海绵型建筑与小区年径流污染控制率计算方法探讨

【目的】年径流污染控制率是海绵城市建设中的核心控制指标,对指导海绵设施设计具有重要意义。但其设计计算过程中的计算方法与公式存在不统一或不合理的问题,须探究更适用于实际工程的计算公式。【方法】梳理了国内外对于海绵设施污染物去除率的取值来源与计算方法,分析了目前工程设计中单一海绵设施对污染物去除率的取值和地块污染平均去除率计算方法存在的问题,并对比不同地区雨水管理径流控制指标,从定义出发推导更适用于建筑与小区小尺度流域的计算方法。【结果】在建筑与小区等小尺度流域的设计中,与其他三种地块海绵设施对悬浮物的平均去除率的算法相比,采用海绵设施的有效汇水面积进行加权平均计算会更加合理;而在年径流污染控制率的计算中,引入累积污染物负荷率与累积径流体积率比例,将其转化为年平均径流污染量控制率与污染物平均去除率的乘积进行计算会更加合理。【结论】对于年径流污染控制率的计算应该积极开展试验或数值模拟,并形成适合国内实际情形的数据库。应该提高设计人员对源头海绵设施污染物去除过程的认知,避免在建筑与小区等小尺度流域的设计计算中采用不合适的公式而引起的误差。

场地基于容积法的海绵城市设计方法研究

海绵城市设计作为一种新兴的城市规划理念,正在获得越来越多的关注。本研究介绍了一种海绵城市设计计算的方法,并提供了参考指导,以帮助其他项目进行海绵城市设计。通过对一座城市的案例研究,验证该方法的有效性和实用性。结果显示,通过合理的海绵城市设计,可以显著减少城市洪涝灾害的发生,并提高城市的可持续发展能力。

基于低影响开发理念的给水厂设计

为应对因雨水径流量改变而导致的水安全问题,以合肥某给水厂为例,探讨利用低影响开发技术调节厂区径流的可能性,并建立基于SWMM的水文模型,校核调控效果。结果表明:分散式布设下凹式绿地、雨水花园、绿色屋顶、透水铺装4种LID措施,在5 a重现期内,厂区地表径流削减率平均值达到61.95%,地表下渗率平均提高36.90%,洪峰流量平均减小73.59%,节点积水量平均减少79.74%,年径流总量控制率达到77.27%,比目标年径流总量控制率提高2.27%,降低了厂区内涝风险,为安全生产提供了保障。

基于SWMM-MIKE21耦合模型的圩区海绵城市建设效果评估研究

该研究基于SWMM模型和MIKE21模型的耦合使用,针对江苏省连云港市徐圩新区的海绵城市建设进行了水文和水质的综合评估。通过SWMM模型模拟陆地雨洪管理和MIKE21模型模拟湖泊水动力及水质,实现了两模型在水动力水质模块中的耦合,主要分析了雨洪控制、径流减量、污染负荷减少以及水质的改善。研究结果显示,模型拟合精度高(MSE为0.787,MAPE为6.72%),表明模型能够准确反映出海绵城市建设的效果。实施海绵设施后,徐圩新区的年径流总量控制率达到76.92%,面源污染负荷由80%降至40%,湖泊的最高水位降低了0.02 m,水质得到显著改善。这一耦合模型的应用有效评估了海绵城市建设的综合效益,为类似区域提供了科学的技术参考和实践指导,对促进区域水安全和水环境持续改善具有重要的实际意义。

