基于SWMM的校园海绵城市布局优化研究:以深圳市某中学校园为例

【目的】聚焦校园海绵城市建设中低影响开发设施布局策略问题,旨在提升项目海绵城市建设的综合效益,认识校园类公共建筑项目低影响开发设施布局特点与作用机制。【方法】选取深圳市坪山区一中学校园为例,采用SWMM模拟降雨过程中的水文、水力学特性,综合考虑径流控制、污染物去除、洪涝控制三方面指标构建基于建设成本的综合效益目标,通过粒子群优化算法对校园低影响开发设施布局进行优化。【结果】优化后的低影响开发设施组合在设计排水重现期之内的模拟降雨以及日降雨和年降雨条件下可控制项目区域中75%以上径流和污染物、削减60%以上洪峰流量,减少90%以上节点积水。相关分析验证低影响开发设施位置与控制效能存在相关性,而相关程度随暴雨强度降低。在深圳降雨特征下,校园采用上游布置屋顶绿化、下凹绿地结合中下游布置雨水花园、雨水池的策略组合可实现最优综合效能。【结论】基于SWMM模拟与粒子群算法为校园类公共建筑项目提供了一种直观便捷的海绵城市低影响开发方案布局策略优化方法,可为项目海绵城市低影响开发系统建设方案设计与决策提供科学依据与指导。

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。

基于水力模型的低影响开发规划研究

以水力模型模拟为基本方法,将低影响开发系统纳入雨水排涝体系,通过内涝风险评估为径流峰值控制提供依据;根据规划区域的特征合理确定低影响开发的控制目标,构建低影响开发控制指标体系,为径流总量控制提供支撑。在规划的过程中加以模型模拟,利用模型评估低影响开发系统对场地水文的控制效果及对排涝体系的贡献,进一步增强低影响开发规划的合理性和科学性。

基于多种LID模式的深圳市内涝防治研究

随着城镇化进程的不断加快,不透水面面积不断增加,城市内涝问题也日益严重。为有效降低城市雨洪内涝出现频率及其影响破坏,选取深圳市光明区光明凤凰城新城公园周围区域,通过SWMM模型构建区域降雨径流模型,对比分析了4种单独布置方案与1种组合布置方案对于区域内径流总量和洪峰总量削减的效果。结果表明:①在削减径流总量方面,LID组合效果最佳,其次是生物滞留池、透水铺装、雨水桶,绿色屋顶最差;②在削减洪峰总量、推迟洪峰时间方面,LID组合效果最佳,其次是生物滞留池、透水铺装、绿色屋顶,最差的是雨水桶。

建筑小区尺度下LID措施前期条件对径流调控效果影响模拟

以西咸新区天福和园住宅小区为研究对象,采用暴雨洪水管理模型(Storm Water Management Model,SWMM)构建含低影响开发(LID)措施调控作用的城市雨洪过程数值模型,模拟分析了不同重现期降雨下LID措施和传统开发情况在不同前期条件下的径流控制及峰值削减效果。结果表明:①LID措施自然状态、半饱和与饱和状态在不同重现期降雨下径流控制率分别为64. 3%～83. 2%、56. 3%～76. 5%和48. 7～68. 1%,与自然状态相比,半饱和与饱和情况径流控制率分别减少了6. 7%～9. 1%和15. 1%～15. 8%,且皆随重现期增大径流控制率减少值先增大后减小。②径流峰值分别为23. 3～189. 4 L/s、25. 9～198. 4 L/s和28. 8～290. 7 L/s,与自然状态相比,半饱和与饱和状态径流峰值分别增加了4. 5%～20. 9%和22. 9%～53. 4%,表明LID措施在饱和状态下的调控效果远不如自然状态。③相较于传统开发,LID条件下自然状态和半饱和状态对径流峰值削减显著,但饱和情况在降雨重现期20年时径流峰值反而升高,表明LID措施饱和状态在大暴雨情况对下游管网造成更大压力。④在相同前期条件下有LID措施对径流控制率有明显提升。

海绵城市理念下城市内涝防治体系构建的探讨

用海绵城市理念构建城市内涝防治体系是城市生态文明建设的体现。我国海绵城市是在继承古人智慧,参考国内外实践经验,形成的符合中国国情的先进的现代城市雨洪管理理念。探讨以"径流峰值管控"为抓手、用海绵城市理念构建城市内涝防治体系的方法,并给出如何解决好体系内衔接问题。

