GIS与SWMM模型在下凹式绿地优化设计中的应用研究

发布时间：2017-08-02 22:26

  本文关键词：GIS与SWMM模型在下凹式绿地优化设计中的应用研究

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【摘要】：伴随着我国高速的城市化进程,城市不透水表面的面积迅速扩展,城市中的草地、湿地等不断的减少,改变了自然地表对雨水径流的自然调蓄能力,城市雨水径流量不断增大,导致城市内涝的频发。通过海绵城市的实施与建设,改善城市地表的调蓄能力,使城市开发后的水文特征与开发前的水文特征相接近,缓解城市内涝、削减城市地表雨水径流量、降低径流污染负荷已成为目前国内外的研究热点。在海绵城市理念的指导下,本文以大理海东新区为研究区,分析并设计得到研究区内城市“海绵体”——下凹式绿地的设计参数,根据当地雨量数据和模型推荐参数数据,得到研究区的模型参数数值,并利用由美国环保署开发的暴雨管理模型(SWMM)对研究区内的下凹式绿地对径流的控制作用进行模拟和分析。论文研究内容和成果如下:(1)利用GIS技术,基于研究区DEM数据、排水管网数据、土地利用规划数据,对排水区和排水管网进行了概化。研究区共概化为141个子汇水单元,127段管段,22个排放口,128个管网节点,在此基础上构建研究区SWMM模型;(2)以研究区土地利用数据、土壤数据、城市绿地系统数据、气象数据为基础,利用控制变量法求算得到每个子汇水单元中下凹式绿地的设计参数。并且从下凹式绿地植物选择、下凹式绿地竖向设计、下凹式绿地和雨水管道的连接方式等方面进行了下凹式绿地的优化,得出符合实际情况的绿地下凹参数。(3)在SWMM模型中,进行雨量设计时,利用下关地区的暴雨强度公式,在不同降雨重现期(P=0.25,P=0.5,P=1,P=2,P=5)和不同雨型(r=0.286,r=0.5,r=0.7),降雨历时为1小时的情况下进行雨量设计,并利用芝加哥雨型对降雨进行时程分配,得出研究区降雨模拟过程线。(4)在SWMM模型中,设计了不同降雨强度和相同降雨量两种情景来模拟分析普通绿地和下凹式绿地对雨水径流的控制作用,得到如下结论:在暴雨重现期p=0.25a,降雨历时为1小时的条件下,在海东新区内下凹式绿地对城市雨水径流总量的控制率达到约85.85%。在暴雨重现期p=0.5a,降雨历时为1小时的条件下,在海东新区内下凹式绿地对城市雨水径流总量的控制率达到约87.53%。在暴雨重现期p=1a,降雨历时为1小时的条件下,在海东新区内下凹式绿地对城市雨水径流总量的控制率达到约85.77%;在暴雨重现期p=2a,降雨历时为1小时的条件下,在海东新区内下凹式绿地对城市雨水径流总量的控制率达到约87.2%;在暴雨重现期p=5a,降雨历时为1小时的条件下,在海东新区内下凹式绿地对城市雨水径流总量的控制率达到约86.46%。当在暴雨重现期P=1,降雨历时为1h时,下凹式绿地可以将管段中最大径流量出现的时间推迟5min~10min。在三种不同雨型的条件下,下凹式绿地对中峰型降雨的雨水径流削弱作用最弱,在雨水排放口处,中峰型降雨的高峰径流量是最大的。前峰型降雨和后峰型降雨的径流量差别不大,具体来说,雨峰位置r越靠近中间位置时径流量越大,反之越小。当在降雨总量相同的前提下,中峰型的降雨更容易导致城市内涝的发生。
【关键词】：海绵城市 下凹式绿地 SWMM 降雨重现期 雨型
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P208;TU992
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 研究背景和意义10-12
• 1.2 国内外研究进展综述12-17
• 1.2.1 低影响开发与海绵城市概述12-14
• 1.2.2 城市雨水管理与利用的发展14
• 1.2.3 海绵城市与下凹式绿地研究进展14-17
• 1.3 研究内容和技术路线17-19
• 1.3.1 研究内容17-18
• 1.3.2 技术路线18-19
• 第2章 研究区概况19-27
• 2.1 地理位置19
• 2.2 地形地貌19-20
• 2.3 气候气象20-21
• 2.4 河流水系21-22
• 2.5 植被土壤22-23
• 2.6 海东新区规划概况23-27
• 2.6.1 新区现状地形特征24
• 2.6.2 道路建设情况24-25
• 2.6.3 新区空间结构25-27
• 第3章 数据收集与处理27-32
• 3.1 土地利用数据27-28
• 3.2 绿地系统规划数据28-29
• 3.3 数字高程模型29
• 3.4 土壤类型数据29-30
• 3.5 雨水管网数据30-32
• 第4章 下凹式绿地系统优化设计32-65
• 4.1 下凹式绿地参数计算33-45
• 4.2 下凹式绿地优化设计45-48
• 4.3 研究区模型构建48-65
• 4.3.1 排水系统概化50-58
• 4.3.2 基于Hydrology的汇水区划分58-62
• 4.3.3 建立模型62-63
• 4.3.4 模型参数确定63-64
• 4.3.5 模型验证64-65
• 第5章 下凹式绿地对城市径流的影响分析65-81
• 5.1 不同降雨强度下的城市径流分析65-75
• 5.1.1 雨量的设计65-67
• 5.1.2 模拟结果及分析67-75
• 5.2 相同降雨量不同雨型下的城市径流分析75-81
• 5.2.1 雨型设计75-76
• 5.2.2 模拟结果及分析76-81
• 第6章 结论与展望81-83
• 6.1 研究结论81-82
• 6.2 展望82-83
• 参考文献83-87
• 附录A:图目录87-89
• 附录B:表目录89-90
• 攻读学位期间发表的学术论文和研究成果90-91
• 致谢91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：611545