伴随着城市发展,城市显得更加拥挤,城市中土地使用也越来越频繁,各种屋面、路面等硬化面积增多,产生更多的地表径流,引起城市内涝。另一方面,地表径流中也包含着许多对人类产生身体危害的污染物,如重金属、有机物、淤泥等,这些污染物掺杂在地表径流中并进入大自然,导致水体恶化、城市面源污染加剧。生态雨水系统是指在不改变生态环境自然发展的规律下,结合自然生态环境与人工排水措施,强调优先利用绿色设施,使城市各方面对雨水的收集、利用达到资源最大值,并且维持着城市雨水资源循环利用的一种全新城市雨水管理办法。本课题结合齐河县实际情况,运用SWMM模型模拟德州市齐河县齐鲁高新区生态雨水系统的规划,解决其由于黄河河水倒灌、溃堤等风险造成的城市内涝问题和大量工业用地造成的面源污染问题。本论文首先对齐河县齐鲁高新区进行分析,主要分析其综合现状、降雨规律、区域的水平衡关系及降雨污染物的浓度,得到部分基础数据;以SWMM雨水管理模型为的基础结合得到基础数据对齐鲁高新区进行模型构建,主要研究其排水系统的概化及相关水文水力参数的选取;其次对构建的模型进行传统管网分析,分析之前对其中的水文水力参数进行敏感性分析并率定,得到参数率定后的模型并进行模拟,分析模拟结果;根据模拟结果,确定对齐鲁高新区采用生态雨水系统,主要通过现场实验研究下凹式绿地、绿色屋顶、透水铺装在水质和水量上的截流效果;最终将现场实验的所得到结果带入原SWMM模型,按照模型规律构建齐鲁高新区生态雨水系统SWMM模型并进行模拟,模拟结果与传统管网想比较,得到其在齐鲁高新区构建生态雨水系统的必要性。通过以上研究内容,可以到以下结论:(1)齐河县多年平均降雨量668.4mm,年均蒸发量为1987.7mm,降雨量主要分布在4~10月,占年总降雨量的92.15%,其中6~9月(夏季)最多,占全年降雨量的61.21%齐鲁高新区自然雨水中COD、TP、TN满足地表水Ⅴ类标准,SS满足城镇污水三级标准。(2)在济南市暴雨强度公式的基础上,合成齐鲁高新区芝加哥雨型降雨过程线。在2h的降雨历时中,45~50min会出现峰值降雨强度,并且伴随着重现期增大,降雨强度越大。根据相关参考文献和资料,透水区曼宁粗糙系数取0.25,不透水区曼宁粗糙系数取0.012;透水区洼蓄量取6.5mm,不透水区洼蓄量取3.5mm;霍顿(Horton)最大下渗率取76.2 mm/h,最小下渗率取3.18 mm/h,下渗衰减常数2.75;管道的曼宁粗糙系数取0.013。(3)结合Morris筛选法和径流系数法对齐鲁高新区SWMM模型水文水力参数进行率定,得到水文水力参数校准集在5年一遇的降雨序列下通过SWMM模型输出的径流系数为0.661,满足齐鲁高新区径流系数范围(0.5~0.7)。并选取重现期为2年一遇和10年一遇降雨作为降雨序列带入SWMM模型进行验证,径流系数为0.625和0.686,均满足规范要求。(4)以重现期为1年一遇、2年一遇、3年一遇、5年一遇和10年一遇合成的芝加哥降雨过程线作为时间序列带入雨量计,降雨历时取2h,对参数校准后的高新区雨水管网进行SWMM模拟。结果表明在1年重现期下,总共有9个节点超载;9个节点发生洪流,发生时间基本是在01:00左右,与降雨峰值出现的时间相近;有9条管段存在管渠超载情况。(5)通过实验装置模拟下凹式绿地系统,重现期较小时,不存在出水地表径流;COD平均去除率为48.60%,SS平均去除率为63.17%,TN平均去除率为45.06%,TP平均去除率为54.19%。以建成的绿色屋顶作为实验对象,在小雨、中雨降雨情形下,基本不产生雨水的溢流;COD平均去除率为90.21%,SS平均去除率为69.27%,TN平均去除率为27.61%,TP平均去除率为92.68%。通过实验装置模拟透水铺装系统,重现期较小时,不存在出水地表径流;COD平均去除率为56.12%,SS平均去除率为55.17%,TN平均去除率为46.35%,TP平均去除率为51.78%。(6)通过下凹式绿地、绿色屋顶及透水铺装相结合方式,对齐鲁高新区进行生态雨水系统规划。模拟结果表明,在低重现期下,生态雨水系统规划后,规划区基本不存在地表径流;可以延缓径流产生15~30min,延后峰值流量出现时间为5~14min,平均径流总量削减率为85%,平均径流峰值削减率为87%,且在低重现期下,不存在管网超载情,高重现期下,超载情况均不严重。