适用于海绵城市规划建设的北京城市副中心降水特征研究

利用气象观测站降水数据,分析了北京城市副中心所在区域日降水的时空变化特征,编制了适用于副中心的短历时暴雨强度公式,最后计算了海绵城市建设的控制目标指标——年径流总量控制率。结果表明:研究区降水量年际变化较大,降水量最多与最少年差值可达684.0 mm,年内降水量分布不均,汛期6—9月降水量(415.3 mm)占全年总降水量的75%。汛期降水量、强度和频次的日变化均为单峰位相,降水量和降水强度位相分布特征一致,主峰值出现在22时,主谷值出现在12时,降水频次主峰值出现在04时,主谷值出现在14时。降水量和强度的多年变化趋势在大部分时刻是一致的,均在凌晨和下午时间段呈增加和变强的特点,在上午、中午和夜间有减少和减弱的特点。空间分布上,北京市副中心北部地区降水量峰值大都出现在夜间,南部地区降水量峰值大都出现在清晨。对比新编暴雨强度公式和现行公式结果,当重现期越大时,新编公式对应的降水强度就越大。新编公式更加适应未来极端降水频发背景下的海绵城市设计和建设,海绵城市建设控制指标——年径流总量控制率为80%和85%时,对应的设计降水量为27.6 mm和33.9 mm。

小区低影响开发方案优选研究

为缓解城市内涝问题,从海绵城市角度出发,比较量化不同LID组合的效益。针对北京市的一个小区项目,利用暴雨管理模型(SWMM)以及层次分析法(AHP),分析了包含不同布置比例的生物滞留设施、草地、下沉式绿地、透水路面和蓄水池的3种方案。其中方案三在满足年总径流减少75%的条件下,提升了研究区雨水利用能力并且改善了景观效果。研究实现了不同LID设施的比例优选、综合效益优选,对促进海绵城市的发展进步具有参考意义。

海绵城市理念在市政给排水设计的运用探讨

随着我国经济蓬勃发展,城市化进程不断推进,市政给排水的使用需求也不断加强。市政给排水工程不仅影响人们的日常生活,还对改善城市生态环境,解决日常供水、泄水有积极影响。为了解决城市处理雨水污染的问题,提高城市水资源的利用效率,降低洪涝灾害的影响,在进行市政给排水设计时可以借助海绵城市理念。以珠海市斗门区东堤路工程为例,对海绵城市理念的重要意义做出了简要分析,并对海绵城市理念在市政给排水设计的运用进行了深入的探讨,以期能为相关人员提供有益的参考和建议。

基于GIS和SWMM的新建海绵社区径流控制效果分析——以长治市某新建小区为例

海绵城市发展已经经历了2015-2016年两批试点和2021-2023年两批示范,目前海绵城市的效果评估已成为当下的重要难点,SWMM模型作为城市雨水过程和水质监测的动态水文模型,应用广泛。本文通过合理的海绵设施布置,对小区四个地块单独设置排水分区和蓄水模块,将SWMM软件与FME、GIS相结合运用,快速实现小区的雨水收集利用模拟,最终小区各地块的年径流总量控制率可以满足新建小区85%的标准。本研究为新建海绵社区类项目的径流控制效果分析评估提供参考。

浅谈南京某新建住宅小区海绵城市设计要点

每逢梅雨季,长江中下游地区降雨量长期过于集中,排水不及时,产生大量的积水和径流,导致严重的环境污染,经济损失。针对此类现象,海绵城市的发展建设愈发重要。海绵城市利用下凹绿地、雨水花园等措施可以增大城市的雨水渗透能力,减小雨水径流,降低城市内涝现象。结合南京某新建小区的海绵设计,对海绵城市年径流总量控制和面源污染削减率两个重要指标进行计算方式分析,以满足城市规划要点要求。

降雨数据精度对模型模拟计算的影响

为了研究不同时间步长精度的降雨量数据在海绵城市模拟评估计算时对年径流总量控制率的影响。利用InfoWorks ICM水力模型软件构建东南沿海某校园的海绵城市评估水力模型,并进行了5 min-1 d不同时间步长精度11种工况的年径流总量控制率模拟评估。结果表明,随着降雨数据精度的降低,年径流总量控制率模型计算相对误差总体呈现增大趋势,与逐5 min降雨量数据精度的模拟结果比较,逐10 min-1 h时间步长精度范围内年径流总量控制率计算相对误差较小,在该区间范围内逐1 h步长结果相对误差最大,但仅有0.64%;逐3-6 h时间步长时计算相对误差处于中等水平,在3.13%-9.23%之间;逐12 h-1 d时间步长的计算相对误差最大,最高达12.03%。因此对东南沿海地区海绵城市进行年径流总量控制率模型计算评估时,至少需要采用逐小时精度的降雨数据。

