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。

海绵城市视角下湖北省年径流总量控制空间格局研究

年径流总量控制率是海绵城市规划建设的首要指标,与之相对应的设计降雨量是海绵城市规划设计的重要依据,年径流总量控制率与设计降雨量的对应关系是海绵城市规划建设的关键问题。该文利用湖北省39个设市地市(含神农架林区)30年的水文降雨资料,研究得出湖北省年径流总量控制率与设计降雨量的对应关系,形成了湖北省年径流总量控制目标一览表和湖北省年径流总量控制率区域划分一张图,结果表明:(1)湖北省年径流总量控制率分为3个区,分别对应中国内地地区年径流总量控制率分区图的Ⅱ区(80%≤α≤85%)、Ⅲ区(75%≤α≤85%)和Ⅳ区(70%≤α≤85%),设计降雨量范围分别为Ⅱ区(10 mm≤H≤28.3 mm)、Ⅲ区(12.7mm≤H≤39.5 mm)、Ⅳ区(14.3 mm≤H≤49.0 mm);(2)神农架、丹江口、十堰等处于Ⅱ区,襄阳、利川、宣恩等处于Ⅲ区,随州、天门、咸宁、黄石、孝感、仙桃、黄冈、鄂州、武汉等处于Ⅳ区。研究填补了湖北省各城市年径流总量控制指标的空白,相关取值建议有助于推进全省海绵城市规划与建设工作。

管理视角下海绵城市年径流总量控制率

年径流总量控制率是海绵城市建设最重要的核心指标之一。我国各城市将年径流总量控制率逐级分解至城市管控分区层面,此做法缺乏管控分区层面目标可达性分析,且无法考证城市总体建设目标的可达性。研究基于InfoWorks ICM建立的排水管网水力模型、二维城市/流域洪涝淹没模型及可持续城市排水系统(SUDS)模型,从城市开发建设管控的基底——“地块”出发,在不同开发指标下研究其年径流总量控制率潜力,精准确定海绵城市管控分区层面目标可达性。以此为基础,将年径流总量控制率精准表达至地块并形成管控分区图,有效指导海绵城市建设与管理,保障城市、管控分区、地块三级指标稳定可达。

海绵城市年径流总量控制率指标分解探析

减少雨水径流外排,地块内雨水径流就地消纳利用是海绵城市建设的重要目标之一,雨水径流外排量由年径流总量控制率这一指标体现,如何科学合理地确定年径流总量控制目标,是近年来海绵城市建设过程中主要探索内容。以广州科教城片区为例,结合片区下垫面、排水管网等资料,利用容积法对年径流总量控制率进行指标分解,同时采用Infoworks ICM模型对各地块年径流总量控制率指标分解的合理性进行模拟验证,结果显示各地块在按照规划年径流总量控制率开发建设后,片区排水管网均满足10年一遇设计重现期,在100年一遇降雨条件下部分区域虽出现积水,但无内涝发生。研究表明,分解确定的各地块年径流总量控制率可用于指导片区开发建设,通过海绵城市建设可有效降低雨水外排,提升区域防灾减灾能力。

基于既有数据的年径流总量控制率与设计降雨量模型拟合方法研究

年径流总量控制率是海绵城市建设的重要目标,为了方便其在海绵城市规划和绿色建筑设计中的应用,基于对既有数据的分析,探讨年径流总量控制率与设计降雨量的对应模型拟合方法。结果表明:利用"对数处理+多项式拟合"方法,可以得到拟合度和准确度均较高的年径流总量控制率与设计降雨量计算模型,具有误差小、方便快捷、可嵌入软件等优点。

极端降雨事件对雨水年径流总量控制率和24h降雨场次控制率的影响规律探析

雨水年径流总量控制率是海绵城市建设中最重要的指标之一。通过对降雨资料的统计分析得出雨水年径流总量控制率与设计降雨量之间的关系，由设计降雨量确定雨水源头控制设施规模。合理规范地选择分析降雨统计参数是科学制定雨水年径流总量控制目标的前提和保障。采用《海绵城市建设技术指南》的统计方法，分析极端降雨事件（极端小降雨事件和极端大暴雨事件）对雨水年径流总量控制率与24h降雨场次控制率的统计结果带来的影响，对统计中极端降雨事件的取舍做出判断，同时采用箱形图识别极端大暴雨事件，从而确定其最佳扣除比例。

