小区尺度雨洪过程模拟及径流分配特性研究

为了研究小区尺度地表径流各组分占比随不同重现期降雨的变化规律,以西咸新区天福和园小区为研究对象,采用GAST-SWMM耦合模型,以模拟时长及地形边界条件为变量进行研究分析。研究表明:经两场实测降雨过程验证,模型确定性系数分别为0.83和0.82,表明构建的一二维耦合模型精度较高;在本文设置的两种工况下,小区地表径流外排率和管网排水率均随降雨重现期增大而以渐进曲线形式增大,土壤下渗占比和地表填洼率随降雨重现期增大而减小;小区地表径流外排和管网排水主要发生在降雨期间,分别占各自排水总量的94.88%和94.36%;小区地形边界条件对径流过程模拟的影响不容忽视,在有围墙及无围墙工况下平均地表径流外排率分别为9.42%、22.55%。本研究可为地势相对四周较低区域的排水防涝设计提供参考。

地下空间出入楼梯洪水动力特性试验研究

近年来国内外已有许多城市的极端强降水事件造成了地下空间受淹而导致巨大损失的发生,而地下空间防洪方面的研究成果寥寥无几。本文通过地下空间出入楼梯的水工模型试验,重点将人体所受水流阻力与流量的关系作为一个新的研究角度,研究了入侵洪水的动力特性:当流量达到安全撤离的临界条件0.28 m3/(s.m)时,最大流速到达3.9 m/s。水流对人体的阻力随着流量的增加呈线性增长,双腿站立的阻力与流量关系曲线的斜率较单腿站立的要大;在最不利的着装条件下,单腿受力的最大值为3.93×9.8N,双腿受力的最大值为8.96×9.8N。其结果为防洪设计和疏散指导工作提供理论依据,并为今后地下空间洪水入侵机理的研究提供参考。

基于地块概化和路网精细模拟理念的城市雨洪过程分区自适应模型

为解决城市尺度雨洪模拟过程中常见的地块区域地形及管网资料不足、道路区域行洪与积水严重以及现有雨洪模型计算精度差或计算效率低等问题,提出基于地块概化模拟和路网精细模拟理念的城市雨洪过程分区自适应模型。对于资料不足的地块划分子汇水区单元,采用水文学概化方法计算产汇流过程;对道路区域划分精细网格,采用二维水动力学方法模拟水流运动过程;两者均与管网模型耦合连接,共同驱动管网模型进行汇流计算。以西咸新区沣西新城核心示范区为研究对象,搭建研究区域分区模型,对比分析整体区域均采用精细网格的全分布模型和整体划分子汇水区的半分布模型的模拟结果。结果表明:①分区模型综合考虑了地块管网排水与道路径流过程,可模拟出道路低洼区域在地表产汇流和管网溢流综合作用下的致涝过程,整体径流路径符合实际降雨水流运动规律;②相较半分布模型,分区模型在道路区域采用精细网格进行计算,可较好模拟道路区域的积水过程;③相较全分布模型,分区模型显著减少了计算量,在不同设计降雨下减少了28.2%~73.5%的计算耗时。该耦合模型有效地克服了数据条件和计算能力的限制,可为城市洪涝模拟提供一种新的耦合模拟思路。

降雨特征对西北地区海绵改造小区径流控制效果的影响

为研究海绵措施对降雨径流的削减效果和不同降雨特征对海绵措施的影响,以宁夏固原市玫瑰苑小区为研究对象,构建暴雨洪水管理模型(Storm Water Management Model,SWMM),模拟不同重现期下研究区域海绵改造前后径流过程的变化。结果表明:(1)布设低影响措施对排水口1、2、3的径流削减效果明显。(2)重现期为1 a、5 a、10 a时,径流峰值和径流总量削减率分别可达到25%和10%,排水口水位峰值削减率可达到10%,且海绵措施可以适当延后洪峰出现时间;对于较大的降雨,海绵措施对径流的削减作用有限。(3)不同降雨特征的设计暴雨下,海绵措施的径流控制效果存在差异,径流峰值和水位峰值的削减率随着雨峰系数的增大而增大,径流总量的削减率随着降雨历时的增大而减小。

排涝泵站群规模和运行对围填海区域环形河网排水影响研究

近年来,围填海区域的开发利用率明显增高。为确保该区域的安全使用,分析该区域排涝泵站群的规模与运行方式对于河网排水的影响,确保行洪排涝期间区域的安全至关重要。本文通过构建天津临港工业区行洪排涝数值计算模型,分析排涝系统的排涝能力和发生洪涝灾害的可能,给出系统所需排涝泵站规模,得到雨水泵站和排涝泵站抽排流量之间的关系及排涝泵站规模与淹没时间的关系。本文提供的分析方法与思路可为类似工程的规划设计与建设提供参考依据。

