LID模式

LID模式（共4篇）

LID模式 篇1

1 引言

雨水管理可以增加城市水源,在一定程度上缓解水资源供需矛盾,同时还可以有效地减小城市径流量,延滞汇流时间,减轻城市排洪设施压力,减少防洪投资和洪灾损失。我国城市大面积采用地面硬质铺地和排水管道的普及,改变了具有良好透水性的自然地表,使城市水文循环状况发生变化,导致大面积地下水位下降,破坏城市生态环境。同时,地面径流加大,原有城市河道普遍不能满足防洪排水要求[1]。通过引入LID模式对城市雨水管理进行策略分析,为城市的可持续发展提供有益技术参考。

2 LID模式简介

LID[2](Low Impact Development)模式即低影响径流抑制技术或低冲击开发模式,是一种创新的暴雨雨水管理模式,上世纪90年代在美国马里兰州开始使用。LID模式是通过小型、易建造及维护成本低的设施实现面源污染控制、洪峰削减、维持景观生态及水土保持等多种功能。其目的是减少开发建设对生态环境影响,目标是通过渗透、过滤、储存、蒸发等方法,维持场地开发前的水分布状况,取代采用传统土木工程中的“管道与池塘”。

LID模式有以下三个特点:

第一,基于不破坏原有水生态坏境目的,对原有地下径流系统形成一定的保护。使用LID模式下开发前后地下水系状况不会发生明显改变[3]。

第二,在方法技术上,运用多种手段,从器械化的处理到生态化的处理层次分明,内容丰富,

第三,在空间上,将住宅与社区的开敞空间都进行了有效的利用,整个系统贯穿于社区的各个级别,其生态与水系统的推广基本是从社区规划层级开始的。

3 LID模式应用探讨

3.1 适合我国城市的LID模式

基于LID模式的特点,结合中国城市现状与特征,笔者总结概括了适合我国城市的雨水管理模式,

通过对比分析,适合我国国情的LID模式可以概括为:紧凑发展、层次分明、多样化技术手段、地域差异发展的雨水管理模式。○1紧凑发展指的是在城市土地紧张的现状下,在已有空间上建立起一套承载能力相对较高的雨水收集管理系统,与其他系统有较高的复合程度;○2层次分明指的是对不同开发方式和不同居住规模的土地进行分类,不同类别的开发进行不同程度的雨水资源收集管理。就高强度的区域来讲,可以进行雨水收集与景观结合的手法,如果规模足够大,可进行一定的生态化水处理的相关技术应用;○3多样化技术手段指的是运用多种生态技术确保系统的相对稳定,同时也可以维持生态与景观的多样性特征;○4地域差异发展指根据不同区域的特征采用不同的技术手段、不同程度地进行雨水管理。

3.2 上海市LID模式应用探讨

上海位于长江入海口的冲积平原,水资源相对丰富,但人均水资源仍较少。目前上海已有许多层次的开发能够结合LID模式,以下从市域层次和居住小区两个层次对上海市LID模式进行探讨。

3.2.1 市域层级

市域层级的LID模式基本依托于大型公园、公共绿地以及居住区大型开放景观空间,其主要功能是通过雨水管理,涵养地下水,维持整个城市生态环境。

该层级雨水综合处理工程包括雨水收集系统以及中水处理系统,主要的功能区包括雨水下渗收集区域和结合现有的水面进行生态化水处理区域等。其中技术的选包括工程技术手段以及水处理植被的选择。

以上海延中绿地雨水管理系统为例,延中绿地雨水管理系统包括三部分:雨水收集区域(主要结合的是相关铺地和渗漏系统区块)、沿景观中轴线的渗漏走廊和结合原有水域的生态处理系统。

该雨水管理系统中主要涉及到的工程技术包括:雨水渗漏、雨水过滤、雨水存储、中水收集、中水处理、中水存储等(LID模式多种技术手段均可使用)。对应的问题包括涵盖地面材质处理、土壤成分选择、水生植物的选择、流速控制、沉淀、存储等。水处理植被可选择浮萍、芦苇、睡莲等适合上海的水生植物,同时与自然生长的多类鱼、昆虫和两栖动物等可构成良好的湿地生态系统和野生动物栖息地。这样不仅对雨水进行过滤,还可以在该综合系统中为中水提供净化,并同时作为景观资源服务于城市。

