城市暴雨內澇源頭控制技術研究.pdf

1、城市化的快速發(fā)展，改變了城市下墊面的透水性質。加之受全球氣候變化的影響，導致城市發(fā)生突發(fā)性強降雨內澇的幾率增加，影響程度和影響范圍加深，國家公共設施及人民生命財產遭受一定程度的威脅。防止城市暴雨內澇，最根本的措施是從源頭上控制徑流的產生。因此，從根本出發(fā)，開展關于城市暴雨內澇的源頭控制技術研究具有重大的科學意義和實際應用價值。
　　本文在分析城市暴雨內澇的成因及影響因素的基礎上，確定了降雨強度、降雨歷時、滲透系數(shù)及硬化率等指標作為

2、影響積水深度的關鍵參數(shù)，采用理論分析和SWMM模型數(shù)值計算手段研究城市內澇成災的積水深度，提出了低影響開發(fā)(LID)源頭控制措施洼蓄池相應的洼蓄比和洼蓄量等相關設計概念，并開展人工降雨試驗研究城市暴雨內澇積水深度計算理論，再結合工程實例分析在采用LID技術前后研究區(qū)域的徑流對比情況，探明LID技術在城市暴雨內澇源頭控制方面的應用及效果，從而為城市暴雨內澇源頭控制技術提供理論支撐及設計參數(shù)指導。主要研究成果包括如下幾個方面:
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3、、通過理論分析和運用SWMM模型進行數(shù)值模擬計算城市內澇的積水深度，推求出降雨量Q、滲透系數(shù)k、硬化率r與降雨結束時刻的積水深度h之間的擬合公式為h=-0.33(1-r)k+Q。
　　對于單一降雨事件而言，減少匯水區(qū)域內積水深度的有效措施與選用滲透系數(shù)較大的土壤和降低匯水區(qū)域內硬化率，以增加土壤的自然入滲量有關。如當硬化率為0％、滲透系數(shù)為120.4mm/h時，與滲透系數(shù)為0.254mm/h的土壤相比在面對100a一遇的降雨時，積

4、水深度減少了35.866mm;當硬化率為0％、滲透系數(shù)為76.2mm/h時，與硬化率為80％的情況相比在面對100a一遇的降雨時，積水深度減少了28.76mm。
　　2、研究了暴雨內澇源頭控制措施洼蓄池的設計參數(shù)洼蓄比p的取值范圍。
　　定義洼蓄比p為在降雨區(qū)域內擬設計洼蓄池的總蓄水量Qc與原積水量Qj的比值。分析計算出洼蓄池的總蓄水量計算公式Qc=-0.33p(1-r)kA+pQA。并研究了(1)滲透系數(shù)和硬化率為定量，重

5、現(xiàn)期為變量;(2)重現(xiàn)期和硬化率為定量，滲透系數(shù)為變量;(3)滲透系數(shù)和重現(xiàn)期為定量，硬化率為變量等3種情形下洼蓄池設計參數(shù)洼蓄比p的取值。如當滲透系數(shù)為76.2 mm/h、硬化率r分別為0％、20％、40％、60％、80％、100％，在面對100a一遇的降雨時，洼蓄池設計參數(shù)洼蓄比p分別為0.65、0.67、0.69、0.70、0.72、0.73,此時內澇積水深度h'j降至30mm。
　　3、人工降雨試驗研究不同硬化率對內澇積水

6、深度的影響以及采取洼蓄池源頭控制措施對降低積水深度的處理效果。
　　試驗模擬了兩種降雨工況，其降雨均勻度分別為0.981和0.967,平均降雨量分別為109.66mm和87.223mm，對應某市100a一遇和20a一遇的降雨情況。其次，試驗了四種硬化率的下墊面，分別對不同工況的積水深度及滲流情況進行了統(tǒng)計分析。同一工況下，隨著硬化率的遞增，積水深度同時遞增，模擬100a一遇降雨的增幅略大于20a一遇。同時，在改變硬化率的基礎上，增

7、加了低影響開發(fā)措施洼蓄池。采取洼蓄措施后，積水深度都有一定程度的降低。
　　4、實例分析暴雨源頭控制措施對城市內澇積水深度的影響。
　　建立研究區(qū)域SWMM模型，分析其內澇積水深度情況，并針對存在內澇風險的地區(qū)采取下凹式綠地、生物滯留設施以及滲透路面等LID技術源頭控制措施。研究結果表明:采用LID技術后研究區(qū)域綜合徑流系數(shù)從0.669降低到0.298,徑流總量控制率達到70.2％，LID技術在減少流域地表徑流，削減高峰徑流