南方校园降雨径流特性与植草沟净化效果研究

为研究植草沟对降雨径流污染的削减效果,于校园绿化带路段建立植草沟示范点,并在研究校园总体降雨水质和不同下垫面降雨径流特性基础上,开展植草沟对屋面雨水和地表径流中污染物的控制效果研究。结果表明,校园降雨径流中COD和NH_(3)-N浓度较高,需进行控制;且屋面雨水相较于道路径流水质污染更为严重,可能的原因是沥青油毡屋面材料中有机物的释出增加了径流水质的有机物污染程度;屋面雨水降雨初期污染较为严重,但屋面雨水与道路径流各污染物浓度随着降雨历时的延长均呈现逐渐下降并趋于稳定的变化规律;植草沟对屋面雨水COD的去除率为59%~98%,浊度的去除率为50%~83%,TP的去除率为59%~93%,NH_(3)-N的去除率为49%~88%。可见,渗透型生态植草沟作为一种植被生态排水沟渠,有助于减少不透水下垫面的覆盖程度,对控制城市面源污染效果十分显著。

海绵设施结构参数的敏感度分析与优化——以成都某住宅区域为例

在城市化与气候变化影响下,城市洪涝与水污染等城市水问题愈发严重,海绵城市作为新一代的雨洪管理理念,通过“源头消减,过程控制和末端治理”的方法协同控制径流,提高城市的环境适应性。现有研究多集中于对单一设施的径流控制效果研究,而对多种设施的参数组合分析较少。为探讨多种海绵设施结构参数变化对径流控制效果的敏感性以及影响机理,研究选取成都市某典型住宅区为对象,开展了生物滞留池、绿色屋顶、透水铺装和植草沟等四种海绵设施结构参数的敏感性分析与优化,并在该区域构建了城市雨洪管理SWMM模型,结合参数优化结果以及SWMM模型,对不同降雨情景下的组合设施进行区域径流控制效果的模拟。结果表明:生物滞留池和绿色屋顶的种植层厚度和土壤孔隙度,透水铺装的蓄水层厚度与孔隙度,植草沟的曼宁系数和蓄水层深度是对径流敏感度最高的因子;降雨重现期越大,结构参数的影响越大,且绿色屋顶的种植土层厚度和孔隙度改变对径流系数影响最为显著;在优化结构参数后,布设海绵设施可以实现40.49%~65.67%的径流峰值削减率,以及10~20min的径流峰值延缓时间,其削减程度随着重现期的增大而减小。研究结果为海绵城市设施的结构和布局优化提供了理论依据和实践案例,有助于实现海绵城市建设的最优径流控制效果。

基于MIKE+的城市渠道初雨截流方案优化

以南昌市南北连通渠区域为例,基于MIKE+平台构建研究区域包含初雨截流管、智能分流井和调蓄池等的管网、汇水区及水质模型,分析了现状初雨截流方案下各汇水区径流污染浓度、进入调蓄池的污染物总量和总水量,根据模拟结果确定径流污染控制目标,并将汇水区划分为A、B、C三类汇水区,模拟优化方案下各区分流井在不同关闸时间下排入渠道的COD、TN、NH_(3)-N、TP平均浓度。结果表明,A、B、C区的分流井关闸时间分别为单次累计降雨5、8、9 mm后15 min时,能达到径流污染控制目标,优化方案较原方案调蓄池收集COD、TN、TP、NH_(3)-N总量分别提高21.59%、18.55%、17.30%、17.36%。研究结果亦可为类似初期雨水截流方案的选择提供建议及参考。

北京老城住宅小区雨水径流源头控制改造适宜性评估研究

针对北京老城住宅小区,基于雨水径流源头控制的视角,结合不同类型小区建筑、道路、绿地和停车场的典型布局特征,提出小区雨水径流源头控制改造适宜性的评估体系。并对老城内655个小区的改造高、中、低适宜性进行了调研评估,总体以南护城河排水分区和东南护城河排水区内的住宅小区改造适宜性相对较高。针对老城范围内预期可进行源头雨水控制改造的小区,改造后对应小区范围的控制降雨量约为13 mm,若加权平均至老城总范围对应的控制降雨量约为3 mm,其中分流制区域总体预期控制4 mm,合流制区域总体预期控制2 mm。以期为北京老城住宅小区在后续更新改造中进一步推进小区雨水径流源头控制提供参考。