3.2.2 居住小区层级

居住小区层级的LID模式则不尽相同,在规模上较市域级别小,同时在功能上由于考虑到成本、维护等问题,其中水处理部分的功能将被削弱,而主要进行的是雨水收集和储存的功能。

新江湾城新城御景小区位于新江湾城北部地区,地块秉承了江湾城建城的生态理念,其周边景观环境优美。基地进行雨水收集应用的目标设定为:服务于本地居民的生态功能与经济功能。该层级收集管理的雨水用途较为单一,主要用于地下水的涵养补充、景观绿化的浇灌以及不时之需。

具体的实施办法是将中心绿化原有单一的游憩功能增加为游憩、地下停车、雨水收集于一体的复合功能。同时,在周边的相邻组团中心绿地中设置一定的雨水收集系统,通过相应的雨水收集廊道连接,使得整个小区的雨水收集形成一个系统。对于雨水收集的绿地及廊道,结合景观和居民使用功能,突出生态景观的重要性。中心绿地的主要功能是收集和储藏,同时也方便雨水的使用(喷泉部分用水、浇灌、冲洗、公共厕所部分用水、涵养地下水等功能)。雨水收集廊道主要承担的是将雨水从分散运送到集中储藏处的功能,且其景观效用也很大,结合水生植物可营造廊道景观。

具体工程措施可以选取成本较小、使用价值较高且相对简单的雨水下渗系统和集中式的雨水储存系统。其中主要措施是塑造水生景观,它既能够满足小区景观需求,还可以起到雨水初步过滤和涵养作用。植物则可以结合技术工程设施和水景进行布置。

4 结语

在资源日趋紧缺的现状下,LID模式将日益显现其价值。在国外已有许多尝试和成功案例,如今制约我国LID模式发展的因素除了比较先进的工程技术手段难于推广外,还涉及土地、规划与相关技术部门的衔接、管理、资金等诸多问题。不过可以预见在未来我们身边将会有越来越多的雨水被利用起来的例子,帮助城市实现和谐发展的梦想。

摘要：对低冲击开发(LID)模式的特点和技术手段进行了简介,展示了雨水管理的新模式,并结合我国自身特点,提出了适合于我国城市发展的LID模式。最后,以上海市为例,对LID模式在市域层面与居住区的应用进行了探讨。

关键词：雨水管理,LID模式,上海居住区,应用探讨

参考文献

[1]刘滨谊,许珊.利用雨水收集系统解决景观用水问题[J].中国园林.2007(2)

[2]宇宁.低冲击开发(LID)模式在城市园林设计中的应用[J].现代园林.2011(4)

[3]Mohsen Mostafavi,Gareth Doherty Ecological Urbanism[M].Harvard University Graduate School of Design Lars Muller Publishers.2010

LID模式 篇2

为改善不透水路面对降雨径流的污染,及针对群山环绕的城镇延缓初期雨洪冲刷,生物滞留池作为LID措施中改变下垫面的创新构筑物受到人们的青睐。

1 传统生物滞留池的特征

作为滞留设施,其雨水过滤的核心是滤料的选择。 滤料包括石英砂、活性炭、沸石、无烟煤、高滤渣等具有多空结构或离子吸附功能的材质[3],一般具有较好的机械强度及化学稳定性。

滤料的比较见表1。

滞留填料的布置厚度及粒径决定滤层的空隙,在影响雨洪的下渗速率的同时为微生物的生长繁殖增大比表面积。 悬浮物质的去除多数依靠滤料的吸附作用。 研究表明,比表面积的大小与吸附程度成正比,而层厚越厚聚集污染物能力越强,但堵塞情况下会造成水力水头损失,严重者堵塞填料[4]。

在LID研究的进程中,一般利用数学模型讨论粒径与层厚配比的最佳方式。 单一考虑滤料合理的搭配并不完善。 由于长期滞留,滤料表面形成微生物繁殖的同时,污染物的富集也易造成滤料孔洞堵塞,降低其比表面积,降低其吸附能力。 得不到反冲洗的滤料,在12~18 个月内要进行更新替换。 考虑地域性的差异, 有些地区滤料的有效期甚至短至12 个月以内。 滤料的堵塞影响雨水的下渗速度及溶解氧供配,致使微生物世代繁殖能力低下,雨水水质处理能力随之减弱,无法达到地区雨水利用技术指标,最终无法胜任雨水滞留的目的。