广州天河智慧城不同LID措施前期状态对径流和污染物调控效果的影响研究

以广州市天河智慧城为研究对象开展降雨、径流和水质同步监测,基于SWMM模型构建包含低影响开发措施调控作用的城市雨洪模型,通过监测数据对模型参数率定验证,模拟分析不同降雨条件下,LID措施在自然状态、半饱和状态和饱和状态三种典型前期条件下对径流和污染物控制及削减效果。结果表明,不同重现期降雨下,LID三种状态下的径流控制率均呈现出随降雨重现期增大而减小的变化趋势,其中LID自然状态的径流控制率最高,而LID饱和状态径流控制率削减在各降雨重现期下差别不大。与LID措施自然状态相比,在不同重现期下LID半饱和状态及饱和状态下径流峰值和污染物削减均降低。研究LID措施不同前期状态条件下对径流和污染物的控制效果,能够为LID措施的设计提供科学的决策依据,并为后期的运行管理提供指导。

植草沟径流调控效果对关键设计参数的响应规律模拟

为分析道路低影响设施植草沟主要设计参数对地表径流调控作用的影响规律,应用一套耦合了水文和水动力过程的数值模型,研究各设计参数对植草沟径流控制作用的调控效果,经验证模型模拟精度可满足研究要求。模拟结果表明:植草沟具有削减洪峰洪量、推迟峰现时间的作用。且溢流井位于入水口上游侧,横、纵坡坡度越缓时,植草沟径流控制效果越显著。溢流井位置改变时径流控制效果差值达2%~10%,峰值削减差异为13%~28%;横坡坡度从1/3~1/7变化时,径流控制率提高4%~13%,峰值削减效果提升6%~23%;纵坡坡度从0.5%~0.3%变化时,径流控制率提高7%~16%,峰值削减效果提升12%~29%。数值模拟得出各设计参数的影响规律,可用于指导植草沟的规划设计,为其推广应用提供参考。

英国排水理念对中国海绵城市建设的启示

项目开发的排水战略的重点是应采用适当的排水系统,选用渗透塘、调节池、渗水池等设施达到减排和暴雨消峰的效果。通过分析英国可持续发展排水系统建设的经验,介绍英国可持续发展排水系统采用调节池和流量控制器相结合的措施,可很好的达到这个目标;国际上发达国家长期执行项目开发可持续性排水的效果已证明,严格执行项目可持续发展可以减少径流污染,降低项目开发对自然环境的影响,使建设和保护改善环境更加统一协调,对中国海绵城市建设具有借鉴意义。

LID组合措施在杭州低影响开发区项目中的应用研究——基于SWMM模型

结合杭州市低影响开发区对雨水控制的要求,运用SWMM模型模拟常规开发模式、组合LID设施、组合LID+蓄水池对雨洪控制的效果。研究结果表明,组合LID设施可以有效降低场地内洪峰流量、径流系数,并使场地在50 a重现期以下的降雨情况无溢流节点;组合LID+蓄水池可以控制杭州市100 a重现期2 h短历时降雨量的94.3%,削减洪峰径流量84.5%,但对杭州市100 a重现期24 h长历时降雨量控制径流为70%,略小于74.5%的设计目标。

植物生长对生物滞留池水文效应影响的试验研究

通过模拟生物滞留池的入流和出流过程,研究了植物生长对生物滞留池主要水文参数的影响情况。结果表明,当降雨间歇期较长时,种植植物的相比不种植物的生物滞留池来说,有淹没区的主要水文参数均呈现上升趋势;而无淹没区的除径流总量控制率外均呈现下降趋势。植物的生长对提高生物滞留池水文效应具有积极作用。

海绵设施的径流峰值控制贡献及调蓄容积计算方法

为系统指导径流峰值控制方案的制定,对海绵设施进行了归纳总结,采用调蓄池概化各种设施,采用模型模拟分析了不同调蓄雨量及不同调蓄方式对径流峰值控制的贡献。结果表明,当调蓄雨量由14 mm增至22 mm时,径流峰值削减率由40.0%增至71.3%,径流峰值削减作用十分明显,峰值出现时间相应延后了4.8~14.8 min。在源头全程调蓄、末端全程调蓄、末端脱过调蓄3种情况下,源头全程调蓄所需调蓄容积约为末端全程调蓄的50%,末端脱过调蓄所需调蓄容积约为末端全程调蓄的22%,据此给出了调蓄池布置的合理建议。此外,推求了一种管道流量过程线,以便不具备模型使用条件的区域计算调蓄容积。