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。     

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。      

基于低冲击开发模式的美国城市道路雨洪管理实践与借鉴

从城市道路雨洪管理的角度出发,概述美国道路雨洪管理中低冲击开发的发展演化,详述美国道路的低冲击开发核心工程技术,结合这些技术在道路雨洪管理中的实践,得出不同城市功能区道路的低冲击开发设计应用形式.从道路现状的利用、技术组合的拓展和渗水面积的扩大3个层面浅析低冲击开发模式对我国道路雨洪管理的启示.     

低影响开发下的现代城市滨水景观

快速城市化进程使得城市内涝问题有增无减,特别是自然水体被破坏,改造形成的区域受灾最为明显。低影响开发(low impact development,LID)是近年来可持续雨洪管理和水环境保护的新策略,最大限度地维持开发前的原始区域生态循环,实现良性的城市水文环境。低影响开发经过数十年的发展,LID技术在发达国家得到了广泛的应用与普及,其内涵也逐步扩展到城市规划、土地开发、场地设计等方面的过程中。城市滨水区域的建设营造与低影响开发理念相结合,为城市环境新形象和实现城市环境空间可持续发展起到积极作用。     

生物滞留带在闽南城市道路中的应用

针对城市道路雨水径流量大、径流污染严重等问题,根据低影响开发雨洪管理理念,以闽南地区漳州市典型的三板四带式道路为例,探讨了生物滞留带在闽南城市道路中的应用模式及景观营造途径,提出了闽南赤红壤地区道路生物滞留带的竖向设计、植物选择及管理与维护的具体方案,以期为生物滞留带在闽南城市道路中的推广应用提供借鉴。     

北京博大公园低影响开发示范区方案设计

低影响开发是行之有效的雨洪管理新策略,北京作为一个缺水而雨量集中的大都市,确实需要以生态科学理念经略水分循环。本研究以低影响开发统领设计思路,吸纳该领域国际先进技术,在位于北京市区东南部的博大公园建立试验点,从基材选择、施工工艺、植物配置多个环节综合考量,力求在园林绿地建设方面实现低影响开发效果,旨在以试验示范的形式探索低影响开发绿地系统优化营建模式。     

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"。     

以山地景观为特征的观光农业园规划设计探析

阐述了观光农业茵的研究与发展历程,将观光农业园分类,按开发内容的不同分为观光农园、教育农园、农业公园;按开发模式的不同分为改造型和新建型;按地域性质的不同分为平原型和山地型。从地形、植被、水文、生态4方面分析了山地型观光农业园的景观资源特征;提出尊重自然、保护自然,景观单元关联、空间结构协调,系统性,保护传统文化的山地型观光农业园规划设计原则;并以此为基础进行了山地观光农业园建筑、景观小品、交通道路、植物绿化、给排水工程等的景观设计。     

HEC-RAS模型在汉江上游洪水演进和流量重建中的应用

【目的】研究HEC-RAS模型在汉江上游洪水演进和流量重建中的应用效果。【方法】通过对汉江上游安康至白河段的实地考察,基于数字流域平台及HEC-RAS模型对2010年"7·18"、2011年"9·19"2场洪水进行了演进模拟,并结合ArcGIS重现了2场洪水的淹没范围和水深。运用HEC-RAS模型对考察发现的5次洪痕进行洪峰流量的重建,与利用比降面积法的重建结果进行比对,并利用实测数据对重建结果进行了验证。【结果】模型的率定、2场洪水水位与流量等指标的模拟系列和实测系列的纳什效率系数(NSE)及确定性系数(R2)均大于0.91;此外,基于HEC-RAS模型重现的淹没区域与实地调查所得结果吻合度较好,且根据洪痕重建的洪峰流量误差为0.12%~2.88%,重建精度较高,优于比降面积法。【结论】HEC-RAS模型可用于汉江上游洪水的演进模拟和洪峰流量的重建,可视化的淹没范围、水深等成果可为安康市洪灾风险评价提供基础数据。     