GSI———绿色雨水基础设施, 主要以观赏性绿色植物为核心,强调绿色环保措施。 在结合LID生物滞留方面, 滞留池表层多选用常年生的陆生植物,利用根茎的净化能力在氨氮、磷素的吸收方面起作用。 但是滤料的层叠一定程度上破坏了植物根茎构成的孔道,无法顺畅的完成氧分供给及水分疏导,易对雨水的下渗起到阻碍影响。

2 滞留池的革新探讨

2.1 CRCT———植物根孔技术

植物根孔是指植物根系或地下根状茎(包括活根和死根)在土壤中形成的管状大孔径能有效改善土壤的孔隙率[5]。土壤大孔隙可快速、远距离和大量的传导土壤水(即形成优先水流)以及溶于土壤水中的养分、盐分、污染物等溶质(即优先迁移,preferential transport)。

watson和Luxmoore发现,虽然土壤大孔隙占土壤孔隙的比例很小(0.32%),但可传导90%的土壤水流通量。 已有研究表明,植物根系对土壤孔隙度及入渗能力有补助作用[6]。 Devitt, Stanley D[7]等就植物根孔对水分入渗能力的补强以Mojave沙漠生态系统为对象研究。 研究证明,土壤中的植物根孔,以大孔形成优势流为主使土壤溶质较快速率向下层移动。 Allaire S E等[8,9]研究了土壤大孔的连续性及弯曲性对溶质转移的影响,模拟发现,连续性大孔连通土壤表面时,在高强度降雨时具有较好的溶质迁移能力;不连通时,对溶质的迁移具有微弱加速作用;孔道的弯曲性对溶质的滞留随降雨历时的增加而增加。 影响降雨下渗滞留溶质的同时,根孔附近土壤微生物群落及根系菌种也受到影响。Crystal S[10]等研究发现,根孔作用对根茎周围微生物群落有间接作用。 植物的根孔成为微生物的繁殖所需氧气的生命通道,伴有根系腐殖质及溶质流通时滞留的微粒物,根系附近微生物繁殖成代生长。

为更好地创造疏导生命线,必要的构造植物根孔是对滞留池的一种提高方式, 其中水分下渗、物质截留、氧分输送都是好的理论点。 将人工湿地的特色与滞留相结构,充分应用植物根系作用,扩大土层孔隙,比对DO值来实现与滞留池内填料的良好结合,达到处理水质的目的。 植物根孔是土壤大孔隙的一个重要类型,活体植物根系在生长过程中与土壤之间形成的孔隙是植物根孔隙概念的进一步拓展[11]。

2.2 CRCT的应用———秸秆模拟

利用秸秆模拟湿地根孔是人工湿地工程中常用的方式。

王为东等[5]以人工填埋秸秆做湿地填料,以白洋淀湿地根孔为原型模拟芦苇根孔系统,能有效去除磷及降解污染物能力。 李晓莎[12]等利用秸秆还田方式考察微生物活性。 研究表明,秸秆还田能明显提高土壤微生物生物量碳和微生物活性,降低呼吸熵。 在0~10 cm土层,秸秆还田结合麦季保护性耕作能显著提高夏玉米田土壤微生物生物量碳和微生物活性,同时降低微生物呼吸熵.而在10~20 cm土层无明显作用, 土壤出现明显的 “上富下贫”现象,微生物活性提高在97.1%。 在种植土层中添加玉米秆,能提高蓄水量,在净化的同时,还可有效改变初期种植土层的孔隙结构,通过构筑根孔和自然根孔之间的过渡和不断更新,降低设施发生堵塞的概率。 于寒等[13]就玉米秸秆的腐解规律及微生物多样性研究也证明,秸秆深埋比秸秆覆盖更能有效改善土壤微生物群落结构。