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。

局部土地利用类型变化对城市水文过程的影响研究

为探究城市下垫面局部土地利用类型变化对城市水文过程的影响,采用高效高精度城市雨洪模型(GAST)耦合管网模型(SWMM),模拟不同降雨重现期下动态改变土地利用类型(单块无下渗土地C_(1)、多块组合无下渗土地C_(2)、单块裸土地C_(3)、单块草地C_(4)和单块林地C_(5))对城市地表积水、管网排水的影响。结果表明:改变局部原始土地利用类型(B1)在小降雨重现期下降低了城市积水量,而在大降雨重现期下改变土地下渗面积和区域位置无法进一步减少积水,此时则需考虑非工程措施的极端暴雨应对模式。不同动态规划区域下渗强度导致管网排口流量增幅不同(C_(2)>C_(1)>C_(3)>C_(4)>C_(5)),隔渗能力越强对管网排口流量增幅影响越大,而管网径流控制率则呈相反趋势。结合对积水量的影响可知,增加下垫面下渗能力并结合排水系统可进一步降低城市内涝风险和管网排水负荷,且管网径流控制率同样可以作为评估动态规划可行性的一个重要指标。

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。

“三融合两控制”理念在工业项目海绵城市设计中的应用

海绵城市技术有助于降低工业项目污染物排放和提高水资源利用率,同时也可以改善环境质量。该文提出了“三融合两控制”设计理念,即通过将海绵城市与给排水、园林景观和环保设施充分融合,达到最佳的径流控制效果;通过控制海绵城市设计指标与高造价LID设施的使用,可有效降低海绵城市工程的增量成本。然后以某工业厂房项目的海绵城市设计方案与工程实践为例,阐述了该理念在工业厂房项目设计中应用方法,以期为新建工业厂房项目合理应用海绵城市技术提供参考。

控释氮肥减量对作物产量、氮素吸收与径流损失的影响

玉米蔬菜轮作是我国南方丘陵山地农区一种主要的旱地种植方式。为指导施肥,减少农业面源污染,于2020—2021年持续开展定位试验,探究控释氮肥及减氮处理对玉米小白菜轮作体系作物产量、氮素吸收残留、氮素径流损失的影响。试验共设置6个处理:CK,不施氮肥;U,常量施用普通尿素;CRU,施用等氮量的控释氮肥;90%CRU,施用控释氮肥,并较常量减氮10%;80%CRU,施用控释氮肥,并较常量减氮20%;70%CRU,施用控释氮肥,并较常量减氮30%。结果表明,与U处理相比,玉米在减氮20%条件下未显著减产,小白菜在减氮30%时均未显著减产。与U处理相比,合理施用控释氮肥可使总氮流失量显著(P<0.05)降低25.3%~43.5%,以70%CRU处理的总氮流失量最少。径流水中的氮素流失主要以颗粒氮为主,占比60.0%~67.0%。与U处理相比,除70%CRU处理外,其他施用控释氮肥处理的玉米地上部氮素积累量无显著差异;80%CRU处理的氮肥利用率显著提高9.4百分点。与U处理相比,施用控释氮肥0~80 cm各土层的总氮、铵态氮、硝态氮含量均未显著增加,不会提高土壤无机氮的流失风险。综上,在该试验条件下,与U处理相比,80%CRU处理可以在确保产量不降低的同时,减少氮素投入,降低氮素径流损失,提高肥料利用率,是试验条件下较为合理的施肥方式。

基于海绵城市理念的小区排水设计与成效分析——以宿迁某住宅项目为例

本研究以宿迁市某新建海绵小区为例,在新建小区方案设计时深度融入“+海绵”理念,系统构建雨水径流控制、径流污染削减、雨水资源利用的生态排水系统。屋面雨水全部收集进入雨水调蓄池,用于日常绿化浇灌和道路冲洗;地面雨水进入海绵设施,实现自然积存、自然渗透、自然净化。通过海绵设施与市政设施的有效结合,大大节省了排水设施的投资,有效回收利用了雨水资源,改善了小区的居住环境。在小区建成后,已有效应对多场强降雨考验,为宜居韧性城市建设树立了良好示范标杆。