大型污水处理厂改造工程中海绵城市实施探索

随着海绵城市建设理念的落实,上海市水务局发布《上海市水务设施(厂/站)海绵城市建设技术导则》,推进污水处理厂等水务设施进行海绵化。结合某大型污水厂改造工程,提出海绵城市设施建设方案,通过运用雨水缓存塘、植草沟、透水铺装等设施,实现新增建设区域内径流总量控制;通过雨水缓存塘的利用,提高服务地块雨水秩序能力,并错峰排入厂区已建雨水系统,避免已建雨水管道大面积翻建,同步提升厂区景观效果。通过海绵城市设施建设,工程新增区域可实现年径流总量控制率75%,雨水系统重现期达到3 a一遇标准。

海绵设施调蓄容积计算公式的研究

根据年径流总量控制率定义,指出年径流总量控制率不仅与设计降雨量相关,也与雨量径流系数相关连。通过分析推导,得出年径流总量控制率、设计降雨量和雨量径流系数三者之间的内在关系;指出容积法计算海绵设施调蓄容积的公式应加以修正,并可根据场地实际设置的调蓄容积,计算出场地实际年径流总量控制率。

海绵城市建设中若干水文学问题的研讨

针对海绵城市建设面临的问题和挑战,提出了以水循环为纽带、将城市暴雨-径流、水污染治理和城市生态绿地、湿地建设与市政建设(排水、排污)规划管理联系为一体的"城市水系统"的概念与方法。基于水文学原理,分析了目前海绵城市建设中最为关键、也是质疑较多的年径流总量控制率概念,指出现行的年径流总量控制率的计算实质是年降水总量控制率。如果回归到水文学概念,年径流总量控制率就必须与水文系统响应的增益因子,即径流系数建立内在的联系;需要研究径流系数并非常数,而是与土壤湿度、降水强度和下垫面组合的时变非线性理论问题。此外,对比分析了现行海绵城市建设低影响开发措施和改进后的年径流总量控制率之间的关系,深入剖析了"城市看海"发生的条件与风险。最后就海绵城市建设与规划的水文学基础亟待改进的方面:径流系数非线性、区分自然条件和城市化后的蓄水量变化的差别、考虑河湖水系调蓄和陆地蒸散发、与流域大海绵调控结合、风险管理等,进行了研讨,并提出了未来我国海绵城市建设的若干建议。

北京市某车辆段雨洪控制利用方案模拟评估及优化

以北京市某车辆段为研究区域,利用InfoWorksICM城市雨洪综合模型对基于海绵城市建设理念及按照北京市地方标准《雨水控制与利用工程设计规范》相关要求进行设计的建设方案进行模拟评估,考核其相关目标的达标情况。针对影响考核目标的各因素提出不同改进措施,在现设计方案基础上提出9种不同改造方案,进行模拟分析,从中选出满足考核目标要求的优化方案,以期为基于海绵城市建设理念开发项目的规划设计及方案优化提供借鉴。

西安城区海绵城市建设设计降雨量与不透水地面分布研究

为给西安市海绵城市建设提供科学依据和参考,确定了西安市海绵城市建设设计降雨量并对主城区下垫面进行分析.结果表明:西安市年径流总量控制率为50%、80%和85%时,对应的设计降雨量分别为6.76 mm、17.43 mm和21.22mm.设计降雨量为21.22mm时,海绵城市建设可实现对全年87.14%的降雨场次地表径流有效控制的目标.主城区中,莲湖区、碑林区和新城区的不透水地表面积为90%左右,城市内涝的风险和促渗难度较大.结合西安市湿陷性黄土的地质条件,建议建立连续渗透体系;对既有街区,海绵城市建设应优先从公园绿地海绵化入手.

