嘉悦江庭小区海绵城市建设实践与探索

在国家海绵城市建设首批试点的16个城市和地区中,重庆市是唯一的典型山地城市。以重庆市悦来新城嘉悦江庭小区海绵城市建设为例,对小区绿地在海绵城市建设中的功能提升和关键作用展开论述。嘉悦江庭小区海绵城市构建策略为:(1)顺应小区地形地势,构建雨水回用体系;(2)结合小区实际,选择可移动式模块化屋顶绿化;(3)优化原有绿地为下沉式绿地;(4)与周边地块海绵城市建设进行通盘考虑,增强海绵城市建设的整体性和系统性。通过模拟数据结果分析,整个嘉悦江庭小区的污染物负荷去除率为25.1%,达到《海绵总规》中对该区域污染物负荷控制率≥25.0%的要求。年径流排放率为42.49%,达到《海绵总规》中对该区域年径流排放率≤45.5%的要求。年径流总量控制率62%,达到《海绵总规》中的要求。雨水资源化利用量为14926 m3,占总降雨量的8.07%。     

基于典型年法的海绵城市建设控制指标研究

[目的]探讨海绵城市控制指标年径流总量控制率的确定方法,为海绵城市建设控制指标的合理确定提供新的思路。[方法]结合中国目前海绵城市建设相关规范及研究成果,分析关于年径流总量控制目标确定方法的合理性。以合肥市为例,分别采用长序列法、典型年法、外排径流系数法、逐日水量平衡法对相关问题进行研究,探讨不同年径流总量控制率对外排径流系数的影响及不同规模雨水调蓄设施的实际控制效果。[结果]提出控制指标的典型年计算法,并总结了外排径流系数随年径流总量控制率变大不能无限减小的规律,提出采用雨水利用有效容积这一指标来校核年径流总量控制率提高的适宜范围。[结论]典型年计算方法与雨水系统设计重现期相对应。结合对实际雨水总量控制率的研究,可为海绵城市建设中径流总量控制目标的确定提供新的思路。     

填料及降雨特征对雨水花园削减径流及实现海绵城市建设目标的影响

为了应对城市化对区域水环境的不利影响,我国各地都在积极倡导城市低影响开发(LID),鼓励建设海绵城市。城市雨水花园是目前国际上广泛推崇的一项措施,通过对雨洪的拦蓄,增加入渗,削减污染物的输出。为了研究填充介质以及降雨特征对雨水花园效果的影响,以砂、土分层以及均质黄土2种不同填料雨水花园2a的监测数据,研究了花园对雨水径流总量和洪峰的削减效果,并分析了雨水花园在海绵城市建设中的积极作用。结果表明:在2a监测期内,分层填料雨水花园对14场降雨的水量的削减范围为12.0%~85.9%,平均为44.3%;对径流峰值削减范围为11.2%~93.3%,平均为55.8%;均质黄土填料的花园水量削减范围为9.8%~79.8%,平均39.2%;峰值削减范围为20.3%~89.8%,平均50.5%,分层填料雨水花园对峰值和水量削减均都高于均质黄土填料雨水花园。2个雨水花园的水量削减均与降雨量呈负相关关系,对中小型降雨的水量削减效果更为显著。西安市年内降雨多以中、小型降雨为主,两者之和占总降雨量的69.8%。如果以目前研究区海绵城市建设目标中年径流总量消减80%为控制目标,分层雨水花园和均质雨水花园对小雨的海绵城市完成率分别为98.5%和92.5%;对于中雨,分层和均质填料雨水花园的海绵城市完成率分别为69.0%和62.3%。研究还发现,雨水花园对雨水径流的削减能力与降雨前期的干旱天数呈正相关关系;鉴于研究区——西安雨热同期,雨水花园内土壤水分疏干较快,且降雨间隔天数平均4.25d,此类气候特点有利于雨水花园在该地区高效运行。     

