基于SWMM模型的低影响开发与效果评估 ——以西北大学长安校园为例

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城市化进程的高速扩张,引发了人地矛盾问题。这破坏了土壤层原有性质与生态稳定,导致了水土流失、洪涝灾害等问题。海绵城市低影响开发理念,能够维持土地开发过程中水文循环机制的稳定,保护生态环境。本文以西北大学长安校园传统建设场地为例,利用SWMM模型构建方法,通过选取绿色屋顶、透水铺装、雨水花园等三种最常见低影响开发设施,模拟构建了三种设施的不同组合方案,分别为方案一(透水铺装+绿色屋顶),方案二(绿色屋顶+雨水花园),方案三(透水铺装+绿色屋顶+雨水花园)。在不同设计降雨量条件下,模拟了场地改造后不同方案的水文调控效果。P=1a条件下:方案一(透水铺装+绿色屋顶)、方案二(绿色屋顶+雨水花园)、方案三(透水铺装+绿色屋顶+雨水花园)的雨水总排放量削减率依次为49.7%,54.3%,65.4%,径流系数削减率依次为27.5%、20.3%、34.4%;洪峰延缓时间依次为9 min、8 min、12 min。P=5a条件下:方案一到方案三的雨水总排放量削减率依次为46.2%,50.8%,59.3%;径流系数削减率依次为26.1%、19.7%、30.4%;洪峰延缓时间依次为7 min、7 min、9 min。P=10a条件下:方案一到方案三的雨水总排放量削减率依次为44.3%,48.0%,55.8%,径流系数削减率依次为24.6%、19.1%、30.1%,洪峰延缓时间依次为2 min、4 min、5 min。可见,随着重现期的增大,同一方案的调控效果依次减弱;同时通过为场地增加低影响开发设施,不同设施组合方案的雨水调控效果均有明显增加,从各方案的比对效果看,方案三(透水铺装+绿色屋顶+雨水花园)对于总排放量和径流系数的削减效果最优。试验结果进一步证实,单个低影响开发设施的降雨径流调控效果略有差异,雨水花园的雨水总排放量控制率效果优于透水铺装,而透水铺装的径流系数削减率效果则优于雨水花园。层次分析法(即AHP法)在多目标、多方案的决策过程中应用广泛,对于上述不同设施组合方案的生态、经济、社会效益评估,通过建立AHP法模型,计算得到各组合方案的效益分析权重值。结果表明:在生态效益方面,方案三(透水铺装+绿色屋顶+雨水花园)为最优解;在经济效益方面,方案一(透水铺装+绿色屋顶)为最优解;在综合效益方面,同样方案三为最优解。该文研究方法和试验结果对于指导城市更新过程中的旧城区海绵化改造、低影响开发设施配置方案比选具有一定参考价值和指导意义。
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