基于SWMM的LID改造措施模拟与评估研究
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基于SWMM模型的LID方案排涝能力评估“海绵城市”已经逐渐成为我国独特的城市开发理念,而低影响开发技术(LID)作为一种有效的科学方法,也逐渐被应用到我国的海绵城市建设过程中。
LID技术与传统的雨水调蓄设施相比具有十分明显的优势,然而,却鲜见论文对两种方案进行对比研究分析。
因此,本文利用深圳X大学部分易积水地块作为研究对象,应用SWMM模型对开发现状进行建模,对绿色屋顶,渗透铺装,雨水花园三项选定的LID措施以及雨水调蓄池进行全方位的评价。
得出以下结论:1、从排放总量削减效果来看,在2~50年的降雨重现期条件下,雨水花园>渗透铺装>绿色屋顶;2、从排放口峰值流量削减效果来看,在2~50年的降雨重现期条件下,雨水花园>绿色屋顶>渗透铺装;3、从径流系数削减效果来看,在2~50年的降雨重现期条件下,渗透铺装>绿色屋顶>雨水花园;4、降雨重现期P相同的条件下,中部调蓄池所需容积比末端调蓄池小,考虑到造价,土地利用等因素,宜将雨水调蓄池设在管网中部。
将雨水花园、渗透铺装和绿色屋顶三种LID措施,按照不同改造比例进行组合,形成12种改造方案,添加至现状SWMM水力模型,并在下列3个控制目标条件下(1、2年一遇24小时降雨条件下,开发建设后的外排雨水设计流量不大于开发前的水平;2、10年一遇24小时降雨条件下,综合径流系数不大于0.6;3、研究区域经过LID改造之后,在50年降雨条件下,路面积水深度不超过15cm。
)对方案进行筛选。
根据模拟结果,最后得出四个方案符合设计目标,分别是:绿色屋顶(100%)+透水铺装(100%);绿色屋顶(100%)+透水铺装(100%)+雨水花园(10%);绿色屋顶(80%)+透水铺装(100%)+雨水花园(8%);绿色屋顶(80%)+透水铺装(100%)+雨水花园(6%)。
将上述四种合格方案与传统雨水调蓄池从水文防洪效益、全生命周期成本、社会效益等方面进行全方位对比,并利用AHP层次分析法建立判断矩阵,进行能效分析。
基于SWMM模型的城市工业园区低影响开发效果模拟与评估朱寒松;董增川;曲兆松;金鑫;纪红军;陈蓉【摘要】以重庆市渝北区花朝工业园为研究对象,分别设计单一生物滞留池、渗透性路面、绿色屋顶控制方案以及生物滞留池-渗透性路面-绿色屋顶组合式方案,构建SWMM模型模拟不同方案对研究区域的径流、洪峰削减影响效果.模拟结果表明,LID措施的径流削减效果在重现期为2年、10年时更显著;单一方案中渗透性路面的径流控制效果与洪峰削减效果更显著;组合式方案的径流控制效果优于单一方案的和值,表明彼此间相互产生正影响.组合式方案的洪峰削减效果低于单一方案的和值,表明彼此间相互产生负影响.【期刊名称】《水资源保护》【年(卷),期】2019(035)002【总页数】5页(P32-36)【关键词】SWMM模型;低影响开发;降雨径流模拟;组合式方案【作者】朱寒松;董增川;曲兆松;金鑫;纪红军;陈蓉【作者单位】河海大学水文水资源学院,江苏南京 210098;南京思孚泰科信息技术有限公司,江苏南京 210098;河海大学水文水资源学院,江苏南京 210098;北京尚水信息技术股份有限公司,北京 100084;北京尚水信息技术股份有限公司,北京100084;南京思孚泰科信息技术有限公司,江苏南京 210098;北京尚水信息技术股份有限公司,北京 100084;北京尚水信息技术股份有限公司,北京 100084【正文语种】中文【中图分类】TV213.4随着城市化进程的快速推进,城区的下垫面条件发生了很大的变化[1]。
硬化的下垫面导致洪水流速加快、汇流时间缩短,引发了城市内涝、城市水环境污染等一系列问题[2]。
传统的城市排水系统和灰色基础措施难以从根本上解决新形势下城市雨洪控制问题,基于低影响开发(low impact development,LID)理念[3]的城市雨水利用能够从源头滞水、渗水、蓄水、净水等方面缓解地表径流压力[4],弥补传统排水措施的不足。
低影响开发的工程措施及其效果随着社会的发展和人口的增长,人类对自然环境的需求和影响也越来越大。
为了在开发与保护之间找到平衡,低影响开发(Low Impact Development,LID)的概念应运而生。
低影响开发强调在满足人类需求的尽量减少对环境的负面影响,是实现可持续发展的重要手段。
本文将探讨低影响开发的工程措施及其效果。
减少占用土地面积:在开发过程中,尽量减少对土地的占用,避免破坏生态环境。
通过合理的土地利用规划,实现高效、节约用地。
优化设计,减少对环境的影响:在项目设计中,应充分考虑环境保护,尽量采用环保材料和技术,减少对环境的污染和破坏。
提高工程建设质量,避免日后维护管理问题:注重工程质量,采用耐久性强的材料和成熟的工艺,以减少日后的维护和管理成本。
实施上述措施后,低影响开发的效果显著,主要包括:减少对生态环境的影响:通过减少土地占用、优化设计和提高工程质量,可以最大程度地减少对生态环境的破坏和污染。
降低日后维护管理成本:采用低影响开发的工程措施,可以大大降低日后的维护和管理成本,实现资源的节约和高效利用。
经济效益显著:低影响开发并非一味地追求环保而忽视经济效益。
通过低成本、高效率的开发模式,可以更好地实现经济、社会和环境效益的平衡。
以下是一个实际案例分析,以进一步阐述低影响开发的工程措施及其效果。
某市在城市中心区实施了一项低影响开发的工程措施,旨在提高城市的排水防涝能力,同时减轻对周围环境的影响。
该工程措施具体包括:减少占用土地面积:在满足功能需求的前提下,尽量减少排水设施的占地面积。
工程设计采用了立体布局,将排水设施布置在地下空间,从而节省了地面空间。
优化设计,减少对环境的影响:在排水设施的设计过程中,注重与周边环境的协调,尽量减少对生态环境的破坏。
同时,采用生态化的排水方式,如植草沟、雨水花园等,以增加绿地面积,提高环境质量。
提高工程建设质量,避免日后维护管理问题:在施工过程中,采用耐久性强的材料和成熟的施工工艺,确保排水设施的稳定性和长期性能。
