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基于SWMM模型校园低影响开发雨水系统研究

赵玉华  
【摘要】:为应对愈发严重的城市雨水问题,低影响开发雨水系统研究与应用不断深入,利用暴雨径流模型辅助实现雨水系统科学构建也逐渐成为重要手段。SWMM模型作为一个操作简单、适用范围广的开源模型,受到国内外学者及技术人员的广泛关注。研究发现LID组合径流控制效果优于单项设施,但缺少系统性组合方案优化方法,通过分析单项设施特性,以设施特性为目标等比例分配实现方案优化,为校园低影响开发雨水系统构建提供工程参考。以某高校校园作为研究区域,结合地形地貌,研究区域概化为134个节点、18个出水口和134根管段,采取二级划分,一级划分17个雨水分区,二级划分126个子汇水区域,构建了校园低影响开发雨水系统模型。选取植草沟、生物滞留池、绿色屋顶和透水路面4种典型LID单项设施研究,对比分析不同降雨重现期下4种单项设施径流调控效果。在径流总量控制方面,LID单项设施效果由高到低为透水路面、生物滞留池、绿色屋顶和植草沟,其径流总量削减率分别达到31.50%~35.60%、28.92%~31.21%、11.23%~15.52%和7.36%~10.13%;在径流峰值控制方面,LID单项设施效果由高到低为植草沟、透水路面、生物滞留池和绿色屋顶,径流峰值削减率分别达到31.64%~43.67%、31.14%~31.75%、29.49%~30.28%和10.24%~10.98%;在雨水调蓄方面,LID单项设施效果由高到低为生物滞留池、绿色屋顶、植草沟和透水路面,蓄水量分别达到10.30~15.07mm、5.49~5.95mm、4.17~6.25mm、0.81~3.51mm;在下渗性能方面,LID单项设施效果由高到低为透水路面、生物滞留池、绿色屋顶和植草沟,下渗量分别达到39.29~56.64mm、28.08~43.04mm、26.04~37.46mm和25.63~34.41mm。以径流总量控制效果、径流峰值控制效果、调蓄能力为目标分化为3组方案,每组方案以固定面积比例分配。综合分析,以径流总量控制效果为目标方案效果最好,在不同重现期下径流总量削减率达30.43%~38.75%,高于其他方案6.34%~11.71%;径流峰值削减率达34.83%~39.49%,在重现期20a时效果最佳;蓄水量达6.09~12.21mm,重现期10a后效果最佳;下渗量达35.04~46.80mm,高于其他方案2.62~4.88mm;故选定其为校园低影响开发雨水系统构建方案。以重现期5a为例,低影响开发雨水系统在双峰雨型下蓄水量高于单峰雨型9.40mm,在单峰雨型下渗量高于双峰雨型8.69mm。以2021年9月16日降雨事件为例,探究现存3个易涝点在低影响开发雨水系统下的径流控制效果,3个易涝点所在子汇水区域场次径流总量控制率分别提高13.26%、32.38%、17.40%,低影响开发雨水系统径流控制效果明显,能有效缓解校园内涝现象。


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