行求解，以此制定引江济淮工程年水量调度方案。以2030年规划水平年丰水年为例对分层耦合水量调度模型及常规优化调度模型进行对比分析，由于分层耦合水量调度模型优化了湖泊调蓄过程并对湖泊水位进行约束，故该模型在引江水量、受水区缺水量及湖泊利用程度方面效果更优。结果显示，该模型在满足分水口门用水计划的基础上，降低了湖泊弃水量，同时湖泊末水位偏差值较小，逐旬水位变幅多保证在0.1 m内并使湖泊处于高水位运行状态。该模型得到的年水量调度方案能有效的利用当地水资源，提高水资源利用效率，为引江济淮工程...     

运用激光雨滴谱仪分析微喷带水量分布特性

微喷带水量分布均匀性直接影响微喷带灌溉质量,激光雨滴谱仪能够测量降雨强度、雨滴粒径大小和雨滴降落速度,以国内常见的机械打孔、内径为32 mm的微喷带为研究对象,通过调节工作压力和喷射角度,运用激光雨滴谱仪测取降雨强度,分析压力和喷射角度对微喷带单孔降雨强度的影响,并运用水量分布均匀系数通用公式计算Cu。结果表明,随着喷射角度的增大,灌水强度先减小后增大;压力越大,微喷带单孔喷洒降雨强度越小;垂直微喷带距离0.3、0.6、1.5、1.8、2.1 m处,压力越大,降雨强度越小,降雨强度峰值位置在1.2 m处的水量分布均匀系数Cu值较大。     

低影响开发技术的雨洪控制效果及水质影响分析——基于SWMM模型

以山东胶州新城区为例,运用SWMM模型模拟对现状、常规开发建设模式以及低影响开发建设模式进行对比,研究不同建设模式的雨洪控制效果和水质变化。结果表明:常规建设模式的径流系数、洪峰流量及有机物排放量较现状都增大;低影响开发建设模式的径流系数、洪峰流量及有机物排放量较现状和常规模式都有所降低;而对于不同低影响开发模式的控制效果,组合LID透水铺装雨水花园;降雨强度越大,低影响开发模式有机物排放量的峰值出现越早且越大,控制好初期雨水并进行有效处理成为低影响开发模式的重要研究方向。     

基于区域排水模型的地下空间内涝危险性评估

极端降雨及城市硬化率过高导致近年城市内涝频发,地下空间在抵御内涝时处于劣势。现有针对地下空间内涝的研究设计多采用单一的求解水动力学模型方法来模拟地下空间雨水入侵特性,极少考虑区域雨水产汇流过程。为预测不同降雨强度下地下空间的内涝危险性,提出将区域排水系统纳入地下空间内涝计算模型,详细介绍了雨水产汇流及侵入地下空间的水文水力学模型计算原理。以城市下穿隧道为例,运用该模型评估隧道在不同降雨强度下的内涝危险性,可为防涝管理及应急救援提供依据。     

水面蒸发对南水北调江苏段调水效率的影响

为了掌握南水北调东线江苏境内工程输水河道和调蓄湖库水面蒸发损失水量,及其所造成的泵站机组损失功率,了解水面蒸发对工程调水效率的影响,分析比较了适用于工程所在地区的水面蒸发量计算模型和计算公式,计算了工程沿线输水河道和调蓄湖库的水面蒸发量,分析了工程水面蒸发量的时间和空间分布特征.通过积分,计算了水面蒸发造成的各梯级泵站的流量损失和输入功率损失,求解并分析了水面蒸发对整个江苏段工程调水效率的影响.结果表明：工程沿线水面年蒸发量自南向北、西北方向逐渐递增;蒸发量夏季最高,冬季最低;全线平均水面年蒸发量为862.2 mm.洪泽湖、骆马湖、白马湖和输水河道蒸发损失水量分别占总蒸发损失水量的77.7%,13.3%,3.6%和5.4%,蒸发损失水量约占源头泵站抽水量的17.46%,使工程平均调水效率降低10.33%.调水工程可以考虑采用管道输水,从而避免蒸发损失.     