北京市怀柔区景观格局特征分析

该文对北京市怀柔区2002年5月的ETM影像数据进行解译处理,利用FRAGSTATS软件计算景观指数,对景观格局特征进行分析。结果表明:浅山区由于自然地貌条件制约以及人为干扰等因素的影响,破碎化程度最高;城区景观类型在人为有目的的经营活动干扰下,整体形状比较规则,表明人为的景观规划活动直到了明显作用,但各斑块形状仍处于较不规则状态,说明内部规划改造活动强烈;深山区的景观类型破碎化指数值主要受地形因子的影响,灌木林地的破碎化程度最高;浅山区的景观多样性指数值最大,为1.36,城区和深山区分别为1.26和1.28,说明适度干扰对景观多样性有较大影响。     

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.     

基于生态雨洪管理机制的武汉大学校园景观水系统规划

本文因由山地校园复杂地形制约水系统构建这一问题而产生,力求通过引入生态雨洪管理机制,因地制宜,建立山地校园景观水系统规划方法,激活校园水环境,完善整体山水格局。以武汉大学为例,规划运用了屋顶花园、透水铺装、雨水花园、生态洼地、植草沟、旱溪、多功能调蓄池、人工湿地、渗透池等生态雨洪管理设施从雨水收集、收集调蓄、净化利用等方面建立了四套系统性的"雨水链",并在此基础上,进一步结合地形条件,创造各具特色的校园水景观环境,各处水景互相联系,共同构成山地校园完整的景观水系统,实现了雨水资源的景观化利用。     

干旱城市绿色基础设施建设技术研究——以亚利桑那州菲尼克斯为例

在低影响开发理念的基础上,以美国亚利桑那州凤凰城为例分析了干旱城市雨洪管理的建设背景及绿色基础设施技术策略,从中借鉴凤凰城在城市雨洪管理方面成果和经验,并结合我国的实际情况对干旱城市海绵城市建设提出相应的建议。     

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。      

山区高速公路景观林的营造模式研究——以黔西县境内高速公路为例

高速公路沿线景观林建设是我国国土绿化的重要组成部分,主要任务是对高速公路沿线进行绿化美化。但目前山区高速公路景观林建设缺乏考虑与地形空间的联系。本文以黔西县境内高速公路景观林作为研究对象,从高速公路沿线的地形及立地特点出发,探讨各类山区地形对景观林建设的影响。通过实地调研,归纳总结出5种典型地形区域,针对每种区域提出相应的景观林营造模式和植被配置。该研究为山区高速公路景观林建设提供相关的指导和建议。     

城市公园海绵城市实施研究

海绵城市,是新一代城市雨洪管理概念,是指城市能够像海绵一样,在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性;国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水等,需要时将蓄存的水释放并加以利用如绿化灌溉、景观用水等,实现雨水在城市中自由迁移。     

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。     

人工暗河城市雨洪蓄排系统

针对郑州水资源紧缺、城市雨洪资源化程度低、城市绿化与河流生态治理缺乏雨水集蓄利用系统和建筑垃圾负担过重等问题,借鉴自然暗河原理,提出人工暗河新技术,给出人工暗河设计方法,开发出集雨水收集、存蓄、利用和生态排放于一体的人工暗河城市雨洪蓄排系统。该系统具有资源性、节能性、实用特性和生态环保等特性,为解决城市雨洪资源化这个水资源领域重大难题提供了参考。     

从秭归县看我国山区节水灌溉管理的措施

山区地形地貌都不同于平原湖区和丘陵岗地,独特的节水灌溉模式更加适应山区的不规则地势。秭归县通过几年的探索,寻找到一个雨洪集蓄+微润灌溉的新模式,值得推广。另外,对于山区农田灌溉除了推广秭归新模式外,还必须加强节水用水管理,只有这样才能发挥农田节水灌溉的最佳效益。