海绵城市PPP项目利益攸关方关键风险识别研究

风险管理是海绵城市PPP项目建设与运营的核心问题。以固原海绵城市PPP项目为例,通过座谈和问卷调查,识别并评估项目关键风险因素,从政府和社会资本双重视角探讨关键风险因素的异同。结果表明,固原海绵城市PPP项目中政府方注重项目层面风险,而社会资本方更注重政府或行政层面风险;同时,政府和社会资本对政府违约风险和审批延误风险的重要程度认知较一致,对运营服务费用支付风险存在认知错位。研究进一步为双方提供不同视角的见解,将有助于指导探索影响海绵城市PPP项目成败的关键风险因素。

海绵城市PPP项目公众支付意愿研究——以宁夏固原为例

公众对海绵城市的感知与意愿对海绵城市PPP项目的推进至关重要。基于“认知-态度-行为”理论,以海绵城市试点城市宁夏固原为例,采用问卷法调查了当地656名居民的支付意愿,分析项目了解度、项目影响与公众态度对支付意愿的影响。结果表明:受访者对海绵城市PPP项目的平均支付意愿为每月家庭水费的10.63%,且主要偏向于为城市水安全问题付费。对海绵城市PPP项目的认知在不同层面影响公众的态度,继而影响公众的支付意愿。研究将为海绵城市PPP项目建设的融资与运营模式优化提供新思路,为建立健全公众参与机制提供支持,促进海绵城市项目试点推广。

棉秆纤维轻量土配合比设计研究

[目的]研制具有较强透水性、保水性和较高强度的棉秆纤维轻量土,为海绵城市建设提供支持.[方法]采用正交试验设计,将棉秆纤维含量、EPS颗粒含量、水泥含量、砂含量4个因素作为棉秆纤维轻量土的影响因素,每个因素取5个水平,通过L25 (54)正交试验,研究棉秆纤维轻量土在不同配合条件下的强度特性、渗透特性和密度特性,并分析棉秆纤维、EPS颗粒、水泥和砂含量对棉秆纤维轻量土性能的影响.[结果]当棉秆纤维含量、水泥含量、砂含量和EPS颗粒含量分别为4,25,120和12 g/kg时,所得棉秆纤维轻量土满足地基承载力要求且透水性能最好,其抗压强度为114.59 kPa,渗透系数为6.84×10-5 cm/s.棉秆纤维含量、EPS颗粒含量、水泥含量、砂含量4个因素对棉秆纤维轻量土抗压强度影响的权重依次为5.94%,16.91%,68.33%和8.82%,对渗透系数影响的大小顺序为水泥含量>EPS颗粒含量>砂含量>棉秆纤维含量,对密度影响的大小顺序为EPS颗粒含量>砂含量>水泥含量>棉秆纤维含量.棉秆纤维轻量土无侧限抗压强度与EPS颗粒含量呈负相关,与水泥含量呈正相关;棉秆纤维轻量土密度与EPS颗粒含量和砂含量呈幂函数相关.增加20~40 g/kg的水泥含量可使棉秆纤维轻量土渗透系数下降10~1 000倍,添加4 g/kg的棉秆纤维含量使轻量土的饱和含水率较原状黄土增大2%~4%,即可有效提高轻量土的持水性能.[结论]将4 g/kg棉秆纤维含量、25g/kg水泥含量、120 g/kg砂含量和12 g/kg EPS颗粒含量混合,可以配制出适合海绵城市建设的棉秆纤维轻量土.

城市化背景下洪涝灾害新特点及其形成机理

在快速城市化背景下,洪涝灾害的孕发机制、成灾机理、损失构成与影响范围等特征均发生了显著的变化。对洪涝灾害新变化的研究有助于发现问题的根本,有的放矢地解决问题。快速城市化背景下洪涝灾害的新特点包括:水文特征的变异性、洪涝灾害的连锁性与洪灾损失的突变性。该文分析了快速城市化对水文特征的影响,识别了洪涝灾害链的内部关系和关键环节,绘制了洪涝灾害连锁性关系图,以历史典型灾害数据为论据,论证了洪灾损失突变性特点。基于洪涝灾害系统理论,阐明了水文特征变异性、洪涝灾害连锁性与洪灾损失突变性及其形成机理。揭示城市化背景下洪涝灾害新特点及其形成机理,对于合理把握快速城市化背景下洪涝风险的演变趋势,既有理论指导价值,又有减灾实践意义。