大量研究证明,秸秆垫层的运用可增强土壤微生物的繁殖总量,能有效改善水质,降低设施发生堵塞概率。

3 结语

LID/GSI传统滞留设施有助雨洪初期控制,可根据填料的筛选及表层植物联合作用改善水质,达到初期雨洪调蓄作用, 但池内填料得不到反冲洗,饱和堵塞现象频发,滤料更新频率较快。

验证CRCT植物根孔作用,可利用根孔功能加速下渗能力,对溶质截留、根系周边微生物活性有显著提升。 秸秆回填及秸秆作垫层模拟植物根孔性征,有利水质净化,微生物活性大幅度提升,池体堵塞概率较低。

利用秸秆垫层模拟植物根孔,是生物滞留设施研究开发的新方向。 为完善植物秸秆作用,应连续考察秸秆功能性,并针对秸秆垫层与传统滤料层的结合,考察整体处理效果。

摘要：LID/GSI技术是应对城市雨洪问题的有效理念和技术体系,多用来研究探讨雨水滞留系统表层植物及下垫面滤料的更新。但同时,滤料的层叠造成滞留池内氧分供应缺失,长期滞留的污染物滤料堵塞、水力水头损失等现象也颇为常见。CRCT(constructed root channel technology)植物根孔技术近年来在农业及水质处理方面的大量试验证明,植物根孔在土壤水分流动及物质截留等方面具有特殊性能,对由填埋植物秸秆作为滞留池填料/介质,结合生物滞留池的特点,对常年雨水的调蓄及水质处理方面有较好的作用。

LID模式 篇3

作为城市排水与防涝系统的有效补充,低影响开发(LID)雨水控制利用系统对提高城市排水防涝标准、保护城市自然水文循环及改善城市水环境意义重大。

本论文以校区设计为基础,根据校区设计特点进行LID适宜性分析,通过SWMM软件搭建水力模型,对传统方案及LID方案进行对比,分析LID设施内部产流量、流量峰值、出流量及峰值削减量的效果。

1 校区特点

校园景观中的低影响开发设计能调节局部气候、提升景观美学价值,并从一定程度上净化污染、调蓄洪涝的作用。将LID技术运用在校园景观规划设计中更适合LID技术在我国的推广。同时高校具有良好的人文环境,高校中的师生具有较高素质,能够尊重并爱护LID设施,同时也能使学生的平日的生活中对低影响开发有所认知,提高师生对环境保护意识。

在校园内实施低影响开发的做法,不仅可为师生提供更加多样化、宜人的活动场地,同时还能让师生在潜移默化中体验可持续发展的生态景观,提升环境保护意识。

针对以上特点,校园试点LID是十分可行的。

2 LID适建性分析

进行适建性区域评价时需考虑的影响因子很多,在深入分析国内外工程经验的基础上,选取了对各LID措施具有共性且影响较大的独立因子[1,2,3](表1)。

根据以上适建性分析,校区的LID设施的布置遵循以上原则布置。

注:土壤类型中A,B,C,D分别代表在完全湿润的条件下具有高、中等、低、很低渗透率的土壤。

3 工程概况

本工程院校位于增城朱村。本项目占地404563.4m2 (约41.6hm2),总建筑面积322908m2,公共绿化用地面积158838m2。校区中央为景观湖及生态湿地,西侧为生活区,东侧为教学区。下垫面主要包括屋顶、绿地、道路、广场和湖体五种类型构成。校区地势坡度为北高南低,且北边有排洪渠,南边有规划河涌,降雨径流主要通过拍摄管网排出至市政管网或规划河涌内。

4 方案设计

4.1 模型构建

采用美国环境保护署(EPA)开发的SWMM模型对校区进行了精细化模型构建。对校区下垫面概化成屋面、道路、绿地、小区内铺装和庭院五种类型。共划分292个汇水子区域,其中庭院50个,屋面48个,小区内铺装80个,绿地80块,道路34条。

对校区的径流模拟,针对不同重现期广州地区降雨情景,分别对不同方案的径流量、径流峰值、径流系数等进行对比分析。其中广州地区实测降雨5年一遇2h及10年一遇24h降雨量分别为96mm及200mm。