海绵化改造小区调蓄池优化布局及其雨水径流控制效果——以浙江省嘉兴市烟波苑小区为例

[目的]在海绵城市建设背景下,从建筑小区尺度探究调蓄池布局对雨水径流的控制和利用,为平原河网区域城市旧城海绵化改造,增强排水防涝能力,提高雨水利用效率提供技术依据。[方法]以浙江省嘉兴市典型老旧小区烟波苑海绵化改造工程为例,基于暴雨管理模型(SWMM)软件建立排水系统数学模型,通过分析研究区不同降雨重现期和积水节点之间关系,探究最佳的积水节点控制数目;在此基础上,输入设计雨水控制条件探索调蓄池合理布局方案。[结果]①在5～15 a重现期内,研究区积水节点数量分布出现稳定期,并于9 a重现期时积水节点控制数量达到最佳;②模拟容积在20～100 m~3之间的调蓄池比例达84%,达到实际建设标准;③采用合适的"低影响开发(LID)+调蓄池"方案后,研究区雨水径流控制效果提升明显,其中径流峰值削减率达40%以上,外排径流系数降低0.2左右,杂用水供给率最高可达146.3%。[结论]老旧城区在进行海绵化改造时,应当重视调蓄池的合理布局与利用,以构建灰绿结合的径流控制系统,实现高效的雨水管理。     

建筑小区海绵城市建设中雨水系统设计方案的优化研究

[目的] 研究建筑小区海绵城市优化设计模型,为建筑小区海绵城市设计与建设提供有益支撑。[方法] 在探讨外排径流系数、径流污染与海绵设施基础上,以年费用最小和径流污染削减率最大为目标函数,应用非线性规划建立建筑小区海绵城市双层耦合优化模型,并以合肥市某区域海绵城市建设为例,分析验证该模型有效性。[结果] 优化后,A小区、B小区与C小区的外排径流分别为0.257,0.268,0.303;总成本为1.11×10⁷元,年费用为9.87×10⁵元;径流污染削减率为70.06%,与原设计方案相比,其经济效益和环境效益均有明显提高。[结论] 双层耦合优化模型应用于建筑小区海绵城市设计,能有效降低年费用,提高径流污染削减率,使海绵城市设计与建设更加合理。     

城市雨水花园集中入渗对土壤氮、磷、有机碳及重金属的影响

[目的]研究陕西省西安市雨水花园集中入渗对土壤污染的影响,为城市雨水径流集中入渗工程技术的合理配置与推广应用提供科学依据.[方法]以西安理工大学校园内运行8～9 a的2个雨水花园(RD1:受纳屋面径流雨水;RD2:受纳路面和屋面径流的混合雨水)为研究对象.2016-2018年对雨水花园RD1和RD2监测了 16～18场...     

城市海绵小区雨水利用的效益分析——以固原市海绵小区建设为例

[目的]对城市海绵小区雨水利用措施的经济、环境及社会效益进行识别计算并与其成本进行对比分析,为海绵小区建设评估提供参考。[方法]以第二批试点宁夏回族自治区固原市西南新区6个海绵小区为研究对象,采用水量平衡法、替代工程法、影子工程法、市场价值法、碳税法、造林成本法等,对海绵小区产生的雨水资源利用、固碳释氧、降噪、调蓄径流、文化教育等3大类共10项效益进行定量计算并采用效益费用比进行静态和动态成本效益分析。[结果]固原市西南新区6个海绵小区的总效益为2.91×10~5元/a,其中雨水花园的效益为1.03×10~5元/a,下沉式绿地的效益为7.99×10~4元/a,植草沟的效益为6.15×10~4元/a,经济、环境和社会效益比例分别为22.84%,76.89%和0.27%。[结论]海绵小区雨水利用有较好的投资效益,固原市海绵小区的建设产生了良好的经济、环境和社会效益,值得进一步研究推广。     