净水技术 2018,37(2) : 31 -37Water Purification Technology段明印,李传奇,韩典乘,等.基于暴雨管理模型(SW MM)的水生态小区低影响开发(L ID)技术效果模拟及评估[J].净水技术,2018,37(2):31-37.Duan Mingyin, Li Chuanqi, Han Diancheng, et al.Simulation and assessment of LID technological benefit for water ecological community based on SWMM m od el[J]. Water Purification Technology,2018,37(2):31 —37.基于暴雨管理模型(SWMM)的水生态小区低影响开发(LID)技术效果模拟及评估段明印,李传奇,韩典乘,肖学(山东大学土建与水利学院,山东济南250061)摘要为量化评估低影响开发措施(L ID)的控制效果,利用基于超渗产流原理、非线性水库汇流方法以及基于圣维南方程 组的管道传输计算方法的SW M M模型,构建水生态小区低影响开发暴雨模型,以某小区为例,模拟评估了原始状态以及绿色 屋顶、透水铺装、下沉式绿地单独布设和三种L ID措施组合布设这五种方案在不同暴雨重现期下水量和水质的控制效果。
研 究发现,采取L ID措施的四种方案对降雨径流和峰值流量都具有滞留削减作用,组合布设L I D措施对径流的消减最为明显,其次是透水铺装和下沉式绿地,效果最弱的是绿色屋顶。
在水质方面,控制污染物排放总量能力由大到小依次为组合L ID措 施、透水铺装、下沉式绿地、绿色屋顶。
关键词水生态小区低影响开发暴雨管理模型降雨径流水量模拟水质模拟中图分类号:T V121文献标识码:A 文章编号:1009-0177(2018)02-0031-07D O I:10. 15890/j. cnki. jsjs. 2018. 02. 006Simulation and Assessment of LID Technological Benefit for Water Ecological Community Based on SWMM ModelDuan M in g y in, L i C huanqi, H an Diancheng, Xiao Xue{School of Civil Engineering,Shandong University,Jinan 250061,China)A bstract The aim of the thesis was to quantify the control effect of LID and build a model by LID for water ecological community through SWMM which was based on the principle of runoff generation from excess rain, the method of nonlinear flow concentration, and the calculation method of pipelines transport by de Saint-Venant system of equations. To this end, the author performed simulation and evaluation of the five schemes, namely the initial state, the independent layout of green roof, permeable pavement, sunken greenbelt respectively, and the integration of three LID measures, about the control effect toward water quantity and water quality in various recurrence periods of rainstorm, providing a case study of a certain area. The research indicated that the four projects of LID played a significant role in holding up and cutting down the rainfall runoff and peak flow. From the most effective to the least respectively were the combination of LID measures, permeable pavement, sunken greenbelt, green roof, which sequence also applied to the control of total amount of pollutant discharge in water quality.Keywords water ecological community low lmpact development ( LID ) storm water management model ( SWMM ) rainfall- runoff water quantity simulation water quality simulation[收稿日期]2017-03-03[基金项目]水利部公益性行业科研专项(201401003 ,01301057);山东省重大水利科研与技术推广基金项目(SDSLKY 201403)[作者简介]段明印(993—)男,硕士,研究方向为水工结构,E-mail: duanm ingyin@。
基于SWMM的低影响开发的效果模拟发布时间:2021-07-07T04:33:06.815Z 来源:《防护工程》2021年9期作者:吴昕[导读] 运用SWMM模型对传统管线设计进行校核,对LID场地径流的控制效果进行了分析评价。
南京市市政设计研究院有限责任公司江苏南京 214200摘要:运用SWMM模型对传统管线设计进行校核,对LID场地径流的控制效果进行了分析评价。
试点小区设置LID设施后,通过SWMM模型分析可知,在P=1a、2a、3a、5a降雨水平下,径流峰值分别降低了24.7%、25.1%、18.5%和17.1%;降雨峰值时间随降雨重现期的增加而减少,达到削峰滞峰的效果。
关键词:SWMM模型;LID;削峰滞峰暴雨管理模型(SWMM)经过不断完善,广泛应用于城市排水管网、内涝控制系统设计、多功能调蓄等领域。
在美国和欧洲一些国家,低影响开发(LID)在雨洪径流控制中已取得显著效果,可减少30%~99%的暴雨径流,并延迟暴雨径流达5~20min。
笔者以江北新区某试点小区为例,运用SWMM模型的场降雨及连续降雨模拟对LID控制效果进行模拟分析。
