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海绵城市背景下调蓄池水质调控规则研究

王天舒  
【摘要】:随着城市化的快速发展,城市降雨径流引起的水环境问题己成为当前城市发展的关键影响因素,海绵城市建设正是这种背景下提出的,对缓解城市内涝有良好的效果,其中调蓄池对于新建雨水系统或改造现有排水系统都有较高的经济效益和实用性,但基于控制面源污染调蓄池运行规则的研究成果尚不多见。因此,本文以西安市皂河水文分区为研究对象,并搭建S WMM模型,采用不同重现期设计降雨的径流系数法进行验证。再结合海绵城市中调蓄池的功能与使用条件,建立系统目标,通过比较不同强度降雨条件下的模拟运行效果,拟定了调蓄池调控水质的运行规则,并用实际降雨资料校验规则的调控效果。主要研究结论如下:(1)对调蓄系统中调蓄池调蓄的汇水区域、管网结构以及内涝点进行概化,分析调蓄系统视图。再利用ArcGIS软件对研究区域的子汇水分区以及雨水管网进行合理概化,得下垫面分布图、排水管网概化图以及土地利用分布图,统计整理研究区域内各确定性参数,基于实测资料搭建SWMM模型,采用径流系数法校验变异系数分别为4.71%、4.27%、2.79%,满足±5%要求,搭建模型具有可靠性。(2)结合海绵城市中调蓄池设施的功能性及运行效果,从城市建设整体出发,分析调蓄池合理运行的规则方法。确定系统需求,以雨水径流污染物削减率为主要目标,选取进水口水位变化速率为控制变量,形成运行水位与进水闸开闭的调控关系,达到调蓄削污的目的,建立调蓄池运行规则模型。(3)选择位于南大明宫的地下调蓄库为典型设计,模拟不同降雨强度下调蓄池的运行对于城市径流量和水质的影响,发现当降雨重现期在两年以上时区域发生溢流现象,重现期越大溢流比例越大,节点溢流时数越长,最终确定在降雨重新期为两年以下时,以雨水径流污染物削减率为主要调控目标,确定调蓄池运行规则为调蓄池进水口节点水位上升速率达到0.5cm/min时,开启闸门调蓄。利用三场实测降雨以及长序列降雨事件,验证调蓄池规则对于城市雨水径流污染物的削减效果,雨水径流污染物削减率达到3 0%以上,对实际工程中治污设施的设计提供参考。


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