山地校园不同下垫面雨水径流重金属污染特征和健康风险评估

[目的] 了解山地校园不同下垫面雨水径流重金属污染特征及雨水径流中重金属元素对于人体的健康风险,为山地海绵城市建设提供径流污染控制参考和人员健康保护基础数据。[方法] 2019年7月22日在重庆交通大学针对屋顶、道路、停车场和广场4种典型的下垫面进行了雨水径流的取样监测,并统计分析场次降雨平均浓度（EMC）、电导率（EC）、钠吸附率（SAR）、危险商（HQ）和危险指数（HI）。[结果] 广场径流过程中重金属元素整体变化波动较大,道路雨水径流的重金属健康风险最大而屋顶健康风险最小;大多重金属污染物在产流后的10 min内出现了降幅,其中Fe和Mn的降幅较大,Zn的降幅中等,Cu的降幅最低;As和Cr是雨水径流中健康风险最高的重金属污染物。[结论] 山地校园重金属污染物冲刷速度较快,人流大的下垫面雨水径流中重金属元素变化波动较大,但健康风险较低;车流大的下垫面雨水径流中重金属元素波动较为稳定,但健康风险较高。     

固原市玫瑰苑小区低影响开发措施改造对降雨径流的调控效益

[目的]计算住宅小区海绵改造后对降雨径流的调控效益,旨在为海绵城市建设提供技术参考。[方法]结合宁夏回族自治区固原市某住宅小区各低影响开发(low impact development, LID)设施的布设情况,计算不同设计降雨量下LID设施对降雨径流的截蓄量与各LID设施截蓄容积的利用率;再结合固原市2004—2014年的降雨资料,计算出该小区年均降雨径流总截蓄量与各LID措施对降雨径流的截蓄量。基于计算出的小区LID设施对降雨径流的截蓄数据,结合资源环境经济学原理,计算小区降雨径流年调控效益、单方降雨径流调控效益与各LID措施年均降雨径流调控效益。[结果]小区海绵改建后,年均降雨径流调蓄量增加11 568 m~3,产生的效益为111 302元/a,单方降雨径流调控效益为9.62元/m~3;各LID设施年均效益分别为:雨水花园45 273元/a,下沉式绿地27 103元/a,雨水桶6 654元/a,雨水池32 272元/a。[结论]住宅小区海绵改建能够有效控制小区降雨径流的外排量,提高小区年径流总量控制率,具有明显的经济、环境和社会效益。     

国外低影响开发雨水资源利用对中国海绵城市建设的启示

[目的]研究美国、英国、德国、日本、新加坡和澳大利亚的低影响开发雨水资源利用情况,为中国海绵城市建设在管理、技术等方面提供一定依据。[方法]通过调查研究,从政策法规、应用技术、管理体系、公众意识等方面系统地梳理国外低影响开发雨水资源利用经验,并结合国内实际,探讨促进中国海绵城市建设发展的建议。[结果]针对目前中国海绵城市建设遇到的城市内涝、缺水及生态环境问题,可从制定和完善相关政策法规,加强先进技术的研发和应用,创新融资渠道、优化管理体系,提升公众意识等方面进行改进。[结论]合理借鉴国外已经成熟的低影响开发雨水资源利用经验,能够更好地推进中国海绵城市建设。     

铁岭新区园林绿化中海绵城市建设技术的应用分析

铁岭新区是一座以生态型城市发展为主题的北方特色新型城镇,通过将"海绵城市"技术策略应用于城市建设的各个领域,实现了城区内雨水的生态化循环利用。基于此,介绍了铁岭新区海绵城市建设的理念,分析了铁岭新区园林绿化中海绵城市建设技术的应用,以促进人们对海绵城市建设技术的了解。     