1 背景简介1.1 研究对象试点小区位于南京市江北新区,总用地面积33830m2,其中居住用地面积7970 m2,绿化面积12680 m2,现状绿化率为37.5%。
地势南高北低,地面高程6.0~7.0m。
住宅单元均为坡屋顶结构,南北朝向,屋顶雨水经雨落管排入地面雨水口,楼间有约24m宽的绿化空间,绿化植物以常绿灌木为主。
现状小区无传统水源利用设施,绿化带为上凸式,路缘石无开孔结构,人行道为不透水铺装结构。
2 SWMM模型SWMM(Storm Water Management Model)是美国环保局为设计和管理城市雨洪而研制的一个综合性数学模型。
它可以模拟完整的城市降雨径流和污染物运动过程,雨洪的调蓄处理过程,以及水质影响评价。
SWMM可以用于规划、设计和实际操作,是一个运用相当广泛的城市暴雨径流水量、水质模拟和预报模型。
基于SWMM的城市道路LID设施雨水调控效果研究——以武汉市工业路为例Rainwater Regulation Effect of LID FacCities on Urban Roads Based on SWMM:A Case Study of Wuhan Industrial Road卢明明丨Lu Mingming江淑卉I Jiang Shuhui裘鸿菲丨Qiu Hongfei中图分类号TU119+.2文献标识码B文章编号1003-739X(2021)06-0058-07收稿日期2020-01-15摘要该文分析了城市道路径流规律和适用的LID设施,以武汉市工业路为例构建SWMM模型,探讨不同降雨强度下的生态滞留设施、植草沟、透水路面以及组合模式下的城市道路LID设施雨水调控效果。
结果表明:①各等级城市道路应采用不同的雨水调控策略,LID设施对城市道路雨水调控作用显著,可有效减少径流量、降低峰值流量、推迟雨峰时间;②采用LID组合设施模式的城市道路,在0.5年一遇到10年一遇降雨下,LID设施对城市道路雨水径流量的削减率为34.8%〜44.2%,对峰值流量的削减率为66.0%~83.6%,雨峰时间稳定推迟15min o③各类LID设施的径流削减量和峰值削减量随着降雨强度增大而提高,削减率呈总体下降趋势。
LID设施一般对中小雨情(二年一遇及以下)的城市道路雨水控制作用更明显。
城市道路景观设计时应更重视透水铺装材料的应用,降低道路緑地的雨水调控负荷。
关键词武汉市城市道路LID设施SWMM雨水调控Abstract Based on the analysis of urban road runoff law and suitable LID facilities,the SWMM model of Wuhan Industrial Road is constructed to explore the effect of rainwater regulation of urban road LID facilities under different rainfall intensities such as ecological detention fac订ities,grass planting ditches,permeable pavement and combination modes.The results show that:①urban roads of different grades should adopt different strategies of rainwater regulation and control,and LID facilities play a significant role in regulating urban road rainwater,which can effectively reduce runoff,reduce peak flow and delay peak time.②Urban roads with LID combined faci.1i ties model, when they encounter rainfall that occurs once in0.5year to once in10-year,LID facilities can effectively reduce runoff,reduce peak flow and delay peak time.The reduction rate of urban road runoff by facilities is34.8%〜44.2%,the reduction rate of peak runoff is66.0%~83.6%,and the peak time of rain is stably delayed for15minutes.③The runoff reduction and peak reduction of LID fac订ities increased with the increase of rainfall intensity,and the reduction rate showed a general downward trend.LID fac订ities generally play a more significant role in rainwater control of urban roads under the condition of small and medium-sized rains(once every two years or less).In urban road landscape design, more attention should be paid to the application of permeable pavement materials to reduce the load of rainwater regulation and control of road green space.Keywords Wuhan,Urban road,LID facilities,SWMM,Rainwater regulation城市化进程使城市不透水面积增加,导致雨洪灾害频发、水质污染、水资源供需矛盾加剧。
基于SWMM模型的低影响开发设施径流及污染负荷总量控制研究基于SWMM模型的低影响开发设施径流及污染负荷总量控制研究摘要:低影响开发(Low Impact Development,简称LID)是一种可持续发展的城市发展方式,通过合理的规划和设计,有效控制雨水径流和污染物负荷的排放,减少对城市排水系统的压力。
