Performance of lot-level low impact development technologies under historical and climate change scenarios

Low impact development (LID) systems have potential to make urban cities more sustainable and resilient, particularly under challenging climate conditions. To quantify performance capabilities, modeling results for an array of combinations of LIDs are described using PCSWMM at lot-level to examine performance of individual LIDs on volume and peak flow reductions. Among the four LIDs studied: rain barrel (RB), vegetative swale (VS), bioretention cell (BC), and permeable pavement (PP), PP at lot-level demonstrated the best capability for reducing surface runoff volumes and peak runoff rates under historical weather conditions, while BC showed similar capability for reduction of runoff volumes but minimal peak flow reduction. With PP as the controlling method at lot-level, the maximum percentage reduction of runoff volume for a 2-year storm is 58% whereas for a 100-year storm, the runoff volume reduction is 20%. These results mean the extent of flooding that may arise from the 100-year storm is reduced, but not eliminated. Effectively, the 100-year storm volumes with LID are devolved to have flooding equivalent to a 25-year storm. Under climate change scenarios, performance for all LIDs declined at various levels, where BC was the most resilient LID for a climate change scenario, such that projected 2-year or 5-year storms with climate change will have its impact devolved with LID in place, to result in similar volumes and peaks without LID under historical conditions. Furthermore, even with an assembly of lot-level LIDs distributed throughout the community, there is not attenuation to substantial degrees of flooding for major events, but there can be effective control for water quantity for small (2- to 5-years in particular) storm events.     

基于SWMM的老旧小区雨水系统模拟研究

随着我国城市化水平不断提高,城市规模不断扩大,城市洪涝问题日益突出。论文选取东北地区某老旧小区,利用暴雨管理软件SWMM构建了该区域降雨径流模型,模拟了不同重现期设计下的雨水管网运行状况。在此基础上,模拟了低影响开发(LID)措施组合布设的径流控制效果。研究得出,采用LID措施后可以有效控制区域径流总量、削低流量峰值、改善节点溢流情况。     

滇池环湖截污干渠错峰技术模拟与分析

为了实现滇池流域截污效果的最大化,基于前期建立的东岸排水管网SWMM模型,结合该区域1995-2016年间降雨资料,研究环湖截污干渠的错峰调蓄技术。根据雨水干渠液位高度执行不同控制模式:当水位低于6.76 m时执行典型污染物浓度阈值控制模式;当水位高于6.76 m时执行典型污染物阈值控制的同时执行液位-污染物通量控制模式。采用SS和TN作为干渠截流的典型污染物控制指标,其控制浓度阈值分别取12和5 mg/L。模拟重现期为0.5~1 a降雨时SS、TN浓度-负荷通量调蓄方案下干渠负荷收集情况,结果表明两种调蓄方案均能有效提高雨水干渠的负荷收集率,提高污水干渠出口浓度,降低雨水径流对污水厂的高水量和低浓度冲击负荷。随着重现期增大,干渠对污染物的高效和最大化收集效果越明显。但是TN调控下污染负荷收集效果优于SS,因此选择TN作为干渠截流的最优典型污染物控制指标。     

基于SWMM的铁心桥实验基地内涝防治效果模拟

基于南京水科院铁心桥实验基地的地形、下垫面条件等数据构建了SWMM,模拟了实验基地象目湖观景平台和水上餐厅两个监测点在不同降雨重现期、低影响开发措施、溢流孔设置和水泵强排条件下受淹情况。结果表明,初始水位较低(25.1 m)时,象目湖遭遇500年一遇的降雨事件时水位并未抬升至水上餐厅。初始水位较高(25.6 m)时,200年一遇和500年一遇的降雨事件中水上餐厅受淹持续时间分别为7 h和11 h。采用集水池、雨水花园和生物滞留池3种LID措施对象目湖水位峰值影响模拟结果显示,在5年或10年一遇的降雨事件中雨水花园和集水池可以分别降低象目湖峰值水位0.06 m和0.02 m,生物滞留池没有削减峰值水位。在降雨量为218.5 mm的20160707次降雨事件中LID措施削减象目湖水位效果不明显。水泵抽排流量越大,象目湖水位越早回落到观景平台以下。LID在应对造成城市内涝的低频次、短历时强降雨方面作用有限,铁心桥实验基地象目湖内涝防治应以加强水文气象预测和水位管理、加大溢流孔尺寸和采用水泵强排等措施为主。     

基于径流路径优化的校园景观海绵化 改造研究——以天津大学青年湖片区为例

校园中以硬质铺装为主的场地能够满足师生日常公 共活动需求,然而集中的不透水地面、屋面会增大场地雨洪压 力。在保证硬质下垫面功能属性的同时,实现雨洪的有效管控 是校园景观海绵化改造的核心问题之一。通过获取高精度的 场地空间数据,构建SWMM概化模型,分析不同暴雨重现期 下不同场景的径流量、峰值流量、峰现时间及不同排水口的流 量变化规律,得出基于径流路径优化的校园景观海绵化改造对 策,即以优化雨水径流路径为导向,适当组织线性GSI措施, 引导产汇流方向,降低场地中有效不透水面积(EIA),减轻场 地雨洪压力。最后结合青年湖片区的景观现状,提出以优化径 流路径为导向的系统化、立体化、适地性、可观赏的校园雨洪 管理模式,对于中小尺度公共空间海绵化改造实践具有实操价 值和指导意义。     