我国南方城市建设项目雨水集蓄利用措施及其配置模式

近年来,随着城市化进程的不断加快,城市缺水与内涝的矛盾日益凸显,城市洪涝灾害造成的危害日益加剧,城市雨水的控制利用工程越发受到人们的广泛关注。选取武汉、苏州、杭州等作为南方典型城市,通过实地考察及资料分析,结合各城市雨水控制规划,将雨水集蓄利用措施分为雨水径流集蓄利用、入渗利用、入渗集蓄结合和净化四种类型,分析了各类雨水利用措施的构成、特点、作用和适用性;进一步归纳提出市政配套设施类、公建设施类、居民住宅类等几种典型的城市建设项目雨水集蓄利用措施配置模式。研究成果对提高南方城市雨水集蓄利用效率和指导海绵城市建设具有重要意义。     

城市建设用地海绵化程度对地表径流水质的影响——以浙江省嘉兴市为例

[目的]探究海绵化程度与地表径流水质的关系,为缓解当前地表径流污染的海绵设施建设提供理论依据。[方法]以国家首批海绵城市试点嘉兴市为例,选取20个不同海绵化程度的项目为研究单元,建立可表征海绵设施类型、数量和布局等海绵化程度的指标,并采用冗余分析、偏最小二乘法、Origin拟合方程等方法进行分析。[结果]①样本中居住小区和公共建筑区域的水质均未满足地表水Ⅳ类及污水排放二级标准;已改造建设用地水质普遍优于未改造建设用地。②绿地和有效不透水下垫面(effective impervious area, EIA)比例是影响径流水质的关键因素,其中悬浮物(SS),生化需氧量(BOD_5)和化学需氧量(COD)是主要受影响指标。③为使径流水质达到海绵城市建设要求,不同海绵化程度下的用地需要管控的指标阈值有差异。[结论] EIA≈0时,绿地比例应不低于31%;EIA=0.04(TIA)~(1.7)时[其中TIA(total impervious area)为总不透水下垫面]绿地比例应不低于38.5%;EIA=TIA时,绿地比例应不低于47%;若维持现行的城市绿地比例(约为35%)建设标准,EIA比例应不超过9%。     

基于层次分析法的豫北地区雨水花园植物综合评价

[目的]研究豫北地区雨水花园植物的筛选,为雨水花园和海绵城市的建设提供理论支撑。[方法]对国家级海绵城市鹤壁市和河南省省级海绵城市安阳市境内的典型雨水花园植物进行研究,采用AHP层次分析法对29种雨水花园植物进行综合评价,从3个准则层和9个指标层构建植物评价体系。[结果]指标层中的抗旱性、抗湿性、绿化美化特性、去污降污能力4个指标对于雨水花园植物的选择具有重要影响。千屈菜、红蓼、东方狼尾草、鸢尾、细叶芒、花叶芒6种植物综合评价等级为1级;再力花、常夏石竹、八宝景天、美人蕉、金鸡菊、马鞭草、大丽花7种植物综合评价等级为4级;香彩雀、紫叶狼尾草、蜀葵等16种植物综合评价等级为2—3级。[结论]综合评价值为1级的植物是豫北地区建设雨水花园的首选植物;综合评价等级为4级的植物是雨水花园慎重选择的植物材料;综合评价等级为2—3级的植物,选择合适的区域如蓄水区、缓冲区、边缘区进行雨水花园植物的种植。     

海绵城市建设水平评价与分区域控制策略

[目的]探讨海绵城市建设成效及其关键影响因素,为中国分区域海绵城市建设规划提供理论依据与政策导向。[方法]从水环境安全、水资源利用、水污染治理和水人居建设4个方面构建了海绵城市建设评价指标体系;根据地形地貌、气象气候、发展规模等区域特征,选取具有代表性的海绵城市建设试点——北京市、重庆市和镇江市作为研究区域;通过主成分分析法与灰色模糊综合评价模型定量分析海绵城市建设指数变化趋势,对比分析不同子目标层建设指数的变化及其差异。[结果]2006—2015年研究区域海绵城市建设指数均呈上升趋势,子目标层建设指数中仅北京市及重庆市的水资源利用指数有所下降。[结论]中国海绵城市建设已取得阶段性成效,城市化与海绵城市建设指数变化联系密切。华北地区和华东地区的海绵城市建设还应分别加强对单位面积水库容积、农业污染负荷的管控;基于地形地貌分析,山地城市的海绵城市建设还应加强对节水量及生活废水排放的管控。     