本研究基于Storm Water Management Model(SWMM)模型,对LID设施在不同设计条件下的径流和污染物负荷进行模拟和分析,并探讨了LID设施在实际应用中的可行性和效果。
关键词:低影响开发;SWMM模型;径流控制;污染负荷;LID设施1. 引言随着城市化进程的加速,城市发展对水资源的需求日益增加,同时也给水环境带来了严重挑战。
传统的城市规划和建设方式往往会导致大量的雨水径流和污染物排放到附近的水体中,对水环境造成严重破坏。
低影响开发作为一种新兴的城市发展方式,通过合理利用地表径流、雨水收集和处理等手段来控制雨水径流和污染物负荷的排放,为城市的可持续发展提供了一种有效的解决方案。
2. SWMM模型介绍SWMM模型是一种常用的集水区水文和水质模型,被广泛用于城市雨水径流的模拟和分析。
SWMM模型基于水的质量守恒和质量平衡原理,可以模拟和预测城市排水系统中的雨水径流量以及其中的污染物负荷,并可以对不同的控制措施和设施进行模型模拟和效果评估。
3. LID设施对径流和污染负荷的控制效果通过设置不同类型和不同设计参数的LID设施,利用SWMM模型进行模拟计算,可以得到不同条件下的径流和污染物负荷的减少情况。
研究结果表明,LID设施对于减少雨水径流和污染负荷具有良好的控制效果。
在LID设施的应用中,绿色屋顶、雨水花园和雨水收集系统等设施能够显著减少雨水径流量和污染物负荷,有效改善城市水环境质量。
4. LID设施的可行性和应用前景LID设施的可行性主要涉及设计、建设和维护成本以及对土地利用的要求等方面。
基于SWMM模型的小区低影响开发措施组合模式的效果模拟评估文章以江苏宿迁恒力·水木清华小区一期为例,运用SWMM模型模拟了该区域传统开发模式下及由四种LID措施组合布设后的LID模式下,在重现期为10年一遇的180min短历时设计暴雨下的径流过程,评估了相比于传统开发模式,LID措施组合的雨洪控制效果。
结果表明,LID措施在减小排放口的径流洪峰流量、提高地面蓄水量方面有较明显效果,能够有效地恢复大自然原有的对雨洪的调蓄能力。
LID模式能够优化该小区的防洪排涝功能,减轻市政排水管网的运行压力,缓解城市内涝,对海绵城市的建设有着重要的意义。
标签:SWMM模型;低影响开发;雨洪控制;海绵城市Abstract:This article takes the first-stage project of Hengli Shuimuqinghua community in Suqian city,Jiangsu province as an example,by using the SWMM model to simulate runoff process of 10 years recurrence period,180 minutes short-time design storm under the circumstances of the traditional mode of this area and LID mode that made of 4 kinds of LID facilities. The effect of storm control by LID measure combinations is also assessed comparing with traditional mode. The result indicates that LID measures have obvious effect on reducing the runoff flood peak flux of discharge outlet and on increasing surface storage. It can effectively restore the regulation and storage capacity that the nature originally has. LID mode is able to optimize the flood control and drainage functions of the community,reduce the operating pressure of municipal drainage network,relieve urban waterlogging and has significant meaning to the construction of sponge city.Keywords:SWMM model (storm water management model);low impact development (LID);rain flood control;Sponge City隨着我国城市化进程的加快,城市不透水路面积不断增加,降水难以入渗,城市雨水控制系统滞后于城市发展[1],导致城市内涝频发,对人民群众的生命财产安全构成严重威胁[2]。
Journal of Water Resources Research 水资源研究, 2020, 9(1), 22-32Published Online February 2020 in Hans. /journal/jwrrhttps:///10.12677/jwrr.2020.91003Study on the Simulation and Evaluation of LID Adaptation Measures Based on SWMMYuntao Wang1, Hao Wang1, Meng Wang2, Yi Wu1, Haixing Liu1, Hexun Huang3,41School of Hydraulic Engineering, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning2Dalian Water Affairs Group Co., Ltd., Dalian Liaoning3Shenzhen Water Group, Shenzhen Guangdong4Shenzhen Municipal Wastewater Treatment and Recycling Engineering Laboratory, Shenzhen GuangdongReceived: Dec. 7th, 2019; accepted: Dec. 20th, 2019; published: Dec. 27th, 2019AbstractIn the context of rapid urbanization and frequent extreme