基于数值模拟的下凹式绿地径流控制效应研究

下凹式绿地是海绵城市建设中的重要低影响开发(Low Impact Development,LID)设施之一。选择下凹式绿地作为典型研究对象,基于三维数值模型模拟下凹式绿地的径流控制过程,根据适用于短历时设计降雨分析的芝加哥雨型公式计算降水过程线和径流总量,研究不同重现期下LID设施节点溢流削减量变化,结果表明:随着降雨重现期的增加,LID设施节点溢流削减量逐渐升高;不同重现期2年、10年、30年下,LID节点溢流削减率逐渐降低,峰值流量时间延缓率分别为58.79%、64.27%、77.46%。下凹式绿地可以有效减少研究区域内由于降雨事件导致的节点溢流现象,降雨重现期越小,溢流现象改善状况越好。

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。

渭河流域多时间尺度径流变化特征及主控因子

为研究变化环境下渭河流域多时间尺度径流变化特征及影响因素,基于渭河流域咸阳水文站1961-2015年实测径流量数据,分析不同时间尺度上径流的变化趋势,并选取多个气象要素与归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)构建向量自回归(vector autoregression,VAR)模型,量化各影响因素对径流变化的贡献程度,探讨全年、汛期和非汛期径流变化主控因子的差异性。结果表明,1961-2015年渭河流域径流整体呈下降趋势,汛期径流量占比为65.5%。在年代尺度上径流的丰枯变化存在差异,1970-1979年和1990-1999年径流量呈显著减少趋势;影响汛期和全年尺度径流变化的主控因子均为降水,贡献率达50%,其次是太阳辐射,在汛期和全年的贡献率分别为14.37%、18.45%。非汛期影响径流变化的主控因子为NDVI(贡献率30.08%)与太阳辐射(贡献率30.05%),且NDVI对径流变化的滞后效应更明显,其他因子贡献大小依次为降水、空气比湿、气温。

浅谈对广元市山地海绵城市建设的若干思考

海绵城市的建设工作在平原地带已经有了丰富的实践经验,各个地区也制订了相关图集和规范,但在山地海绵城市建设还缺少相关经验。四川省的一众城市都是山地、丘陵为主的地貌。广元市有着山地河谷类型为主的主城区地势,借由建设海绵城市示范城市为契机打造山地河谷型海绵城市。本文通过梳山理水、结合山地地势,探讨适用于山地城市的径流控制措施,强调海绵城市建设与城市更新、城市公园建设、建设生态护岸等行动结合,从而为全国山地海绵城市建设工作提供参考。

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。

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。

基于在线监测的雨水花园系统径流水量控制方法

目前常规的雨水花园系统主要通过搭建绿色屋顶等雨水滞留设施,实现对径流水量的控制,因其缺少对排水管道拓扑结构的分析步骤,导致径流控制效果不佳。针对这一问题,提出基于在线监测的雨水花园系统径流水量控制方法。使用传感设备实现对径流水量的实时监测,并增加蓄存功能;以监测结果为基础,对排水管道拓扑结构差异展开分析,并通过调整模拟降水量、调蓄容积等参数实现对径流水量的控制。结果表明:上述方法可以达成较高的地表径流衰减率,具备良好的径流水量调控能力。

城市初期雨水径流管控技术研究进展

管控城市初期雨水径流能够改善雨水水质、削减城市面源污染、提高雨水资源化利用率,对水环境保护、城市雨洪管理和可持续发展意义重大。我国在初期雨水径流管控的政策法规和标准规范制定、技术研究应用等方面与西方发达国家存在差距。源头削减、传输过程控制和末端治理等技术可以改善初期雨水水质,控制雨水径流污染,但仍需深入研究。为了更好地管控初期雨水径流,提出3点建议:(1)完善初期雨水径流控制评价体系,制定切合实际的政策法规和规范标准;(2)形成合理的从源头-传输-末端的初期雨水径流全流程治理体系;(3)在工程实践中选择适宜的初期雨水径流管控技术或多技术的组合。

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。

宁夏豹子滩村地下径流暗涵截渗渍害治理技术研究

为了治理红寺堡区柳泉乡豹子滩村地下水位上升、房屋地基下沉、倒塌的问题,采用水资源利用调查、水文地质勘查,探明村庄地下水来源及其上升原因,提出减少地下径流的节水灌溉方案和管井截渗、沟道截渗、暗涵截渗拦截地下径流控制方案。通过技术经济比较与地下水运动数值模拟分析,确定暗涵截渗排水方案。结果表明:暗涵截渗拦截地下径流治理方案的实施,豹子滩村庄地下水位大幅度降低,典型农户地下水埋深由治理前的0.3 m~0.8 m降低到2.5m以下,村庄渍害治理取得显著效果。说明地下径流暗涵截渗渍害治理技术在此类地区地下水的治理过程中是切实可行的。