4.2 LID方案设计

LID方案:共113个LID设施,面积共为71603.5m2,具体如表2所示。

4.3 模型比对

通过SWMM模型的构建,对比传统方法及设置LID后不同重现期降雨情况下整个校区的径流系数计算结果。

系统的内部产流量主要是景观湖的出流量,5年一遇2h降雨情况下没有出流;10年一遇24h降雨情况下只有传统方案有出流。从表1-3可以看出,传统设计景观湖无法满足10年一遇24h降雨不溢流,而LID方案可使景观湖10年一遇24h降雨不溢流。其中:内部产流量(Internal Outflow)指管网系统通过节点溢流方式流到系统内部的水量;外部出流量(External Outflow)指系统通过管网出口流到外部系统或排放到河道的水量。

整个校区在不同重现期降雨情况下传统方案及LID布置方案流量峰值计算结果见表4。可看出,增加LID设施可有效地减小径流量和流量峰值。LID设施能有效的控制径流量,但LID设施对于较大重现期暴雨仍有一定的减量效果,可以减轻市政排水管网的压力,提高市政管网的承载能力。

5年一遇2h降雨情况下传统管网方案LID布置方案系统总的出流过程(External Outflow)见图1和表5。可看出,LID方案的峰值和出流量明显小于传统管网方案。LID布置方案的出流量比传统管网方案减少36.3%,LID布置方案的峰值比传统管网方案减少38.7%。LID设计方案对于5年一遇2h降雨具有较强的削峰和减量效果。

10年一遇24h降雨情况下传统管网方案和LID布置方案的计算结果见图2和表6。可看出,LID方案的峰值和出流量小于传统管网方案。LID布置方案的出流量比传统管网方案减少41.3%,LID布置方案的峰值比传统管网方案减少38.0%。方案对于10年一遇24h降雨具有较好的削峰和减量效果。

5结束语

通过SWMM模型的构建,对比传统方法及设置LID后不同重现期降雨情况如下。

(1)系统的内部产流量:传统方案设计内部产流量无法满足10年一遇24h降雨不溢流,而LID方案可使内部产流量

(2)流量峰值计算结果:传统方案设计5年一遇2h、10年一遇24h的流量峰值为6.6及2.8,而LID方案5年一遇2h、10年一遇24h的流量峰值为4.1及1.7。可看出LID设施能有效控制径流量,可减轻市政排水管网的压力,提高市政管网的承载能力。

(3)出流量和流量峰值对比:对于5年一遇2h的暴雨,LID布置方案的出流量比传统管网方案减少36.3%,LID布置方案的峰值比传统管网方案减少38.7%。对于10年一遇24h的暴雨,LID布置方案的出流量比传统管网方案减少41.3%,LID布置方案的峰值比传统管网方案减少38.0%。LID设计方案对于10年一遇24h降雨具有较好的削峰和减量效果。

摘要：阐述根据LID的适宜性分析,并根据校区特点进行了LID设计方案。通过使用SWMM的模型模拟分析,从内部产流量、流量峰值、出流量等方面对比传统设计方案及LID设计方案系统,得出结论:在5年一遇2h暴雨强度下LID布置方案的出流量、流量峰值分别比传统管网方案减少36.3%及38.7%。在于10年一遇24h的暴雨强度下,LID布置方案的出流量、流量峰值分别比传统管网方案减少41.3%及38.0%。LID设计方案对于10年一遇24h降雨具有较好的削峰和减量效果。

关键词：低影响开发,校园设计,SWMM模型,LID适宜性

参考文献

[1]Washington State Department of Ecology.Stormwater Management in Western Washington[R].Washington DC:Department of Printing,2005.

[2]Washington State Department of Ecology.Low Impact Development Guidance Manual:A Practical Guide to LID Implementation in Kitsap County[R].Washington DC:Department ofPrinting,2009.