rainstorm, many cities in our country frequently suffer from waterlogging disasters. Low impact development is a new urban flood management idea, which reduces the impact of urbanization by reducing rainfall runoff and brings obvious effects on improving ur-ban waterlogging. An urban area in Changsha is taken as an example in this paper, the current drainage capacity of drainage pipe networks and five LID reconstruction schemes are simulated and evaluated based on SWMM model, and the effects of different LID reconstruction schemes are analyzed with AHP method. The results show that different degrees of overflow occur for 59% of the nodes under the 50-year rainfall, and the total amount of node overflow can reach 126,041 m3. LID schemes can help to reduce the amount of node overflow and alleviate urban waterlogging disaster. The first scheme is the best scheme for flood control and drainage benefits, the second scheme is the best scheme for cost benefits, and the third scheme is the best scheme for social benefits. Considering the weight values of drainage benefit, cost benefit and social benefit, the calculation results show the third scheme is the best one. This study can guide the selec-tion of LID reconstruction schemes and provide ideas for urban waterlogging disaster reduction. KeywordsUrban Waterlogging, SWMM, LID, Analytic Hierarchy Process基于SWMM的LID改造措施模拟与评估研究王运涛1,王昊1,王猛2,吴仪1,刘海星1,黄河洵3,41大连理工大学水利工程学院,辽宁大连2大连市水务集团有限公司,辽宁大连3深圳市水务(集团)有限公司,广东深圳4深圳城市污水处理与再生利用工程实验室,广东深圳作者简介:王运涛,男,博士后,主要从事城市洪水模拟研究。
基于SWMM模型与NSGA-Ⅱ多目标优化的LID布局研究刘富勤;刘欣然;吴京戎【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2024(55)4【摘要】科学的海绵城市设计方案能够在一定程度上缓解由极端暴雨引发的城市内涝。
以北京市海淀区老旧小区为研究对象,将雨洪管理模型(SWMM)与非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合,以建设成本费用、总径流削减率以及节点超载时间为优化目标,以各项低影响开发措施(LID)按比例布置的最大面积为约束条件,迭代筛选出Pareto最优曲线,通过分析不同LID措施组合在老旧小区中的雨水排放效率,提出有效的规划建议。
研究结果表明:对于单项LID的布置方案,同比例下透水铺装的径流控制效果优于绿色屋顶;LID组合的径流控制效果与建设成本呈正相关,但总径流削减率增长幅度有限,高成本的建设方案并不能达到更优的削减效果,节点超载时间不会持续下降;降雨重现期为10 a时(P=10),该小区LID布局最佳组合为37.12%绿色屋顶+17.7%下沉式绿地+7组雨水罐+9.47%透水铺装。
在强降雨条件下耦合SWMM与NSGA-Ⅱ智能算法的多目标优化模型能够为类似社区LID布局设计提供参考。
【总页数】9页(P125-132)【作者】刘富勤;刘欣然;吴京戎【作者单位】湖北工业大学土木建筑与环境学院;湖北工业大学工程技术学院【正文语种】中文【中图分类】TV212.2【相关文献】1.基于SWMM模型的高密度校园景观LID优化设计研究——以陕西理工校园景观LID优化设计为例2.基于SWMM模型与成本效益的LID布局优化方法研究——以嘉兴某住宅小区为例3.基于SWMM与NSGA-Ⅱ耦合的城区雨水泵站多目标优化调控4.基于多目标进化算法和SWMM的LID设施空间布局优化研究5.基于SWMM和改进NSGA-Ⅱ算法的雨水管网多目标优化研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
118中国航班设备与制造Equipment and ManufacturingCHINA FLIGHTS基于SWMM 模型的LID 结构性措施在场地规划设计的实际应用及意义任珂昕 刘明凯 王璐璐|滨州学院建筑工程学院摘要:文章以山东省滨州市某高校为研究对象,对校园内某一主干路进行低影响开发(LID)雨水系统的构建。
采用雨水管理模型(SWMM)构建动态降雨径流模拟程序,对LID 措施控制系统径流量的有效性进行评价。
并在针对校园道路改造的基础上探讨基于LID 的场地设计对建筑设计的意义。
关键词:可持续雨水管理;低影响开发;场地规划设计;SWMM1 国内外LID 应用研究20世纪80年代,西方国家对城市雨水管理系统进行反思,并开展了一系列积极的探索,如美国的High Point 社区改造和德国沙恩豪斯社区雨洪管理系统等。
