初期雨水调蓄池单位面积调蓄深度数值模拟

单位面积调蓄深度决定了初雨调蓄池的设计容积和截污效果,但仅仅根据规范的推荐取值缺少对后果的量化判断。忽略管道中的沉积和冲刷,分别以单子汇水区和多子汇水区排水系统为例,针对不同下垫面特征和降雨特征,在SWMM模型中进行多降雨条件模拟,计算得到产流和悬浮固体(SS)的冲刷情况。结果表明,单子汇水区单次降雨初期冲刷主要受污染物积累程度、初雨峰值雨强和初雨总量控制,对多场降雨的初雨SS控制率均很高;多子汇水区系统不同场次降雨SS削减率可能有明显差异,SS控制率随调蓄深度增加而增加且差异减小,单位面积调蓄深度取2 mm时SS控制率已达较高水平,但4 mm以上时SS控制率增速明显减慢;初期雨水调蓄池是否达到了污染控制目标,不应只看是否位于系统的上游,也不只限于根据技术规范的推荐取值,需通过模型计算判断。

融合多源数据的湖北省城市洪涝灾害韧性综合评估

【目的】洪涝灾害是湖北省主要自然灾害之一,为了评估湖北省城市洪涝灾害韧性水平,以加快韧性城市建设、助力推进省域协同发展,【方法】从洪涝灾害的暴露度、敏感性、适应力和恢复力4个维度,构建湖北省城市洪涝灾害韧性评价指标体系,采用G1法(序关系法)和熵权法对评价指标进行赋权,收集气象、遥感影像、基础地理、社会经济等多源数据,应用GIS空间分析技术,对湖北省城市洪涝灾害韧性进行评估。【结果】结果显示:湖北省城市洪涝灾害韧性整体处于中等韧性水平。其中,高韧性区域主要分布在神农架林区、宜昌市和武汉市,较高和中等韧性水平区域大多位于荆门市及其以西的鄂西地区,其余地区洪涝灾害韧性水平较低,总体呈西强东弱的分布态势。【结论】融合多源数据的洪涝灾害韧性评估方法能准确高效地评估研究区洪涝灾害韧性水平,研究成果可为湖北省制定区域洪涝灾害管理及韧性城市规划提供参考。

喀斯特山地城市景观格局对城市内涝的影响研究——以贵阳市为例

全球气候变化背景下,随着城镇化高速发展,城市内涝灾害愈加明显,已成为造成喀斯特地区损失较为严重的灾害之一。选择西南喀斯特山地城市——贵阳市为研究区,基于2016—2020年实测和调查的内涝灾害数据,运用空间自相关和相关分析方法,探究景观格局对城市内涝的影响。结果表明:1)2016—2020年贵阳市主城区内涝频发,且空间分布差异性显著,呈现显著的空间自相关和集聚分布特征。2)不透水面、绿地与内涝频次的相关性显著,分别呈正、负相关。3)内涝周边500 m缓冲区内景观由少数聚集程度大的斑块构成,优势度较高,景观中的优势斑块类型仅有一种或少量几种;不同土地利用类型的景观格局空间聚集情况差异显著,其中铁路与道路、房屋建筑的景观指数空间聚类较为显著。4)内涝与土地利用类型面积的关系不显著,但与土地利用类型的景观指数有显著相关性,且不同土地利用景观格局对内涝的影响差异较大。研究结果为喀斯特城市内涝防治和景观格局规划管理提供重要参考和借鉴意义。

海绵城市背景下合流制改造及溢流污染控制路径研究

我国合流制排水管渠数量多、建设情况复杂、运行问题突出,已成为当前制约城市水环境质量提升的关键,在系统化全域推进海绵城市建设的背景下,合流制系统改造及溢流污染控制成为许多城市的重点任务。根据多年城市建设统计年鉴数据对我国城市合流制排水管渠数量、分布及逐年变化情况进行分析;梳理我国城市合流制管渠系统状况、存在问题及当前海绵城市建设、黑臭水体治理、内涝综合整治、污水提质增效工作对合流制系统的相关要求,在此基础上提出适用于我国城市合流制系统的界定与评价方法;结合当前各城市在推进相关工作过程中存在的问题,提出海绵城市建设背景下合流制系统改造及溢流污染控制路径,即因地制宜制定合流制改造及溢流污染控制系统化方案,并明确系统化方案编制流程及技术要点。