辽宁省海绵城市建设中年径流总量控制率分区及其分布差异研究

利用1986—2015年辽宁省60个气象站逐日降雨量观测资料和1986—2015年美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research,NCEP/NCAR)逐月全球的再分析资料,对辽宁省年径流总量控制率区域划分及其分区分布的差异进行分析。结果表明:辽宁省年径流总量控制率可以划分为Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、Ⅴ区共4个区,比《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建》中辽宁省年径流总量控制率分区多1个Ⅴ区,且相同分区对应的空间分布差异明显;年平均降雨量对年径流总量控制率的分区趋势具有一定指示作用,总暴雨量占总降雨量的比例与年径流总量控制率的分区关系密切,辽宁省水汽输送的特征和地形地势是形成年径流总量控制率区域分布差异的内在成因。

海绵城市雨水年径流总量控制率研究——以沈阳市中心城区为例

径流年总量控制率是海绵城市规划建设需要控制的核心指标,对于海绵城市的建设实施具有重要的指导作用。本文以沈阳市中心城区雨水年径流总量控制率为研究对象,从建设需求、建设要求、建设的可行性3个方面进行分析,比较现状沈阳市域及中心城区的水文特征,参考国家要求及其他城市年径流总量控制率的选取范围,并对沈阳市现状及规划用地情况进行系统研究,最终确定适用于沈阳市的雨水年径流总量控制率。

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。

福建省年径流总量控制率及其设计降雨量

为了贯彻《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》,利用福建省9个地市30年的水文降雨资料得出了福建省年径流总量控制率与设计降雨量之间的关系,并为福建省年径流总量控制率指标的确定提供了参考性建议。

中原地区年径流总量控制率及设计降雨量分析

以中原地区河南省为例,选取7个典型城市,采用统计学方法计算、分析了典型城市年径流总量控制率与设计降雨量关系,然后考虑典型城市所在区特点,分析了不同区影响年径流总量控制率的主要因素,建议河南省II、III、IV区年径流总量控制率分别选取85%、80%、75%,年径流总量控制率对应的设计降雨量应控制在26～28 mm。该研究成果为中原地区海绵城市低影响开发设施规模的确定提供了依据,该分析方法和结论可为我国其他海绵城市建设提供参考。

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。

建筑小区雨水径流控制设计取值问题的探讨

建筑小区的雨水径流控制工程是海绵城市建设的上游工程,包含了源头减排的微排水系统和排水管渠的小排水系统,需要控制径流总量和径流峰值等指标;需控制的雨水年径流总量根据年径流总量控制率,采用“容积法”和硬化指标匹配法计算出对应的汇水面积及调蓄量;而雨水径流峰值在全国各地出现或算法各异或条件参数不详的情况,影响到海绵城市建设工程管控指标的合理性与可达性,故通过对比解读相关国标、地标,范例,探讨建筑小区雨水径流峰值的计算方法并提出建议,旨在为同类工程的设计提供参考。

以年径流总量控制率为目标的海绵城市规划案例分析

海绵城市作为一种科学合理的新型城市开发建设方式,已融入到新型城镇化建设中.许多城市积极响应国家和省政府的号召,在海绵城市规划、设计、建设等各方面开展了相关探索和实践.本文以临汾市海绵城市规划为例,从海绵城市建设以年径流总量控制为目标进行分析,为海绵城市的建设提供相关案例经验.

基于SWMM模型的海绵型高速公路服务区年径流总量控制率研究

为合理确定高速公路服务区年径流总量控制率,提出了海绵型高速公路服务区的概念,并以重庆围龙服务区为案例,通过SWMM模型对不同年径流总量控制率下服务区的雨洪控制效果进行模拟研究。结果表明:1)在年径流总量控制率为70%～80%时,LID模式开发的服务区径流系数较大且仍存在溢流的情况;2)在年径流总量控制率为50%～60%时,能有效控制服务区雨水径流情况,基本满足海绵城市控制要求。建议将海绵型高速公路服务区的年径流总量控制率定位为50%～60%较为合理。

低影响开发模式下住宅小区年径流总量控制率

选取北京市海淀区某雨水利用小区为研究对象,构建SWMM模型。对透水铺装和蓄水池2种低影响开发措施运行模式下的水量控制进行评价。首先,通过研究区实测降雨产流数据进行模型的率定和验证,得到可用的SWMM模型;分别对1年一遇、3年一遇、5年一遇、10年一遇和20年一遇24 h降雨雨型进行模拟,计算研究区实际年径流总量控制率;并计算研究区开发前的控制率。通过改变研究区现状硬化路面透水铺装率和调蓄容积计算年径流总量控制率,对研究区两项措施规模的配比进行分析计算。结果表明,以透水铺装和蓄水池两种组合方式改造的居住小区年径流总量控制率大大提高,小区改造后比改造前年径流总量控制率提高了42%;对不同规模硬化路面透水铺装和蓄水池进行计算可知,透水铺装和蓄水容积对控制率均有影响。当硬化路面透水铺装率达到70%,蓄水池容积改变率达到30%时,研究区年径流总量控制率达到85%的要求。研究成果能够应用于缺少实测数据的城市集雨区域,可对不同LID组合方式的径流减控效果研究提供参考。