从前期以保护人类饮水健康为目的到后期为保护资源环境为目的,欧洲制定了若干关于雨水管理的法律法规,同时也开发了多种标准化工作体系,如BMP 体系和LID 体系。
我国LID 理念仍处于推广阶段,但不乏成功应用的实际案例,如北京的综合水安全格局与水生态基础设施、哈尔滨群力雨洪公园以及六盘水的海绵城市系统等。
但在项目场地规划初期应用LID 理论及措施进行场地内部雨水路径的规划和城市构筑物的LID 措施改造等方面并没有普及,相比于发达国家的可持续雨水管理和城市雨水管网设施仍有较大的差距。
2 研究对象2.1 研究对象选取在场地设计中,道路作为场地内的重要元素,起着疏导人流、划分不同功能空间、铺设城市管网等作用。
雨水组织方式主要以通过排水管网系统将雨水快速排离为主,当瞬时降水量超过管网的承载能力时,道路上的雨水无法下渗到土壤,致使城市发生洪涝灾害时,道路成为主要的积水区。
此次研究以道路为主要研究对象,通过对道路添加LID 结构性措施解决道路积水问题。
2.2 场地概况研究对象选择山东省滨州市某高校内一条东西向主干道,该道路总长238米,宽9米,并有宽3.7米的人行道,与校园内水系距离较近,该道路连接一个生活广场与多条通往教学区与生活区的支路,东端设有若干停车位(如图1)。
基于SWMM模型的LID设施模拟分析———以福州某校区为例谢凌锋,杨邦勇(福建工程学院管理学院,福建福州350118)城市的发展加快了脚步,中国城镇化最近几年得到了空前的发展,但随着城市人口的增长及城市排水设备老化等问题,城市排水不畅以及水污染日益严重的问题逐渐凸显出来。
大多数城镇的建设并未充分考虑到雨水、污水排放问题,甚至部分城镇区域存在雨污混合排放,不仅达不到排放的环保要求,还会造成水资源的浪费。
2014年10月,住房和城乡建设部发布了《海绵城市建设技术指南———低影响开发雨水系统构建(试行)》,以期能从试点中总结出设计和建设经验,并向全国推广[1]。
根据研究资料得出,暴雨洪水管理模型SWMM(Storm Water Management Model)是目前研究较为深入,在国内外应用最为广泛的降雨-径流模拟模型。
SWMM模型软件在更新成5.1版本之后,与此前的软件相比较,新增了LID设施,可包括生物滞留池、连续多孔透水铺装路面、雨水桶、入渗池、植草沟等5种措施,如今SWMM模型成为国内外最主要的低影响开发措施的计算模型之一[2]。
海绵城市建设包括“渗、滞、蓄、净、用、排”等多种技术措施。
这些LID设施可以通过不同方式的组合,可组合成LID系统,通过组合的方式优化,达到减排、净水的目的,如绿地具有净化和滞蓄雨水的功能,透水铺装具有渗入雨水的功能,雨水收集利用系统具有滞蓄和回用雨水的功能[3]。
从目前的研究情况来看,我们国内海绵城市对于道路、新建小区以及城市规划方面的研究较多,而对于高校的研究较少,尤其是建成已久的校区。
而本文的研究区域以福州某校区为对象,并且通过SWMM模型检验对比,提出较为合理的LID布置措施。
1项目研究的背景情况福州市处于亚热带季风气候区,全年雨量较为充沛,气候温暖舒适,雨热同期。
年平均白天的气温为28℃,夜间平均气温为18℃,最高温常出现于7月份至8月份,可达41℃,最低温出现于1月份至2月份,可达-2.5℃,福州部分山区地区温度更低。
利用SWMM模拟LID在宣城海绵城市示范区的雨洪控制效果2摘要主要利用SWMM,以其它常用于分析水利情况的软件为辅,选取宣城市海绵城市示范区为研究对象,进行不同降雨强度条件下的暴雨模拟数据处理,模拟低影响开发措施(LID)对城市雨水的控制效果。
其中,低影响开发措施以下凹式绿地和生物滞留网格为例。
结果表明,低影响开发(LID)技术可有效降低城市内涝风险。
关键词模拟雨洪控制暴雨管理模型低影响开发目前,我国城市给排水建设主要面临水资源短缺、内涝频繁发生等问题。
因此,有必要加强海绵城市的给排水建设,以改善城市居住环境,满足城市居民不断增长的供水需求,促进城市化健康发展。
建设海绵城市的措施中,重中之重的是低影响开发技术的应用。
美国环境保护署(EPA)发现,在绝大多数情况下,通过合理使用LID设施,不仅能够有效降低项目总成本,同时也有助于改善与保护水质。
所以,本研究中运用SWMM5.1、AutoCAD、ArcGIS10.1、GoogleEarth以及Excel等软件进行建模及数据处理。
1 研究内容综述1.1SWMM模型介绍SWMM是EPA开发的一个比较完善的城市暴雨水量、水质预测和管理模型,可根据降水输入和系统特性模拟完整的城市降雨径流过程,具有较好的灵活性,通用性较好,准确性较高,与其他模型相比,SWMM的模拟结果与实测值更加相近,且模拟的径流量达到峰值所需要的时间更短。
故SWMM被专业领域公认为现阶段城市地表径流研究的最佳模型。
1.2研究区域概况随着全国范围内海绵城市建设浪潮的兴起,安徽省以海绵城市建设试点城市为契机,制定多项地方建设标准。
宣城市具有良好的自然生态条件,在以往的城建工作中,就融入了低影响开发的建设理念,在多个重点建设项目中率先提出要建设透水砖、植草沟、下沉式绿地等低影响开发措施。
目前为了规范城市低影响开发雨水工程的规划、设计和实施管理,推动宣城市生态文明建设,落实海绵城市创建要求,在宣城市中心城区建立了海绵城市示范区,示范区总面积为20.54平方公里,包含两个完整的雨水分区以及以宛陵湖为主的特色生态区,可以充分发挥海绵城市建设项目源头控制的功能,同时整体连片也可以充分增强示范效果和关联性,通过对城区最大天然海绵体的保留、有限度的开发,体现了对原有生态系统的尊重。
SWMM模型中LID设施对城市雨洪的影响研究曹志成,龙湖,欧阳雪艳(中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司,湖南省410014)【摘要】SWMM模型(城市暴雨洪水模型)是美国环境保护局开发的一个动态降雨-径流模拟程序,5.0.019版本加入了LID模块。
本文以东莞市某典型居民小区为研究对象,从SWMM模型产汇流基本原理出发,研究了LID设施对城市场次雨洪的滞洪削峰效应,通过对模型结果分析,提出了不同LID设施及占地面积对研究区滞洪效应影响分析结果。
【中图分类号】TU992【文献标识码】A【文章编号】2095-2066(2019)08-0338-03研究背景近年来,我国城市洪涝灾害频发,城市化建设改变了下垫面条件,导致不透水面积增大,产汇流时间缩短,河道洪峰流量増加,峰现时间提前。
低影响开发(LID)是一种通过源头分散的小型控制设施,对保持或恢复城市自然水文功能、有效缓解因不透水面积增加造成的洪峰流量增加、径流系数增大等现象,应用效果显著。
SWMM模型(城市暴雨洪水模型)主要用于城市区域降雨径流和水质的单一事件或者长期(连续)模拟。