基于河涌纳污能力的特大城市中心城区初期雨水截流标准

为有效控制和治理特大城市中心城区排水系统溢流的初期雨水污染,选取广州市猎德涌和石井河作为典型河涌,在对初期雨水水质及降雨特征进行分析的基础上,复核水域纳污能力,对比分析截流雨量与污染物削减效率,提出了初期雨水治理的截流标准。结果表明,广州市中心城区合流制区域的初雨截流标准宜为8~10 mm,分流制区域的取值宜为5~6 mm。研究结果可为广州市等特大城市中心城区初期雨水污染治理提供科学依据。

基于改进YOLOv8的城市排水管道缺陷检测算法研究

排水管道系统在城市管理中起着关键作用,为了实现排水管道缺陷的自动化检测,提出了一种基于改进YOLOv8的排水管道缺陷检测算法。首先针对管道图像亮度不均和网络泛化能力差的问题,采用Zero-DCE亮度增强和图像对比度调整相结合的方法进行数据增强处理。然后通过对YOLOv8算法添加Coordinate Attention注意力机制,增强算法对缺陷位置信息的感知和捕捉能力,以便于算法能够更好的识别排水管道细小缺陷。试验结果表明,相较于原始YOLOv8算法,改进后的算法精确度和召回率分别提升5%和7.9%。与其他三种网络相比,精确度和召回率分别提高了5.5%、7.6%、2.2%和7.9%、4.2%、2%。

合流制溢流污染的影响及其控制技术发展

合流制溢流即未经处理的雨污废水直接流入受纳水体,是造成受纳水体污染和城市内涝的主要来源。首先,对合流制溢流的污染特征及其影响因素进行了总结,简要梳理了源头控制、处理设施、调蓄设施、雨天合流雨污水处理最新技术及其控制效果,以及合流制溢流控制实时控制、监测和预测的智能控制方法。合流制溢流灰色和绿色基础设施都是必要的,随着监测、降水预报、城市水文和水力模型及实时控制技术的成熟,合流制溢流系统向实时控制和模型优化预测策略发展。

基于冲刷指数的雨水管渠冲刷淤积分析

流速、雷诺数、充满度等单因素指标虽然与雨水管渠的冲刷和淤积量有一定的关联,但是通过单因素指标不足以全面地判断雨水管道的冲刷和淤积。在起动流速和止动流速的基础上,提出了冲刷指数的概念。结合连续非恒定流不同工况下冲刷和淤积量模拟,计算了流速、雷诺数、充满度、冲刷指数4个因素与冲刷量的灰色关联度,其关联度大小依次为:冲刷指数>雷诺数>充满度>流速。根据不同工况的恒定流模型实验的结果,其关联度大小依次为:冲刷指数>>流速>雷诺数>充满度。可以认为,在恒定流与非恒定流工况下,冲刷量和冲刷指数有显著的强相关性,冲刷指数能代替具体的冲刷量计算实现对冲刷程度和趋势的合理判断。

典型水污染事故应急处置实用技术探究

当前水污染事故频发多发态势仍未改变,且突发水污染事故处置有预案、缺技术、少装备的问题依然突出。为满足我国水污染事故应急处置需求,综合考虑应急处置技术的去除、稳定性、设备化、机动化、可操作性和适应性等关键因素,重点探讨了水体藻华、重金属和有机物以及水面油类等污染的实用处置技术,优选出移动式藻华高效打捞脱水一体化处置船、化学絮凝耦合超磁分离技术、集约式一体化快速生化污水处理技术、异相催化氧化等高效处置技术,研究成果可为今后突发水污染事故应急处置提供有效支撑。