城市化土地利用对降雨径流的影响与调控

运用水文模型DRAINMOD模拟了1988-2007年西安市城市土地利用变化对降雨径流产生的影响,通过DRAINMOD模型探讨了降低城市地表径流、增加雨水入渗的调控措施。结果表明:西安地区透水地面的年径流系数为0～0.414,不透水地面的年径流系数在0.677～0.844之间变化;土地利用类型、土壤入渗能力以及降雨强度是影响城区降雨-径流关系的重要因素;当透水与不透水地面比例接近1∶1时,城区综合径流系数达到0.8以上。分析结果显示,通过增加透水地面下凹深度的建设形式来蓄渗雨水可有效增加雨水入渗量,削减地表径流水量,但此类滞留系统对24h最大暴雨的作用有限。     

海绵城市理念在高速公路上的应用研究

以京台高速北京段某大型立交桥区的雨水收集系统为例,探讨了海绵城市建设的理念在高速公路路面雨水收集回用系统上的应用。系统主要应用了三级沉沙、旋流沉沙、全自动过滤、紫外线消毒的雨水处理技术手段,实现路面雨水净化的目的,水质达到北京市绿化用水的标准,净化后雨水用于桥区景观灌溉,整体实现了路面雨水的资源化应用,符合海绵城市建设理念,下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水"释放"并加以利用,同时为道路雨水的收集回用积累数据。     

雨水花园对实际降雨径流的调控效果研究

基于海绵城市倡导的雨水自然积存、自然渗透、自然净化理念,根据西安地区降雨特征,设计建造了入渗型和防渗型两套雨水花园。2015~2017年对33场次降雨事件径流调控效果进行了监测分析。结果表明:(1)以原状土为填料的防渗型雨水花园设施水量削减率为11.2%~100%(中位数=69.14%);(2)污染物浓度超越概率分析结果显示,径流雨水经过雨水花园系统后,总氮、氨氮、总磷和化学需氧量出流浓度超过地表水环境质量标准Ⅳ类限制的概率,与入流浓度超过地表Ⅳ限制的概率相比,分别降低了58.57%,2.71%,20.57%和29.71%;(3)雨水花园设施场次径流水量削减率与污染物负荷削减率的相关关系在0.857以上;(4)通过监测的场次降雨量及系统进水和出水水质水量,估算的雨水花园系统年径流污染物浓度去除率为11.93%~60.97%,径流污染物年负荷削减率基本在70%以上。     

基于生态水利的海绵城市设计原则

[目的]探索基于生态水利的海绵城市建设方法,解决城市水资源短缺、水灾害频发、水生态恶化等一系列水安全问题。[方法]概括海绵城市的科学内涵,归纳总结其传统建设方式,分析中小尺度雨水管理措施的局限性,指出当前海绵城市建设中存在的突出矛盾,分析生态水利应用在海绵城市建设中的可行性和优势。[结果]通过制定任务目标、基本原则和整体架构,围绕构建海绵城市的生态水利保障体系,提出一系列重点生态水利工程和非工程措施。[结论]生态水利理论应用于海绵城市建设是保障城市水安全、解决城市水问题的根本之道,海绵城市建设应建立以生态水利为核心的发展战略。     

基质类型及厚度对绿色屋顶径流量和水质影响

绿色屋顶是海绵城市建设的重要措施之一,近年来逐渐得到广泛应用.通过对比北京市3种生长基质类型(田园土、改良土和轻质基)和2种基质厚度(15和10 cm)共6个佛甲草(Sedum lineare)绿色屋顶在2017年降雨和径流过程、雨水和径流中营养元素(NH4+-N、NO3--N、NO2--N和PO43--P)与可溶性重...