基于SWMM模型城市小区LID措施的雨洪控制效果模拟

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近些年伴随着我国城市化的大规模发展,城市中的人口越来越密集和不透水面积占比越来越高。大量城市人口的增加使得城市的需水量和污水量也急剧增加,大量的不透水下垫面,严重阻碍了降雨下渗,使之大量降雨形成地表径流,造成大量雨水资源的流失同时还可能引发城市的洪涝危害;通过开采地下水满足来城市巨大的需水量,但雨水不能自然回渗补充地下水,导致地下水位下降资源日渐枯竭,进一步加重了城市供需水和雨水资源浪费的矛盾。低影响开发措施(Low Impact Development,LID)具有减少雨水排出量,削减洪峰的能力,可以有效地减少城市径流,对城市防洪、改善和保护生态环境等具有重要作用。通过SWMM(Storm Water Management Model)模型模拟不同降雨强度下LID措施的雨洪控制效果可以节省对措施效果的实际监测;在开发场地前利用模型模拟规划后的LID措施,提前了解其实施后雨洪控制效果,并根据相关规定和指标调整措施工程量,减少项目开发建设的盲目性,可为类似房地产项目的设计规划提供参考。本文选择位于怀柔区东南部的某住房用地项目作为研究区,依据其自然概况和实际建设情况建立SWMM模型及相关措施参数。依据国内相关规范和政策,选择重现期3年一遇、重现期5年一遇、重现期10年一遇和重现期20年一遇的2h短历时降雨数据,并建立研究区的SWMM模型。根据LID措施的特性及研究区实际情况,选择房地产项目中常用的绿色屋顶、透水铺装、雨水花园和下凹式绿地4项措施,通过SWMM模型模拟开发前、开发后无措施、使用单一措施和使用雨水集蓄利用措施四种情景的结果,从入渗量、径流量、洪峰流量和蓄水量对比分析,得出以下结论:(1)使用单一LID措施时,各项措施的雨洪控制效果随雨强的增加而减弱,四项措施中透水铺装和绿色屋顶的雨洪控制效果较好。雨强较小时绿色屋顶削减洪峰流量的效果优于下凹式绿地,雨强较大时下凹式绿地削减洪峰流量的效果优于绿色屋顶。绿色屋顶和透水铺装减少降雨外排、增加蓄水量的效果较好,雨强小时绿色屋顶减少降雨外排的效果优于透水铺装,雨强大时透水铺装的效果优于绿色屋顶。(2)使用单一措施的雨洪控制效果有限,使用雨水集蓄利用措施的雨洪控制效果比单一措施的效果好,且实现了开发后使用LID措施使研究区水文特征恢复开发前的目标。使用雨水调蓄措施后增加入渗和削减洪峰流量的效果随雨强增大而增加,减少地表径流的效果随雨强增加呈现减小的趋势。(3)本文使用SWMM对研究区进行水文特征模拟,具有实用性和便捷性,结果证明使用雨水集蓄利用措施效果优于普通开发模式,对类似项目开发规划具有一定参考价值。综上,合理的使用LID措施及其组合可以有效减少降雨径流,削减洪峰流量,基本实现研究区开发前后水文特性维持不变的开发目标,把开发建设对该区域内水文特性不良影响降到最低。
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