水面蒸发对南水北调江苏段调水效率的影响

为了掌握南水北调东线江苏境内工程输水河道和调蓄湖库水面蒸发损失水量,及其所造成的泵站机组损失功率,了解水面蒸发对工程调水效率的影响,分析比较了适用于工程所在地区的水面蒸发量计算模型和计算公式,计算了工程沿线输水河道和调蓄湖库的水面蒸发量,分析了工程水面蒸发量的时间和空间分布特征.通过积分,计算了水面蒸发造成的各梯级泵站的流量损失和输入功率损失,求解并分析了水面蒸发对整个江苏段工程调水效率的影响.结果表明：工程沿线水面年蒸发量自南向北、西北方向逐渐递增;蒸发量夏季最高,冬季最低;全线平均水面年蒸发量为862.2 mm.洪泽湖、骆马湖、白马湖和输水河道蒸发损失水量分别占总蒸发损失水量的77.7%,13.3%,3.6%和5.4%,蒸发损失水量约占源头泵站抽水量的17.46%,使工程平均调水效率降低10.33%.调水工程可以考虑采用管道输水,从而避免蒸发损失.     

基于河流水资源结构分解的河网调蓄能力研究

河网调蓄能力的计算对河流水资源的科学拦蓄、合理调配具有重要意义.以桓台县区域河网为研究对象,从河道不同水量的天然属性出发,以生态水位、除涝水位、防洪设计水位、堤顶高程为特征水位,将河流水量划分为生态水量、安全水量、风险水量、灾害水量四部分,构建了桓台县河流水资源结构分解模型;以最大限度发挥河网天然"调蓄池"功能、探究区...     

基于不同重现期降水的LID措施水文调控性能研究

作为最典型的土地利用变化过程之一,城市化进程通过改变该地区的下垫面条件,改变了天然状态下的水文机制,并进而产生一系列水环境问题。低影响开发(LID)的雨洪调控措施通过在源头上消纳径流,被视为解决城市雨洪问题的新方法。通过SWMM(Storm water management model)软件建立模型,对不同重现期降水的典型LID措施截流池、入渗带、透水性路面和生物滞留池进行了模拟。模拟结果表明,各LID措施的调控性能随着降水重现期的不同而产生明显的变化;随着降水量的增大,各措施的洪峰流量消减率及入渗补给率(截流池除外)均有不同程度的下降,但洪峰流量消减量随着降水量的增大而增大,入渗量基本保持不变(截流池除外);当采用相同的表面面积设计时,滞留池的洪峰流量消减性能最好,入渗带的入渗补给性能最好;决定其调控性能最主要的因素本质上为其"有效容积",即各措施所能容纳的水量。     

基于降雨强度曲线的雨水调蓄池与处理设施设计

随着河流污染治理工作的推进,近期截流漏排污水和远期截流初雨水解决面源污染逐渐成为一种新的河道整合整治新思路,雨季截流的初雨水的去向逐渐浮现出来。尝试结合降雨强度曲线进行雨水调蓄池和处理设施的设计。     

某居住小区水量的SWMM模拟

以成都市某已建的居住小区为例,运用SWMM模型模拟研究低影响开发措施对水量的控制效果.结果表明,当降雨强度分别为2、5、10年一遇时,洪峰削减百分比分别为75.4%、61.4%、46.2%,径流总量削减率分别为72.5%、58.7%、47.9%,随着降雨强度增大,削减效果逐渐减弱,对低强度降雨的峰现时间有明显的延迟效应,对高强度降雨也能起到较好的雨水迟滞作用.     

基于多方法的高海拔城市暴雨强度公式分析

以定量衡量区域降雨规律为目标,推求了林芝市巴宜区城市的暴雨强度公式,收集了1993~2016年共计24年的降雨数据整编资料;采用年最大值法筛选出11个不同降雨历时的暴雨数据并进行水文频率统计分析;选取对数正态分布曲线、耿贝尔分布曲线和P-Ⅲ型分布曲线进行频率适线;采用麦夸特全局优化法、准牛顿全局优化法、模拟退火法、粒子群算法以及遗传算法分别对三种适线结果进行暴雨强度总公式的参数求解。结果表明:耿贝尔分布曲线相对另两种曲线精度最好,五种计算方法对三种曲线结果进行求解得到的暴雨值与实测值误差分析均符合要求。