多尺度海绵城市系统雨洪控制研究

雨水的开放性与流动性使城市洪涝灾害的产生具有多尺度特征,海绵城市系统中也存在多种规划建设层级与尺度,且各层级尺度下的规划建设内涵与雨洪控制目标各不相同。本文基于SWMM模型,以位于广州市的三个不同空间尺度区域(局域集水单元、城市汇水区、城区小流域)为研究对象,通过现状解析、海绵改造方案设计与模拟的方式,对不同尺度海绵系统雨洪控制措施的合理设置,以及实现城市排水治涝与海绵城市建设的综合控制目标进行系统性实例研究。研究结果表明：在小尺度海绵系统中应通过微观控制措施实现系统径流、出流要素控制,在中、大尺度海绵系统中应通过兼顾绿色与灰色基础设施、管渠与调蓄设施、源头与终端结合的控制措施,分别实现流量峰值的控制与积水情况的缓解。研究可为海绵城市的统筹规划建设及不同单一尺度区域的海绵城市规划设计与研究提供明晰的参考。     

典型LID措施对城市降雨径流过程影响

为探讨海绵城市建设中低影响开发(low impact development,LID)措施对城市降雨径流的影响,以深圳市光明区某居民小区为研究对象,通过建立区域SWMM模型,分析不同LID措施及其组合对城市雨洪过程的影响。利用研究区几场典型的降雨径流数据对模型校核验证,结果表明：构建的SWMM模型可以较好地模拟研究区降雨径流过程,纳什效率系数为0.868,峰值流量相对误差0.186,模型模拟效果较好;LID对径流峰值和总量都有削减作用,并在一定程度上延缓峰现时间,且LID布设面积越大,LID对径流的削减效果越明显;组合布设方案对径流的调控效果优于单独布设方案,单独布设方案中径流量削减效果最好的是透水铺装,峰值流量调控效果最好的是绿色屋顶,下沉式绿地的径流调控效果在三者中最差。因此,LID布设结构以及布设面积均对城市降雨径流产生影响,合理布设LID在一定程度上可以有效缓解城市内涝。     

基于SWMM模型的LID措施年SS总量去除率计算

由于SWMM(storm water management model)模型在进行污染物模拟时并未考虑LID(low impact development)措施的净化作用,致使计算年SS总量去除率时存在较大误差,为弥补该误差,本研究提出了一种基于SWMM模型并考虑LID措施净化作用的年SS总量去除率值计算方法。以深圳市玉田河流域为例,构建SWMM模型,结果表明,年SS总量去除率值不考虑LID措施净化作用时为23. 2%,考虑LID措施净化作用时为30. 1%,后者为前者的1. 3倍。同时论述了年径流总量控制率和年SS总量去除率的概念差异,指出两者之间并无确定比例关系。因为LID主要截留初期中小降雨,在考虑初期雨水冲刷效应的情况下,典型地块年SS总量去除率值可能大于年径流总量控制率值。     

“灰绿”协同措施对银川市合流制溢流污染的影响EI北大核心CSCD

针对合流制管网系统在雨天溢流污染严重,造成城市水体黑臭现象的问题,以银川市某高密度城区合流制管网系统为例,基于SWMM模型,在短历时设计降雨和长历时设计降雨两种条件下,模拟分析了合流制溢流(CSO)调蓄池、雨污管道混错接改造、绿化带海绵化改造等“灰绿”协同措施对CSO污染的影响。结果表明:CSO调蓄池、雨污管道混错接改造、绿化带海绵化改造及“灰绿”措施结合4种方案在短历时、长历时设计降雨条件下,随着降水量的增加,溢流水量及溢流污染物负荷均增加,溢流削减率均逐渐减小,其中“灰绿”措施结合方案对溢流污染的削减效果最为显著;重现期小于5 a时,溢流水量削减率与溢流污染物负荷削减率基本达到80%;降雨条件为中雨时,污染物负荷削减率基本达到75%;重现期为20 a时,溢流水量削减率及TSS、COD、TP、NH^(+)_(4)-N负荷削减率分别达到64%、70%、70%、70%、70%;降雨条件为大雨时,溢流水量削减率及TSS、COD、TP、NH^(+)_(4)-N负荷削减率分别达到28%、32%、26%、31%、33%。     

基于SWMM的南昌青山湖片区内涝积水模拟

对江西省南昌市青山湖区的排水管网、道路和河道水系等进行了概化,采用SWMM软件对重现期为1,2,5,10 a一遇和50 a一遇的暴雨排水情形进行了模拟,得到了积水深度、积水面积和积水时间等因素,在衡量内涝积水严重程度时需综合考虑。结果表明,排水管网淹没出流时的顶托作用是导致内涝积水的重要原因。对于该区域,城市排水管网半淹没出流和自由出流对排水能力影响不大,但淹没出流导致管网排水能力急剧下降。