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基于LID的城市化区域雨水排水系统规划方法研究

陈彦熹  
【摘要】:城市化的快速发展,扰乱了区域原有的水文循环过程,使城市化区域的雨洪灾害增多,近年来许多城市都发生了严重的城市内涝灾害,使城市部分功能瘫痪、生命财产损失惨重。本研究针对我国北方城市的降雨特征和城市化区域的特点,建立基于低影响开发(Low impact development,LID)的城市化区域可持续雨水排水系统规划框架,并在研究区域内进行雨水管理措施的布局规划研究。 首先,将雨水管理理念融合到城市区域规划中,建立城市化可持续雨水排水系统的规划原则、规划步骤和规划框架。本研究使用美国环保署(USEPA)开发的SUSTAIN模型作为区域雨水管理措施规划布局的辅助工具,结合规划框架对城市化区域的雨水排水系统进行规划布局和方案决策。 本研究以天津某大学教学生活区为研究区域,对研究区域的降雨特征和径流特征进行监测和分析。分析结果表明,研究区域近年来每年发生大雨、暴雨和大暴雨的概率之和约为19.5%,在发生这类降雨事件时一般会发生不同程度的内涝。本研究监测的降雨径流中的COD、NH3-N、TP和SS的场次平均浓度(EMC)均高于相关地表水体水质标准规定的水质要求,会对受纳水体造成严重危害。 分析总结BMP数据库中几类应用成熟的雨水管理措施的径流控制能力,将措施分为就地拦截/处理措施、径流过程处理措施和区域储存/处理措施3大类,根据雨水排水系统规划原则建立措施初选原则,初选LID和BMP措施。然后,建立了基于层次分析法和Monte Carlo模拟的雨水管理措施分类评估体系,对评估指标建立措施表现方程,计算准则的权重分布,再通过集结方法计算措施的综合评分分布。最终,确定绿屋顶、雨水罐、植物过滤带、生物蓄留池作为LID措施,湿式滞留池作为BMP措施进行下一步布局规划。 收集和分析研究区域的基础资料,建立基于SUSTAIN的LID和BMP措施布局与径流模拟模型。对研究区域内的LID和BMP措施进行组合布局设计并建立了4个情景方案,对这4个情景方案的径流过程和径流控制功效进行模拟和评价。模拟分析结果表明,组合布局对径流量和污染物的控制效果要优于单独布局,特别是在汇水区末端建设大型BMP措施的组合方案是效果最佳的布局方案。结合研究区域的径流特点和控制目标对优选方案进行优化,得到成本-效益最优的LID和BMP措施布局方案。


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