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。

海绵措施下降雨径流模拟及污染物削减率评价

【目的】为探明海绵措施对降雨径流的削减效果和污染物削减能力,以固原市23 km2海绵试点区为研究对象,模拟不同重现期下海绵措施实施前后降雨径流及污染物的变化规律。【方法】采用高精度地形、GPU加速技术,构建适用于固原市洪涝模拟的水文水动力模型。【结果】结果表明:(1)不同降雨情景下,实施海绵措施后,年径流控制率提高16%~20%,污染物削减率均在98%左右。(2)降雨雨型对径流总量控制率影响明显,小雨量时,大部分降雨被留在当地。(3)模型模拟结果为海绵措施布置提供了指导依据,2号积水点建议布设路旁植草沟和渗井,以减少主干道往该处汇流的水量;3号积水点建议完善排水管网;6号积水点建议布设植草沟及滞留溏;10号积水点建议在西侧主干道布设生态植草沟、透水性路面。【结论】构建了适用于固原市的洪涝模型,可实现海绵措施布置对降雨径流和污染物削减率的模拟,为该城市雨洪管理和城市规划提供了科学依据。

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。

中国日降雨空间变化对雨水径流源头总量控制的影响

为研究中国不同区域的降雨特征对径流总量控制效果的影响,利用186个气象站近30年的日降雨量资料,通过空间分析与统计计算,得到不同年径流总量控制率所对应的设计降雨量以及年均控制降雨量;结合年径流总量控制率与年均控制降雨量的关系将中国区域分为9种类型。结果表明:中国设计降雨量地域变化明显,广东、四川、广西、河北和河南等省的标准差为全国平均水平的1.5~3倍,且随年径流总量控制率的提升而增加,源头径流控制效果差异明显;南部地区径流控制效果多为"高量低率";"低量低率"区位于甘肃、宁夏等地,面积占比为9.44%,其降雨特征不适合发挥源头控制设施的效果;而最适宜发挥源头控制作用的"高量高率"区位于西南部分地区,面积占比为3.80%。

上海市不同历时暴雨组合概率研究

基于上海市徐家汇站1960—2011年的日降雨资料,分析上海市年最大1d和3d降水量年际变化和年代际变化特性;择优选择GH Copula函数构建了年最大1 d与3 d降水量的联合分布模型,并推算它们的同现重现期和组合风险概率。结果表明:年最大1 d和3 d降水随时间呈增加趋势,自20世纪70年代开始其均值随年代增加;年最大1 d和3 d设计暴雨同频遭遇风险率在75%~85%之间,且同现风险率随年最大1 d设计暴雨值增大而增加。在设计上海市防洪排涝标准时若考虑最大1 d和3 d降水量的遭遇组合,有利于提升防洪排涝能力,保障防洪安全。

水、氮控制对短花针茅草原土壤呼吸的影响

在自然条件下,采用自动CO2通量系统(Li-8100,Li-COR,Lincoln,NE,USA)野外测定短花针茅(Stipa breviflora)草原土壤呼吸速率,并通过回归方程分析不同水分梯度和氮素添加与土壤呼吸速率间的关系。结果表明:(1)短花针茅草原整个生长季,增雨显著提高土壤呼吸速率(P<0.05),土壤呼吸速率峰值出现在温度适中,土壤含水量最大的时期(8月初)。(2)从整个生长季来看,相同降雨量下,氮素添加对土壤呼吸速率增加有抑制作用,但在降雨较少的时(5月末到6月中旬,0月份),氮素添加对土壤呼吸速率有较少的促进作用。(3)土壤含水量和土壤呼吸速率的函数模型中一元二次函数模型明显优于线性、指数等模型。一元二次模型能更好地说明土壤呼吸速率的实际变化。

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.

节水灌溉条件下水稻生长季降雨利用率的试验研究

通过小区试验与桶栽试验,研究了寒地稻作区不同灌溉模式下的天然降水利用率。基于试验对比法,湿润灌溉下天然降水利用率最高(89%),淹灌、间歇灌溉次之(84%、77%),控制灌溉最低(72%)。基于水量平衡法计算的天然降水利用率,以湿润灌溉下最高,为95.79%;淹灌和间歇灌溉次之,分别为91.42%和87.22%;控制灌溉最低,为76.79%。

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。

塑料网格砂基透水砖铺装系统的径流控制试验研究

塑料网格砂基透水砖铺装是一种结合网格和透水砖特点的创新型透水铺装，对其径流控制方面的效果进行了试验研究，结果表明，塑料网格砂基透水砖道路比普通道路产流时间延长10～45min。各重现期下塑料网格砂基透水砖道路和普通道路的产流时间分别介于13～53min和3—8min。1年重现期下，塑料网格砂基透水砖道路比普通道路的产流时间延长约45rain，其对洪峰流量的削减率是32．9％，峰现时间比普道路延迟约20min。当重现期从1年增到100年时，洪峰流量削减率有所降低，同时峰现延迟时间从20min缩短到14min。

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。

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。

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。

合流制溢流(CSO)污染削减率评估方法探讨

随着污水治理技术的进步,点源水污染在得到较好控制的同时,面源水污染的问题越来越突出,特别是合流制地区的雨季溢流污染问题,已成为进一步提升城市水环境质量的主要障碍。鉴于溢流污染治理工程的特殊性,科学合理地确定工程效果评价方法至关重要。结合广州市的相关研究成果,介绍溢流污染治理工程最主要的评价指标——溢流污染削减率的评估方法和思路,为其他城市开展相关工作提供参考。

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%。

宝鸡市海绵城市建设中年径流总量控制率对应设计降雨量推求

宝鸡市是陕西省海绵城市建设省级试点城市之一,其水资源极度匮乏,雨水资源化利用势在必行,海绵城市建设意义重大。年径流总量控制率是海绵城市规划控制目标中的首要指标,利用宝鸡市1983年~2013年的日降雨资料,推求出15%~95%的年径流总量控制率与设计降雨量的对应关系,使年径流总量控制率指标更具有针对性,为宝鸡市中心城区、蟠龙新区和高新区海绵城市建设提供指导。

海绵城市建设中厦门某新建中学校区设计研究

厦门市是第一批全国海绵城市建设的试点城市,校园将是海绵城市控制目标的重要实现载体。通过对低影响开发在建设海绵校园中的应用研究,强化雨水径流水质、流量控制及雨水资源化利用的意识,推进我国海绵高校的建设发展。在厦门某学校的设计过程中,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。

基于海绵城市理念的海绵校园设计

以江苏大学海绵校园为例,基于海绵城市建设理念进行海绵校园设计,旨在对整个设计区域的雨水进行整合,以科学合理的低影响开发(LID)设施的布设对校园径流雨水进行管理,有效地实现了对设计区域的径流控制,并使年径流总量控制率达到85%以上。通过对雨水进行储存、渗透和净化,保持了场地开发前后水文特征基本不变。