基于SWMM的海绵城市规划研究

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城市化的快速扩张,导致城市中原有的大量透水下垫面转化为不透水硬质下垫面,土地利用的显著改变,破坏城市的水文生态特征,引发城市水污染、城市内涝等城市水生态安全问题。我国绝大多数城市饱受城市内涝所带来的困扰,面对国内严峻的城市内涝形势,国家提出“海绵城市”这一新型城市建设理念,力求从源头上治理与管控降雨径流,恢复城市化前的生态水文特征,减少城市内涝等灾害的发生。如何对城市化区域进行海绵城市化改造,减少短历时暴雨情形下的城市内涝,确定最优方案等是国内外科研学者及政府工作者所关注的现实问题和科学问题。本文将采用美国环保署开发的暴雨径流管理模型(Storm Water Management Model,SWMM),通过其低影响开发措施,如下沉式绿地、绿色屋顶、透水铺装等,对上海市普陀区真光新村进行海绵城市规划研究,主要研究内容及成果如下:(1)利用Arc GIS对上海市真光新村地区进行概化,研究区共划分为48个子汇水区,24个检查井节点、2个排放口及24条排水管道,解析研究区下垫面属性数据,快速构建出上海市真光新村SWMM模型。(2)采用修正Morris筛选法对未率定的研究区SWMM模型参数进行参数敏感性分析。在不同重现期设计暴雨情景下,参数以10%的固定步长为扰动幅度,得到各参数对研究区排放口处径流峰值及最大平均流量的敏感性影响。并在此基础上,利用“2018·08·02”场、“2018·08·12”场与“2018·08·16”场的三场实测降雨,基于综合径流系数法对研究区进行参数率定,得到能够反映出区域实际水文状况的准确参数。(3)在不同重现期、不同城市化水平等情景下,对研究区进行降雨径流分析,得到区域地表径流生成情况,排水管网系统运行负荷概况。构建多组不同低影响开发措施的真光新村海绵城市SWMM模型,运行并分析各组模型的雨洪控制效果。(4)从经济成本、径流水量控制效果、景观美化程度等方面进行考察,采用定量与定性相结合的手段,构建多目标最优策略模型体系。通过对已构建的多组研究区海绵城市规划方案,进行分析评价可得,植草沟、生物滞留池、透水铺装、绿色屋顶这四种低影响开发组合措施,所构建的上海市真光新村海绵城市规划方案,其综合评价效果最好,为研究区最优海绵城市规划方案。
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