高密度建成区污水治理提升规划与实施体系研究

污水处理提质增效是存量规划背景下城市更新的重要内容,是改善城市人居生态环境的有效路径。结合城市可持续发展、高质量发展的新要求,以厦门市思明区为研究对象,提出了排水现状排查和数字化的技术方法,探索总结了高密度建成区“溯源排查、正本清源、排水管理进小区”污水治理提升规划模式。借助“多规合一”的国土空间规划体系,针对性地提出技术标准、实施细则和政策规章等配套措施,建立了污水治理系统“智慧型”信息管理平台,构建了完善的规划实施体系,有效统筹了高密度建成区污水治理的“规划、建设、管理”三大环节,为新时期推动污水治理体系和治理能力现代化提供新思路。

雨水调节池沉积物去除效能

雨水调节池是重要的径流污染、径流峰值控制绿色基础设施。雨水调节池设置水质控制容积,颗粒悬浮物通过沉淀作用去除,水质控制容积的设计标准为年径流总量控制率,关键设计参数为设计排空时间与设计表面负荷;通过设置微型池或永久池,可延长雨水停留时间,提升沉积物去除效能。结合案例,系统梳理了雨水调节池沉积物去除效能计算的基本公式,介绍了基于数理统计、SWMM模拟的计算方法,可为完善雨水调节池设计方法提供参考。

基于监测与模型的典型合流制排水系统溢流污染来源解析

以北京中心城区某典型合流制分区为研究区,开展自“地表-管网-排口”的全过程监测,基于MIKE URBAN软件构建数值模型,构建一套结合监测与模型的溢流污染解析方法,量化分析不同降雨量级下溢流污染来源。结果表明:管道沉积物、地表径流和生活污水对COD的贡献率分别为43.4%~53.9%、27.4%~27.5%和18.6%~29.2%。中雨流量峰值晚于浓度峰值,大雨反之;两场降雨溢流水质浓度峰值差异小于流量峰值。随着降雨量级及强度增加,地表径流和管道沉积物的污染负荷增加,后者增加量更大。管道沉积物是合流制溢流污染的主要来源,应优先对其进行控制。

基于失效概率的雨水管网高风险管道识别与改造

识别高风险管道并降低其失效概率是缓解城市内涝积水的重要手段。为此,提出了一种基于排水能力-失效概率相关关系的高风险管道判别方法:首先以充满度等于1为管道失效的临界判别条件,并基于蒙特卡洛抽样计算管道在设计降雨情景下的失效概率;其次采用SWMM评估管道的排水能力;然后利用K-means聚类算法和分段回归分析法构建管道排水能力与失效概率的相关关系,并借助该相关关系推求出高风险管道的判别阈值,以北京市丰台区排涝片区为例,在3 a一遇降雨情景下,推求出失效概率等于3.64%为高风险管道的判别阈值;并结合高风险管道的纵断面图进行内涝成因分析,制定改造方案。模拟结果表明:改造后高风险管道数量占雨水管道总数的比例由91.39%降低至2.32%;高风险管道总长度占雨水管网总长度的比例由88.74%降低至1.11%。

城市水利大海绵在宿迁市的探索与实践

当前我国海绵城市建设主要以低影响开发(LID)为主,虽有效提升了城市排水防涝能力,但仍缺乏流域、区域、城市、社区多尺度建设措施的协同推进。以江苏省宿迁市推进海绵城市建设为切入点,提出“城市水利大海绵”的概念,阐述其理念内涵、建设目标等,指出城市水利大海绵是以城市河湖水系为基础、各种水利设施为节点、精细化调度为灵魂,并与小尺度LID设施有效衔接的系统化全域海绵城市建设新模式。在此基础上,确定了以天然水域面积比例为基础指标,以统筹保障城市水安全、优化水资源配置、改善水生态等为基本目标的城市水利大海绵构建思路,剖析了其构建过程中的关键指标,阐明了相应的实施路径。

