南宁市设计降雨及其总量控制率时空异质性特征

针对当前我国海绵城市建设及成效考核中设计降雨及其控制率指标单一均化、难以有效定量指导不同下垫面LID设施建设并评价其效果等问题,以南宁市市区为例,基于2020年Quick Bird土地利用及子流域精细划分,根据1981-2010年南宁市0.1°CMFD格点日降雨序列资料,采用ArcGIS空间插值法、《指南》中设计降雨量与控制率关系法以及容积法,分析了研究区日降雨量、设计降雨量及其总量控制率的时空异质性特征,并讨论了现状下垫面调蓄及管网排水对控制率指标的定量影响。结果表明:南宁市市区日降雨频次、年分配、设计降雨量及其控制率均具有显著的时空异质性特征,按75%控制率对应各月的日设计降雨量变化范围为9.72(2月)~32.05 mm(7月);南宁市主城区(面积占比31.99%)现状年降雨总量控制率普遍低于50%,仅靠绿色LID设施难以实现75%控制率目标,要实现该控制率目标,主城区还需增加调蓄容积120~211 m^(3)/hm^(2),若考虑管网排水能力70~103 m^(3)/hm^(2),则所需调蓄容积可减少30~108 m^(3)/hm^(2)。综上,为实现南宁市75%控制率目标,应针对现状下垫面水平,建立考虑时空异质性的不同控制率目标与调蓄容积、管网排水之间的定量函数关系,这是有效提升海绵城市调控雨洪径流能力的一个主要途径。

降雨场次划分方法对降雨控制率的影响分析

年降雨总量控制率是海绵城市建设的主要考核指标,降雨场次划分方法是影响降雨总量控制率计算的重要因素。以北京城市副中心海绵城市试点区为例,系统分析了降雨场次划分方法对降雨总量和降雨场次控制率的影响作用规律。结果表明,最小降雨间隔时间是影响降雨场次划分结果的重要因素,随着最小降雨间隔时间的增加,小量级降雨事件与邻近降雨事件进行合并,增加了中等和强降雨事件的发生频率与降雨总量;降雨场次划分方法对降雨控制率的影响程度随设计降雨量的增加而减少,且对降雨总量控制率的影响程度高于对降雨场次控制率的影响程度;与《海绵城市建设技术指南低影响开发雨水系统构建(试行)》中选取的日降雨数据相比,场次降雨数据更能反映实际的降雨特征,在最小降雨间隔时间取6 h和24 h时,日降雨数据计算得到的设计降雨量分别偏低19.81%和35.10%。因此,在实际的海绵城市规划设计和工程建设中,应收集短历时场次降雨数据用以计算设计降雨量,从而保证设计目标(径流总量控制率)与实际建设效果的一致性。

关于海绵城市两种降雨控制模式的讨论

我国《海绵城市建设技术指南—低影响开发雨水系统构建(试行)》采用降雨总量控制模式以实现径流总量控制目标,但降雨总量控制率并不等同于径流总量控制率,降雨控制需将降雨转换成径流后才能与径流控制对应。按美国EPA提出的降雨场次控制模式进行设计,其降雨场次控制率等于径流场次控制率,降雨控制与径流控制直接对应。为此,本文开展了关于海绵城市建设中两种降雨控制模式的讨论。论文首先对两种降雨控制模式内涵进行了解析。然后以北京、武汉、广州为代表比较了两种不同控制模式下的城市产流雨量设计结果。研究表明,两种降雨控制模式其设计降雨量具有一定对应关系,但概念上应有所区别;相同控制条件下,按降雨总量控制的设计降雨量要明显高于按降雨场次控制,但两种模式下的最优控制率差异并不大;总量控制模式能较好地反映城市年均产流水平,有利于雨水利用目标实现,而场次控制模式则更能代表城市对场次降雨的消纳能力,有利于径流污染控制目标的实现。

城市雨水总量控制方法及应用

城市雨水总量控制是海绵城市建设过程中的重要指标之一,对于促渗减排、涵养水源、维护区域水生态至关重要。但是,目前对于城市雨水总量控制的理解存在概念上的混乱和理解误区,结合美国城市雨水径流管理的发展历程,分析了城市雨水径流总量控制的必要性、总量控制参数及特点,并选择我国8个典型城市近30年的降雨资料作为统计样本,比较了不同统计方法对应的设计降雨量的差别,以期为我国海绵城市建设过程中城市雨水总量控制指标的选择提供科学依据。

山区城市建设“海绵城市”探索——以衢州市城区为例

针对山区城市衢州城区蓄水性较差的地质条件和时间上相对集中降水特性,宜采用外蓄内滞同时结合城区内部排水系统的改造和基于低冲击开发措施的面源污染控制等措施,不仅可缓解城市的防洪压力,又可打造具有弹性的山区海绵城市。