极值降水对雄安新区年径流总量控制率的影响研究

径流总量控制是低影响开发雨水系统构建的重要控制目标之一。为研究极值降水对年径流总量控制率的影响,首先对雄安新区雄县、容城、安新三个站点年径流总量控制率对应的设计降雨量进行推求,分析设计降雨量与控制率的关系并对雄安新区雨水径流源头控制效果分区进行验证,再利用广义帕累托分布和轮廓似然法估计3个站点不同重现期的降水值以分析极值降水与年径流总量控制率的关系。结果表明:设计降雨量随着控制率增大而增大且设计降雨量增大速度高于控制率的速度,雄安新区雨水径流源头控制效果处于中量低率区;一年里超过设计降雨量的日数在0~10d范围内且2d概率最大;对应一定设计降雨量值每年的控制率会随降水丰枯、极值降水的日数量级的变化而变化;极值降水发生极有可能造成年控制率低于设计值,控制率还受超设计降雨量降水的日数、年降水总量的影响;极值降水虽然发生的日数少但是对排放量的贡献率大,并且随着极值降水重现期增加对控制效果的削弱影响增大;极值降水的日内降水分布不均匀,有可能造成低影响开发(LID)措施达不到设计目标。

基于模型的海绵型道路年径流总量控制率影响因素研究

采用SWMM模型模拟研究了道路长度、道路红线宽度、人行道及非机动车道宽度、人行道及非机动车道中透水铺装比例、绿化带中生物滞留设施比例、生物滞留设施下沉深度、绿化带宽度、车行道宽度等因素对海绵型道路年径流总量控制率的影响,以期为道路年径流总量控制率目标的合理确定提供依据。结果表明,道路红线宽度、人行道及非机动车道宽度、人行道及非机动车道透水铺装比例、绿化带中生物滞留设施比例、生物滞留设施下沉深度、绿化带宽度、车行道宽度会影响海绵型道路的年径流总量控制率。在海绵设施设计参数和设置比例一定的情况下,影响道路年径流总量控制率的主要因素是道路红线宽度、绿化带宽度和车行道宽度。制定道路年径流总量控制率目标时,应根据道路红线宽度、绿化带面积与车行道面积的比值合理确定。

考虑场次降雨年际变化特征的年径流总量控制率准确核算

降雨资料的合理选取是进行年径流总量控制率统计分析的重要基础,直接影响到年径流总量控制率-设计降雨量对应关系的准确性。本文以北京市海绵城市试点区1951-2016年长序列场次降雨数据为例,定量分析了场次降雨划分方法和场次降雨序列年际变化对年径流总量控制率的影响。结果表明,较人为划分的日降雨数据而言,场次降雨数据能够更加真实地反映场次降雨特征。日降雨数据计算得到的设计降雨量整体偏低约14%,对于85%的年径流总量控制率条件,设计降雨量偏低5.9 mm。通过对6个场次降雨特征值进行M-K突变和趋势检验,将北京市海绵城市试点区的场次降雨序列划分为3个阶段,针对各阶段分别核算年径流总量控制率-设计降雨量关系,进而得到较为全面和客观的年径流总量控制率变化区间。因此,在数据资料允许的条件下,年径流总量控制率的核算应基于场次降雨数据进行,并在识别场次降雨序列年际变化特征的基础上,确定合理的年径流总量控制率变化区间,提高年径流总量控制率-设计降雨量对应关系计算结果的科学性,确保最优的海绵城市建设效果与合理的工程建设投入。

基于SWMM的年径流总量控制率计算探讨

年径流总量控制率是我国海绵城市建设的一个重要指标,采用模型软件计算该指标是行业发展的一个趋势。通过构造一个无下渗能力的极端特殊案例,证明年径流总量控制率和开发后雨量径流系数之和并不为1。基于该案例模型模拟结果和《浙江省海绵城市规划设计导则(试行)》定义,计算各LID设施或设施链的年径流总量控制率,并和《海绵城市建设技术指南》容积法计算结果相比。由于计算原理的不同,模型法计算得到的年径流总量控制率只能用于单个LID设施或设施链,未经LID设施处理的不透水子汇水区年径流总量控制率为0。