数字孪生城区防洪排涝及活水自流联控联调平台开发与应用

为响应数字中国战略与数字孪生水利建设,数字赋能提升河网水工程安全运行监控和智能化、精细化管理水平,以苏州高新区为例,分析了数字孪生平台建设需求,提出了包含防洪排涝、水环境保障、水工程管理综合业务的平台建设总体架构。根据研究区已有的基础数据、监测数据、业务数据等数据基础,采用“数字孪生技术+BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)”核心应用技术搭建了平台的数据底板,集成建设了模型平台、孪生融合、知识平台与数字孪生场景,基于算据、算法、算力支撑构建了水工程预报调度与活水自流联控联调平台,提供了多业务应用的“监测预报、动态预警、场景预演、调度预案”4个关键功能,对于推动地方水利设施的精细化管理和智能运维、服务支撑江苏省数字孪生水利建设具有重要参考价值。

秦汉新城渭河1#雨水出口系统优化方案研究与实践

针对西安市西咸新区秦汉新城渭河1#雨水出口流域面积过大,存在系统内涝安全风险的问题,研究1#雨水出口系统优化方案。依据陕西省省级城市内涝治理实施方案,分析1#雨水出口系统存在的一系列问题以及优化原则和目标,重点分析了大汇水分区下雨水系统安全以及雨污分流改造的思路,为解决城市水安全、水环境以及水资源利用提出了应对措施与建议。

美国艾奥瓦州雨水花园建设推广策略与借鉴

美国艾奥瓦州(Iowa)可以观察到世界上最典型的农业景观带来的水文变化,该州从流域生态条件出发,制定全州水资源计划,积累了80余年的雨水管理经验。作为低影响开发(LID)策略的雨水花园在当地各城镇得到广泛建造,并具有极高的公众参与度。艾奥瓦州雨水花园的协同建设策略与社会参与机制,可为我国海绵城市雨水花园的实际建设和维护提供参考借鉴。

基于SWMM的污水管网外来水量入渗反演识别研究

基于贝叶斯理论,结合蒙特卡罗马尔可夫链算法,对SWMM的水质水动力模块进行了二次开发,反推了管网入渗的节点位置、入渗流量时间序列等特征参数;分析了随机游走、均匀分布和正态分布分别作为建议分布对反演精度的影响,并对贝叶斯理论下蒙特卡罗马尔科夫链算法的似然函数进行了改进。结果表明:3种建议分布均可在贝叶斯理论下达到收敛,均匀分布与正态分布对算法初值的依赖较小,算法的全局遍历性较好,随机游走则会因局部最优降低反演精度;3种建议分布下的反演过程均出现误差累积现象,采用改进后的蒙特卡罗马尔科夫链算法可有效避免误差的累积,提高了时间序列变量的反演精度。

高安屯再生水厂碳中和实践措施及效果

高安屯再生水厂位于北京市,水处理规模20万m^(3)/d,主体工艺为AAO+砂滤池,污泥处理中心规模1836 t/d(污泥含水率80%),主体工艺为热水解+厌氧消化+板框脱水。对比了不同碳核算标准,确定了高安屯再生水厂碳排放计算边界。高安屯再生水厂碳中和项目采用节能降耗、回收能源、利用清洁能源的方法,是泥水共治、餐厨协同、多能耦合、能源自给的大型碳中和示范工程。

基于雨水截流率的合流制改造措施研究

合流制溢流污染控制是中国当前城市排水系统(尤其是在密度大和改造难的老城区)所面临的一项急迫且艰巨的重要任务。为削减溢流污染且充分发挥原有设施的调控能力,建立一套经济可行的合流制改造措施至关重要。基于水环境容量,以雨水截流率作为污染控制指标,联合当量降雨强度确定截流调蓄总量,利用MIKE Urban的时间—面积模型构建某大城市老城区排水系统的水力水质模型,通过对截流、调蓄改造进行可行性与经济性分析,制定原有截流设施保持不变、增设水泵限流装置、新建4 mm降雨量调蓄池的改造方案。模拟改造后,雨水截流率由58.9%提高到85.3%,不仅简化了截流调蓄改造的计算,增强其普适性,还进一步提高了截蓄两者的联动性,在满足污染控制要求的同时更直观地体现溢流污染控制效果,对老城区更合理高效地开展合流制改造具有指导意义。