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。      

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。     

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。      

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。      

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。      

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。     

密云水库上游地区不同雨型对坡面径流特征的影响

  目的  探讨不同自然降雨雨型对径流过程的影响。  方法  根据降雨数量特征及雨峰集中时间对密云水库上游地区自然降雨进行二级分类,分别探究不同雨型及过程雨型下的径流特征。  结果  ①根据降雨量(P)、降雨历时(t)、最大30 min雨强(I₃₀)可将研究区降雨划分为3类:P₂t₃I₂雨型(中雨量、长历时、中雨强)、P₁t₂I₁雨型(小雨量、中历时、小雨强)、P₃t₁I₃雨型(大雨量、短历时、大雨强),其中,P₁t₂I₁雨型在研究区发生频次最高,占比81.01%。4种过程雨型的发生频次从大到小依次为均匀型、前峰型、后峰型、中峰型。②不同雨型下的径流特征差异明显,从单次降雨看,P₃t₁I₃雨型单次产流能力最强, P₂t₃I₂雨型在研究区的径流贡献率最大。③不同过程雨型对径流特征影响较大,降雨量集中在降雨前期最容易产流。④降雨量对径流深的影响最大,I₃₀对径流深、径流系数及径流深峰值的影响均比较大,且对径流深峰值的影响要大于对径流深的影响。  结论  坡面径流特征对降雨雨型及过程雨型敏感性很高,采用合理的雨型划分方法研究雨型—径流关系可提高水力侵蚀研究精度。图4表5参27     

漯河市构筑空间与绿度空间耦合分析及仿真模拟优化

  目的  优化城市规划布局,探究城市构筑空间与绿度空间耦合路径,优化城市用地空间布局,实现协调可持续发展。  方法  基于分形、人工神经网络元胞自动机(ANN-CA)与空间句法等模型,进行多时相的漯河市土地利用/覆盖变化(LUCC)分析和预测仿真。  结果  ①形态分维数由2003年的1.64增长到2013年的1.70,2018年达1.75;② 聚集维存在数据突变点,空间集聚状态在不同圈层存在差异;③2003—2018年城市绿度空间可达性显著降低;④构建ANN-CA-GM(1, 1)城市增长模型模拟“底线、约束和理想”3种未来情景,对构筑空间和绿度空间的耦合发展过程进行预测:2025年城市建设用地将持续增至156.71 km2,其中理想情景下的构筑空间集聚范围回落至市政府周边5 500 m,与绿度空间面积比为1.00∶1.48。  结论  ①2013年城市形态接近最优,随后由于城市高密度发展,2018年城市建设用地布局过密,与绿度空间耦合交流受阻;② 在2018年市政府周边14圈层(7 000 m)范围内建设用地高度聚集,此区域内发展生态用地有助于引导精明增长,构建韧性城市;③ 绿度空间面积大且可达性程度高的区域集中在建设用地高度聚集范围以外,而聚集区内的沿河绿地空间利用程度低;④ 理想情景空间耦合布局为国土空间规划及“三线划定”提供定量化数据支撑与空间布局参考,通过绿地布局实现城市生态服务的有效供给。图7表4参33     

雨水径流控制的景观设计途径及在公园绿地中的应用分析

论述了雨水径流控制的景观设计途径,提出了雨水径流控制设计方法.依据雨水径流流动的过程,在径流产生的起始、中间和末端环节,在园林绿地中合理安排滞留渗透、传输引导、受纳调蓄3类设施,阐述各环节应用的景观设施、设计策略、设施布局参数.以晋中社火公园为例,结合竖向、水体、建筑、场地布局,采用以滞留渗透控制为主,传输引导、受纳调蓄控制为辅的设计策略,对设施布局、景观营造方式、设施规模、设计校核、控制效益等进行说明,进一步探索雨洪管理在风景园林中的本土实践.     

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。     

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。     

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。      

低影响开发模式在湛江市绿地系统中的应用探讨

低影响开发雨洪管理是探索城市可持续发展雨水系统的新模式,城市绿地作为实施的主要载体,在规划设计上结合低影响开发措施可有效调节雨水径流。本文以广东湛江市城市绿地为研究对象,分析其绿地系统存在问题并探索推行低影响开发的可行性,为下一步构建城市排水网络的研究和建设提供参考建议。     

不同清理方式对北京市透水砖铺装渗透率衰减过程影响

目的透水砖铺装作为新兴的径流调控措施之一，已被广泛应用于我国海绵城市建设。由于缺乏长期监测数据，透水砖铺装渗透率衰减过程及不同清理方式的维护效果尚不明确。本文通过室内模拟多年雨水径流入渗过程实验，定量监测其渗透率衰减过程并对比不同清理维护措施效果。方法基于透水砖铺装入流?渗透实验，测定分析了不清理以及真空抽吸尘和压力水冲洗两种清理维护方式下透水砖铺装系统渗透率的衰减过程和实验前后找平层粒径分布的变化特征。结果3种清理方式下，透水砖铺装渗透率均呈指数衰减趋势，运行7年后，不清理、真空抽吸尘和压力水冲洗清理下透水砖铺装渗透率分别为26、229 和19 mm/h，分别衰减了99.6%、96.3%和99.7%，真空抽吸尘的清理效果优于压力水冲洗。3种清理方式下透水砖铺装的悬浮颗粒物平均去除率在95% ~ 98%之间，差异不显著（P ＞ 0.05，n = 7），铺装系统的找平层上部细颗粒物含量分别增加了29.2%、15.6%和30.1%。更新透水砖（即“新砖 + 旧找平层 + 旧土工布”）可将透水砖铺装系统的渗透速率恢复至新建系统的28.3% ~ 32.4%，而更新找平层和土工布可将渗透率恢复至新建系统的63.8% ~ 72.6%。结论雨水径流携带的细颗粒物在找平层上层聚集是透水砖铺装系统堵塞的主要原因，采用真空抽吸尘清理可有效减少找平层上层的细颗粒物含量，更新找平层和土工布比更新透水砖层可取得更好的透水性能恢复效果。      

降雨情景驱动下绿地空间单元及组合产流模拟

【目的】为探明海绵城市建设过程中绿地空间配置对城市绿地发挥削减降雨洪峰及调节降雨径流的作用。【方法】选取住宅小区常见绿地空间配置为参考，利用SWMM模型进行降雨情景模拟，得到不同绿地空间单元及其组合对相同降雨情景下产流过程的影响。【结果】绿地空间内部布局对降雨洪峰和降雨径流有一定影响，空间单元配置中设置面积为1∶1∶1的3个子汇水区以及在空间单元组合中设置单一的基本空间单元，均对降雨洪峰的推迟、降雨径流削减和控制的效果表现较差。【结论】绿地空间布局的多样性对城市绿地削减降雨洪峰，控制降雨径流起到有利作用，较为集中的大型绿地对于降雨径流的削减效果明显。     

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。