海绵城市规划中年径流总量控制目标分解方法研究

海绵城市建设的控制目标包括径流总量控制、径流峰值控制和径流污染控制。其中,年径流总量控制率是总量控制、峰值控制和污染控制的实施载体,是海绵城市建设目标的集中体现。在不同层次的海绵城市规划中,如何科学合理地落实年径流总量控制率目标,是近年来海绵城市规划编制的重要探索内容。采用多因子权重综合评分法,根据研究区域的不同特点和尺度,确定不同的评分指标及评分权重,综合评估不同区域海绵城市建设的适宜性,差别化落实年径流总量控制率目标。

基于低影响开发理念的海绵校园建设方案研究——以江苏城乡建设职业学院海绵城市示范项目为例

"海绵校园"既是海绵城市在校园尺度的示范,又是海绵城市的有机组成部分。江苏城乡建设职业学院基于绿色校园建设基础,对校园海绵基底现状进行分析,采用雨水管理"四步"方案,通过"渗"、"滞"、"蓄"、"净"、"用"、"排"等技术措施,实现年径流总量控制率75%的目标。项目具有显著的环境效益、经济效益和社会效益,为运用低影响开发技术打造海绵校园提供借鉴和指导。

年径流总量控制率优化研究

年径流总量控制率是海绵城市建设中的重要指标,在实际应用中受到业界高度关注。为了提高年径流总量控制率指标的针对性与规范性,有必要根据城市降水气候特征,并结合地形条件对该指标进行优化。为此,利用重庆市主城区4个国家气象站(北碚、渝北、巴南和沙坪坝站)1981-2018年日降水数据和225个区域自动气象站2013-2018年日降水资料,采用《海绵城市建设技术指南(试行)》(下称《指南》)推荐方法,分别计算4个国家气象站的年径流总量控制率及其对应的设计降雨量;根据主城区降水空间分布和各月变化特征,优化年径流总量控制率指标。结果表明:沙坪坝、北碚、渝北站采用19812018年资料计算的60%-85%年径流总量控制率对应的设计降雨量较《指南》中的偏大,而巴南站的则相反。重庆市主城区年降水量主要集中在4-10月,占全年总量的85.5%,采用每年410月日降水资料对年径流总量控制率对应的设计降雨量推算优化,推算结果较优化前的偏大,如在85%的年径流总量控制率条件,北碚、渝北、巴南、沙坪坝站优化后设计降雨量分别偏大3.2、3.2、2.9和2.8 mm。根据主城区降水空间分布特征,划定了年径流总量控制率指标在重庆主城区的适用范围。

基于“生动、生态、生机”理念的海绵城市规划实践——以上海张家浜楔形绿地规划设计为例

针对海绵城市建设面临的问题和挑战,以水循环为纽带、将城市暴雨-径流、水污染治理和城市生态绿地、湿地建设与市政建设规划管理联系为一体的概念与规划方法在国内外各地都有所应用。综合考虑区域防洪排涝、面源污染负荷削减与生态景观,编制了张家浜楔形绿地海绵城市专项规划,提出以生动社区、生态绿地、生机河流为海绵城市建设目标,因地制宜将多种LID措施进行组合,对单个地块都实现了指标的管理与控制,并用SWMM模型预估该地区海绵城市的建设效果,结果表明该规划预计可取得较好成效,年径流总量控制率由61.2%上升至80.4%,进入河道的洪水峰值削减量27.1%。

兴义市海绵城市规划措施探讨

在分析兴义市海绵城市建设试点区综合径流系数、年径流总量控制率等基本情况的基础上,规划提出海绵城市建设的"渗、滞、蓄、净、用、排"等各项规划措施,并对实施预期效果进行评估。结果表明:1试点区下垫面解析后经加权平均计算,规划范围综合径流系数为0.59;2试点区年径流总量控制率设为80%,年径流总量控制率对应的设计降雨量为27.7 mm;3试点区基于低影响开发雨水系统的构建,通过渗透工程、滞留工程、调蓄工程、净化工程、回用工程及利用工程等手段,形成"一园四区,多点滞蓄,水网通达",点、线、面相结合的城市海绵系统;4渗透工程发挥了海绵城市的核心作用,在年径流控制率对应的设计降雨量中渗透工程可分担的雨水控制量比例达到52%。