下垫面结构优化与雨水调蓄技术研究

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如今,城市内涝与水资源短缺已成为举世瞩目的热点,而北京的内涝问题较为突出,急需快捷有效的应对措施。本文选取北京市房地产建设项目的下垫面与雨水调蓄措施为研究对象,通过试验与模拟相结合的方法,对其开展下垫面结构变化和雨水调蓄措施的水文效应研究。研究内容包括:一、通过综合径流系数法,对房建项目下垫面结果变化对综合径流系数影响进行研究,分析下垫面结构限值与下垫面因子对综合径流系数影响。二、根据水量平衡原理,对集雨式绿地雨水蓄渗效果进行研究,分析集雨式绿地的土壤入渗机制、滞洪贡献率、雨水口产流过程、雨水蓄渗效果与雨洪峰值削减效果。三、根据日水量平衡原理,对房建项目中雨水池适宜容积进行研究,建立雨水池容积计算模型。四、通过系统仿真法,结合集雨式绿地雨水蓄渗效果研究结果,对下垫面合理设计结构进行研究,并应用雨水池容积计算模型进行结果验证。  研究结果表明:(1)①当绿地率依次为30%~35%时,若透水铺装占总占地面积比率分别不得小于33%、32%、30%、29%、27%、26%,下凹绿地率分别不得小于93%、89%、96%、92%、99%、95%,则综合径流系数不大于0.5;若透水铺装占总占地面积比率分别不得小于50%、51%、49%、47%、46%、44%,下凹绿地率分别不得小于100%、95%、91%、98%、94%、100%,则综合径流系数不大于0.4。当透水铺装占总占地面积比率分别为40%、39%、38%、37%、36%时,无需建设集雨式绿地,即可满足综合径流系数不大于0.5的需求。②确定综合径流系数,透水铺装占总占地面积最低比率随绿地率增加而减小,改变量比为1.5∶1;确定综合径流系数与绿地率,透水铺装占总占地面积比率随下凹绿地率的减小而增加,改变量比为1∶11。③透水铺装占总占地面积比率、下凹绿地率、绿地率对综合径流系数影响程度为绿地率>透水铺装占总占地面积比率>下凹绿地率,综合径流系数分别随其增大而减小,减小量分别为0.54、0.051与0.675。(2)绿地完全为下凹绿地时,30%绿地率、5cm高雨水口更为合理;绿地不完全为集雨式绿地时,34%绿地率、82%下凹绿地率、5cm高雨水口更为合理。经验证,结果满足规范要求。(3)雨水池容积计算模型为y=417.15+647.29a+159.10b+276.12c+223.98d,y为雨水池适宜容积值,m3,a、b、c、d分别为普通绿地面积、集雨式绿地面积、硬化面积和透水铺装面积,hm2。模型验证结果较好,符合房建项目建设要求,研究方法具有普遍性,研究结果基本可靠,故可投入应用。(4)34%绿地率、82%下凹绿地率时,新建房建项目,透水铺装面积与硬化面积比不得小于1∶1.28,改扩建房建项目,透水铺装面积与硬化面积比不得小于1∶0.38。当硬化地面均为透水铺装时,综合径流系数达到最小值,为0.298。经验证,结果合理,符合要求。  本研究不仅提高了基础数据的精度,研究了下垫面结构变化对综合径流系数影响,提出了满足不同综合径流系数需求时的下垫面结构最小限值,并且在计算分析集雨式绿地时考虑了雨水口高程的影响;建立了土壤入渗累积量计算模型与雨水池容积简易计算模型;提出了从科学研究角度更为严谨,从工程建设角度更为合理的集雨式绿地设计参数与下垫面结构。为科学研究提供了新思考,为工程建设提供了新依据。
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