加入了LID模块后,可用于模拟不同LID设施对城市雨洪的影响。
基于SWMM模型研究LID设施对城市雨洪的效应意义重大。
1产汇流原理1.1产流原理地面产流是指降雨经过损失变成净雨的过程。
SWMM模型中,将每个子汇水区分为透水区和不透水区两部分部分考虑,不透水区又分为有洼蓄不透水区和无洼蓄不透水区。
从水量平衡角度,透水区考虑降雨、蒸发及下渗三大部分。
不透水区考虑降雨、蒸发、洼蓄深。
三种不同地块产流量计算公式如下:R1=P-E-IR2=P-ER3=P-D式中:R1、R2、R3分别为透水区、无洼蓄不透水区、有洼蓄不透水区产流量,mm。
P为降雨量,mm。
E为蒸发量,mm。
I为下渗量,mm。
D为洼蓄深,mm。
根据产流计算原理可知,在不考虑蒸发因子前提下, SWMM模型中不透水区产流计算采用降雨扣除下垫面洼蓄深度,因此,不透水率是影响模型计算结果的关键因子。
67基于SWMM 的高校校园海绵化改造方案探索——以广东环境保护工程职业学院为例区雪连 赵 蓉 李德宏 张 舸 赖嘉颖 刘柏霖 许镔诺 刘锦彤 戴周杰(广东环境保护工程职业学院,广东 佛山 528216)摘 要:本项目以广东省佛山市南海区广东环境保护工程职业学院的海绵化改造为例,选取人行道透水铺装、车行道透水沥青、透水生态停车坪、透水球场地面、渗沟、植草沟、雨水花园、绿色屋顶等LID改造技术,并通过沉砂池、雨水调蓄池实现部分雨水的回用。
通过SWMM模型软件进行模拟运算,经验证确认,改造后能够满足本学院海绵化改造的设计目标。
本项目能为国内高校校园乃至城市居住小区、城市公园等的海绵化改造提供借鉴和参考经验。
关键词:海绵城市;LID技术;净化回用;SWMM模型目前,城市下垫面硬化辅装率提高及未及时的扩建相应的排水管网系统,导致暴雨来临时频发“城市内涝”。
雨水具有污染程度低、硬底小、处理净化易等特点[1],雨水的收集回用,可降低污水处理量,还可提供较为清洁的水资源[2]。
近年来,海绵城市建设的推广,在有效减缓城市“水浸街”的同时,助力雨水的回收利用。
因此,本文以广东环境保护工程职业学院为例,提出校区海绵城市规划与改造的方案,项目的实践不仅能够有效控制开发建设对城市降雨径流的负面影响;且能成为学院自身一项宝贵的教学资源,辅助于学院案例教学及学生项目实训环节;同时,成为校园的一部分,潜移默化地影响学生的日常学习与生活,对营造学院独特的环保节能校园文化有一定的推进作用。
更甚地,本文分析与探索高校校园规划海绵化设计的有效途径与思路,为国内高校校园乃至城市居住小区、城市公园等的海绵化改造提供借鉴和参考经验。
一、学院现状分析校园场地汇流坡度基本在4%以内,中部小山丘处坡度较大,可达15%左右;汇水区域总面积约30公顷,其中不透水面积约占59.02%;校区容积率65%,建筑密度17.7%,总建筑面积8.7万平方米,绿化总面积11628平方米,绿地率36.6%,其中,湖总面积约1600平方米。
Journal of Water Resources Research 水资源研究, 2020, 9(1), 22-32Published Online February 2020 in Hans. /journal/jwrrhttps:///10.12677/jwrr.2020.91003Study on the Simulation and Evaluation of LID Adaptation Measures Based on SWMMYuntao Wang1, Hao Wang1, Meng Wang2, Yi Wu1, Haixing Liu1, Hexun Huang3,41School of Hydraulic Engineering, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning2Dalian Water Affairs Group Co., Ltd., Dalian Liaoning3Shenzhen Water Group, Shenzhen Guangdong4Shenzhen Municipal Wastewater Treatment and Recycling Engineering Laboratory, Shenzhen GuangdongReceived: Dec. 7th, 2019; accepted: Dec. 20th, 2019; published: Dec. 27th, 2019AbstractIn the context of rapid urbanization and frequent extreme rainstorm, many cities in our country frequently suffer from waterlogging disasters. Low impact development is a new urban flood management idea, which reduces the impact of urbanization by reducing rainfall runoff and brings obvious effects on improving ur-ban waterlogging. An urban area in Changsha is taken as an example in this paper, the current drainage capacity of drainage pipe networks and five LID reconstruction schemes are simulated and evaluated based on SWMM model, and the effects of different LID reconstruction schemes are analyzed with AHP method. The results show that different degrees of overflow occur for 59% of the nodes under the 50-year rainfall, and the total amount of node overflow can reach 126,041 m3. LID schemes can help to reduce the amount of node overflow and alleviate urban waterlogging