LID模式 篇4

目前,SWMM模型在我国的使用越来越广泛,并取得了一些成果[2,3]。有学者从降雨径流过程和降雨径流总量两个方面来验证SWMM的准确性,所得误差在可接受的范围之内,证明了该模型的实用性[4]。

1 SWMM模型系统

SWMM模型,是一个目前广泛应用于城市暴雨径流水量、水质的模拟以及洪涝灾害预报的模型,用来模拟研究城市的降雨径流和污染物的运动过程,包括地表径流和排水管网中的水流,雨洪调蓄过程以及水质的评价影响。

1.1 子流域的概化

SWMM模型中,一般将一个大的流域分割成若干个子流域,各子流域拥有各自不同的特性,根据特性的不同分别计算其径流过程,并将最后计算的所有子流域的出流加以组合。各子流域可概化三个部分,有洼蓄量的不透水地表A1、无洼蓄量的不透水地表A2以及透水地表A3,见图1。

1.2 地表产流过程

对于不透水的地表,在没有满足初损前,地表不产流,初损满足后,雨水全部参与产流过程。对于透水地面,除了填洼初损外,还包括下渗的损失,SWMM模型中包括Horton模型、Green-Ampt模型和SCS模型3种方法用于下渗量的计算。

1.3 地表汇流过程

该过程是把各子流域的净雨过程转化成出流过程,它是把各子流域作为非线性水库模型,通过联立曼宁方程跟连续性方程来实现的。

1.4 排水系统演算过程

该过程主要包括输送模块和扩展输送模块,通过求解圣维南方程组得出。

式中:W为子区域的宽度,m;n为曼宁粗糙系数;d为水深,m;dp为滞蓄深度,m;S为子区域的坡度,m/m;V为子排水区域总水量,m3;t为时间,s;A为排水区表面积,m2;i*为净雨强度,m/s;Q为出流量,m3/s。

2 研究区域及模拟分析

2.1 区域概况

该区域为陕西省汉中市某镇一住宅商业区,区域东西长750m,南北宽486m,面积36.48hm2,地面高程500m左右,平均坡度5‰,地势平坦。区域地面硬化比例较高,不透水面积所占比例约为75.5%;区域规划的排水体制为分流制,雨水经南北走向的支管道收集至区域下方自西向东的主干管中,最终汇流至镇区干沟河的雨水排放口PFK1,主管道长785m,支管总长3 050m,管道最小埋深1.2m。

2.2 区域管网的概化

整个区域划分为27个排水片区,36个节点,36条管道,1个排放口。具体如图2、图3所示。

2.3 模型参数的确定

该模型所用参数使用2014年两场降雨进行率定,结合研究区域资料统计和特点分析选择Horton公式进行下渗计算。结合研究区域的土壤类型、地表特征,参考SWMM模型用户手册与国内外相关文献[5,6],取最大入渗率f0=76.2mm/h,最小入渗率f∞=3.81mm/h,衰减系数α=2h-1。模型中的地面汇流过程运用非线性水库法,其中的不透水地面的洼蓄量取2mm,透水地面的洼蓄量取5mm,不渗透性粗糙系数取0.015,渗透性粗糙系数取0.10,无洼地蓄水不渗透性取25%,管道粗糙系数取0.013。计算时间步长设置为60s。

2.4 模拟情景设定

该片区可以采用汉中市暴雨强度公式:

式中:Q为平均降雨强度,L/(s·hm2)或mm/min;P为设计降雨重现期,a;t为降雨历时,min。

芝加哥降雨过程线模型在排水系统中的应用结果已经得到很好的证实,张大伟、赵东泉等利用芝加哥降雨过程线对清华大学校园内的一个排水系统进行了模拟运算及分析,取得了良好的效果[6]。现利用芝加哥降雨过程线合成重现期为1、3、5、10a的设计暴雨过程线,其中雨峰系数取0.4,降雨历时取2h。在芝加哥降雨过程线合成的模型中,暴雨重现期P反映了降雨强度的最大值,雨峰系数r决定着降雨强度最大值到来的时间。合成降雨情况见表1。不同重现期下排放口出流过程见图4。

从表1中可以看出随着重现期的增大,设计降雨量、峰值雨强、累计雨量均在增大。从图4中可以看出,随着暴雨重现期的增大,排放口的峰值流量分别为:2.4、4.5、5.4、6.7L/s,经计算重现期为3、5、10a的降雨峰值流量比重现期为一年的峰值流量增加了87.5%、125%、179%,随着重现期的增大雨水峰值流量也随之增加,目前国内排水管网的设计重现期相比欧美以及日本来说都较小,当遇到更大强度的暴雨时,管网有可能因为过载而出现严重的溢流情况,因此设计人员在设计城镇管网时应做到未雨绸缪,采取一些必要的措施来增加雨水的下渗量,降低降雨过程的峰值流量。