洪涝灾害风险评估研究进展

在气候变化与城市化背景下,洪涝灾害频发造成了严重经济损失和社会问题。科学的洪涝灾害风险评估是洪涝灾害风险管理的前提和需求。首先对国内外典型洪涝灾害进行介绍,用数据和实例说明洪涝灾害的影响之广与损失之巨。然后从理论和方法两个方面,对洪涝灾害风险评估国内外研究现状进行综述。重点介绍了洪涝灾害评估方法,包括:数理统计法、指标体系法、不确定性分析法和情景模拟法。情景模拟风险评估法是当前自然灾害风险评估研究的主流方向,该方法需要以暴雨洪涝模拟和洪灾损失评估为基础,后续梳理了雨洪仿真模型与损失评估模型研究进展。最后提出洪涝灾害风险评估的未来研究方向,主要有三个方面:风险评估综合指标体系的建立与评估指标权重的确定;风险评估框架的构建及模型适应性研究;区域洪涝风险演变趋势及驱动机制研究。

固原市西吉县近67 a降水特征变化分析

为探讨西吉县近67 a降水变化特征,以1952-2018年降水数据为基础,采用Mann-Kendall分析,线性回归方程,滑动t检验,累积距平曲线,小波变化等多种方法对降水变化趋势、突变性和周期性进行分析。结果表明:西吉县年平均降水量为408.2 mm,年际变化与年内变化均有较大波动,旱涝灾害并存;除冬季外其他各时段降水量均有缓慢的下降趋势;在此时间序列中发生多次突变,其中1968年的突变较为显著;降水量有3个变化周期,分别是42 a的第1主周期,8 a的第2主周期和21 a的次周期。西吉县的降水量基本保持稳定,但仍须注意防范水旱灾害。

固原市原州区近60a降水变化特征分析

以固原市原州区1957—2016年的降水资料为基础,采用线性回归、M-K(Mann-Kendall)检验、累积距平曲线和滑动t检验的方法对原州区近60 a的年际和年内各时段的降水量进行变化趋势和突变分析。原州区多年年均降水量为439.6 mm,汛期和夏季降水量占比较大,分别达到72.8%和57%;冬季降水变差系数最大,最不稳定。通过线性回归法和M-K趋势检验法对降水量进行趋势分析:年、汛期和夏季降水量均呈下降趋势,下降速率分别为0.17、0.91、0.69 mm/a;春、秋、冬三季降水量呈上升趋势,上升速率分别为0.21、0.03、0.29 mm/a;除冬季外,其他各时段的趋势变化均未通过0.05的显著性检验。运用M-K突变检验、累积距平曲线和滑动t检验对各时段降雨的突变年份进行综合分析,年降水和汛期、秋季降水突变点相近,春、夏和汛期均在1991年发生突变,冬季降水在1979年有较为显著的突变。

村镇污水处理PPP项目全生命周期管理难点与建议

本文从项目前期投资、工程建设及技术运营角度,分析当前村镇污水处理PPP项目的实施难点及可采取的对策。在前期投资阶段,从边界条件难、融资难和回报率低角度进行论述;工程建设过程,从土地性质变更难、征拆工作缓慢、现场协调工作复杂三方面进行分析;技术运营方面,提出进水水质水量差异大,出水稳定达标难;技术管理难;点多面广,管理复杂,缺乏专业运营团队等困难。同时,针对村镇项目的这些管理难点,本文提出从全生命周期管理角度管理项目、制定以运营为本的整体解决方案以及建立信息化运营管理平台三点建议。

城市水系统智慧运营顶层设计

随着经济社会快速发展,“十四五”时期城市水系统向协同治理、统筹推进转变。针对城市水系统运营管理普遍存在的体系不健全、标准不完善、运营质效低、经验难推广、数据难利用等问题,基于业务场景梳理了业务逻辑,基于数字化特点重构业务流程,探索了城市水系统智慧运营的实施路径,以系统思维构建了基于资产的城市水系统智慧运营管理体系,明确了核心要素和关键环节,研发环保业务和信息技术深度融合的智慧运营平台。通过构建“信息采集-资产评估-分级维护-精细管理-监测预警-综合调度”全过程运营管理流程,为实现城市水系统长效运营提供新思路,助力城市水系统标准化、精细化、智慧化运营,创造生态环境长效价值。