disaster. The first scheme is the best scheme for flood control and drainage benefits, the second scheme is the best scheme for cost benefits, and the third scheme is the best scheme for social benefits. Considering the weight values of drainage benefit, cost benefit and social benefit, the calculation results show the third scheme is the best one. This study can guide the selec-tion of LID reconstruction schemes and provide ideas for urban waterlogging disaster reduction. KeywordsUrban Waterlogging, SWMM, LID, Analytic Hierarchy Process基于SWMM的LID改造措施模拟与评估研究王运涛1,王昊1,王猛2,吴仪1,刘海星1,黄河洵3,41大连理工大学水利工程学院,辽宁大连2大连市水务集团有限公司,辽宁大连3深圳市水务(集团)有限公司,广东深圳4深圳城市污水处理与再生利用工程实验室,广东深圳作者简介:王运涛,男,博士后,主要从事城市洪水模拟研究。
基于SWMM 的LID 改造措施模拟与评估研究收稿日期:2019年12月7日;录用日期:2019年12月20日;发布日期:2019年12月27日摘 要在城市化快速发展和极端暴雨天气频发的背景下,我国很多城市频频遭遇暴雨内涝灾害。
低影响开发是一种新的城市雨洪管理理念,它是通过减少降雨径流来降低城市化带来的影响,对改善城市内涝现象有明显的效果。
本文以长沙市某城区为例,基于SWMM 模型对该研究区的排水管网现状和5种LID 改造方案进行模拟评估,并采用层次分析(AHP)法对比分析不同LID 改造方案的效果。
结果表明:在50年一遇的降雨情境下59%的管井节点发生了不同程度的溢流现象,其溢流总量可达126,041 m 3;LID 改造方案可以有效减少管井溢流,缓解内涝灾害;其中改造方案一为防洪排涝效益最优方案,方案二为成本效益最优方案,方案三为社会效益最优方案;综合排涝效益、成本效益和社会效益三个方面的权重比例,通过计算得到方案三为最优改造方案。
该研究可以指导城市LID 改造措施选取,有助于缓解城市内涝灾害。
关键词城市内涝,SWMM ,LID ,层次分析法Copyright © 2020 by author(s) and Wuhan University.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/1. 引言随着城市化的快速发展,城市不透水面积大幅度增加导致下垫面的渗透能力减小,并且极端暴雨天气频繁出现,使得“城市看海”现象频频发生,给城市居民造成巨大的生命财产损失[1]。
有数据统计,2016年河北省邢台市发生了特大洪涝灾情,21个县区市受灾,死亡35人,失踪12人,直接经济损失68.97亿元[2];2017年陕西省有6个市受到了洪涝灾害的影响,56.8万人受灾,2.6万余间房屋损坏,直接经济损失达90.1亿元[3];2019年受台风“利奇马”的影响,我国浙江、江苏、山东省的多个城市发生了严重的洪涝灾害,大量的交通、通讯、供电、供水设施被严重损坏[4]。
传统灰色排水的发展理念存在建设成本高、效果有限等不足,已经无法满足现代城市可持续发展的需要。
为此,国内外学者致力于寻求更为有效的排水措施来应对城市洪涝问题。
1987年,“雨洪最佳管理措施”一词最早出现在美国的《清洁水法》修正案中,指的是通过设置雨水湿地、雨水池塘、渗透设施等来蓄滞雨水以达到管理雨水资源的目的[5] [6]。
1990年,美国环境资源署在雨洪最佳管理措施的基础上提出了低影响开发(LID),该理念能从源头对降雨径流进行管理,从而综合缓解内涝、水污染等城市水问题。
LID 措施被认为是比传统排水系统更可持续的城市雨水管理方案,实践证实其在控制污染、充分利用雨水资源以及促进经济效益增长方面效果明显[7] [8]。
英国建立了可持续城市排水系统(SUDS)来减少城市内涝、控制排水造成的水体污染[9]。
澳大利亚为了更好地实现雨水资源利用、雨洪控制及水质控制,提出水敏感性城市设计(WSUD)来改进传统开发措施[10] [11]。
德国、新加波、瑞典等国家的雨洪管理技术也已达到了先进水平[6]。
例如,2015年Baek 等[12]利用SWMM 模型进行仿真,对如何选择生物滞留池、雨水桶、下凹式绿地、透水铺装等LID 设施的合适尺寸进行了研究;2016年,Daniel 等[13]人将SWMM 与ArcGIS 耦合模拟并分析了西班牙多诺斯蒂亚(Donostia)的可持续城市排水系统基于SWMM的LID改造措施模拟与评估研究与传统排水系统在城市防洪中的效果,结果证明了可持续城市排水系统能有效减少径流量。
2017年,Kyle等[14]对LID的应用和功能进行了综述,详细介绍了绿色屋顶、透水铺装等典型LID设施的结构、费用、缺点等。
然而,我国对雨水的管理相对于国外起步较晚。
随着国外低影响开发理念的传播和发展,越来越多的国内学者重视将城市发展与生态建设相结合,以降低暴雨径流并提高雨水利用率。
例如,2009年,车伍等[15]提出了低影响开发绿色建筑体系来实现城市雨水的高效回收利用并分析了LID理念带来的效益;2015年,牛帅等[16]以天津大学新校区为例,分析讨论了LID设施对城市洪水的控制效果;2017年,XIE等[17]基于二维模型MIKE URBAN模拟了上海杨浦区不同重现期、不同历时的设计暴雨下排水管道的水力负荷并基于全生命周期成本评价法对LID设计方案进行评价,结果表明在长历时降雨事件中,雨水桶、透水混凝土与绿色屋顶组合的效果最好。
我国在2012年4月首次提出了“海绵城市”的概念,即城市在适应环境变化和应对自然灾害时能够像海绵一样具有良好的弹性;2013年12月,习总书记强调要建设自然存积、自然渗透、自然净化的海绵城市。
此后,全国各试点城市在相关部门的指导下陆续开展当地的海绵城市建设,从而达到综合控制、利用水资源的目的[18]。
然而我国关于城市LID改造措施的评估相对较少,尤其是针对LID组合改造方案优选的研究,难以支撑目前国家海绵城市建设需求。