2.5 增设下凹式绿的和透水砖等LID措施改善下垫面条件

低影响开发(Low Impact Development,LID)是美国提出的一种雨水管理体系,通过分布式的截留及生物滞留措施,降低不透水性表面的面积,并通过延长径流路径、增加径流时间的措施来实现对径流的储存、入渗以及地下水的补给,改变径流排泄量的大小等,以实现城市雨洪资源化利用及河道生态环境保护功能[7]。

SWMM模型中可以明确模拟常见的几种不同LID控制,其中包括渗渠、生物滞留池、雨桶、连续多孔路面系统以及草洼。添加LID控制时要注意,添加到子汇水面积后,地面的不渗透百分比要改为剩余的不渗透面积百分比除以非LID面积的百分比。下凹式绿地蓄集雨水的能力比普通绿地强很多[8],透水砖也可大大增加硬化路面的透水性,对于雨水能起到很重要的调节作用,有效减小管网的排水压力。

根据该片区的实际情况,采用两种铺设方式进行对比分析。第一种方式在该片区下游及子面积7、8、27、17、26建设下凹式绿地,其余子面积铺设透水砖。第二种方式在该片区上游及子面积1、2、9、13、18建设与第一种方式等面积的下凹式绿地,其余子面积铺设等面积的透水砖。下凹式绿的深度设为0.1m,基于所用地区面积的限制,设计LID子面积约占总面积的25%~35%。铺设透水砖的地区设置透水区域的蓄水深度0.3m,占子面积的20% 左右。其余的参数选择SWMM模拟手册中的典型参考值[9,10]。

3 模拟结果分析

改善下垫面情况,增加下凹式绿地以及透水砖LID控制后,通过SWMM导出的数据合成了不同重现期下排放口雨水流量图,见图5、图6,以及图7不同重现期下采用LID控制后峰值流量削减率曲线。

从图5、图6及图7中可以看出两种布置形式对排放口的雨峰流量均能起到削减的作用,且两种布置形式对雨峰流量大小的削减量大小基本相同;重现期为1、3、5、10a时,削减量分别为47.43%、25.50%、17.64%、10.32%,既随着重现期的增大,削减率逐渐减小。

表2为不同重现期下各布置形式峰值流量发生时间表,从表2中可以看出,虽然两种布置形式对雨峰流量大小的削减率基本相同但是当下凹式绿地布置在下游时及方式一雨峰的到来时间比方式二要晚10min,同时比现状的峰值时间延迟30~40min。所以布置方式一要优于布置方式二。

由此可见,铺设透水砖和建造下凹式绿地可有效控制洪峰流量的大小。从该小城镇来看,基础性设施建设相对落后,仅在主要干道上铺设了雨水管网,随着我国城镇的发展,完善城镇基础型设施建设势在必行,在目前城镇没有高度商业化之前提前规划建造绿地与增加地面透水性显得非常重要。

4 结语

本文针对降雨资料记录较少的小城镇,以陕西某镇为例,采用芝加哥降雨过程线合成不同重现期下的降雨过程,再利用雨洪管理模型(SWMM)模拟分析了增加透水砖铺设面积和建造下凹式绿地相结合的两种LID控制措施对该片区地面径流带来的影响。

对两种不同形式的LID控制措施的布置方式进行了模拟对比。模拟结果表明:采用透水砖以及下凹式绿地的方式改变下垫面情况,可以有效削减降雨峰值流量;在布置面积相同的情况下,在下游布置下凹式绿地的方式与上游布置下凹式绿地的方式对雨峰流量的削减率基本相同,但是下游布置的方式能延缓雨峰到来的时间。

利用SWMM模型可以模拟多种LID控制措施,为城镇管网的优化提供了可视化的指导,本文模拟了两种LID措施相结合的情况,只针对该地区的土壤类型,建筑结构进行模拟,对于其他地区的实用性还要具体问题具体分析。对于不同土壤类型,不同建筑布置方式,改变下垫面条件对改善雨洪的影响需进一步研究。

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.室外排水设计规范(2014版)[S].北京:中国计划出版社,2014.

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