LID径流调控效果对降雨雨型的响应规律研究

发布时间：2020-04-01 19:44

【摘要】：目前全国已有30个城市进行海绵城市试点建设,但大部分试点区内LID径流调控效果对降雨雨型响应规律尚未得到全面的分析。本文以西咸新区海绵城市的降雨径流为研究对象,搭建海绵城市试验平台水工模型,模拟不同降雨条件下LID措施对径流调控效果的影响规律,得出初步结论。然后合理地概化该研究区域,构建SWMM模型,接着根据实际测量的结果,进行率定以及验证,用来模拟不同地重现期(P=1、P=5、P=20以及P=50)、不同降雨历时(t=1h、t=5h)和不同峰值比例(单峰0.2、单峰0.8以及双峰0.5)设计降雨条件下LID措施不同初始饱和度的降雨径流,并得出降雨雨型对LID措施调控下径流量的影响规律。利用GAST模型构建西咸新区海绵城市重点区域二维数值模拟计算区域。计算得出不同降雨条件下内涝点位置,面积,水深等数据。通过数值模拟计算不同降雨条件下LID措施对降雨径流的调控效果。然后使用Mat Lab软件对内涝点的位置,面积及水深做可视化处理,直观的显示内涝的分布与变化情况,进一步验证SWMM模型模拟结果规律。研究取得的主要结论如下:(1)易涝区域如秦皇大道两侧进行LID改造前积水严重,降雨结束后仍存在大量积水。改造为LID措施后,雨水全部流入了道路两旁的生物滞留设施中,路面积水已完全消除。可见LID措施建成后对一定程度的城市内涝治理效果明显;在LID措施改造过程中,会将道路两边的绿化带挖低从而形成一定的蓄水空间,雨水汇入并实现调蓄效果。可见LID措施在改造过程中也会降低易涝点的积水程度,观测发现最大积水面积可减少33.7%;在未进行LID措施改造的区域,两场暴雨形成了相近程度的内涝积水,证实了海绵城市建设能够通过合理调控降雨径流来有效缓解一定程度的内涝积水,可见LID措施在解决城市内涝问题方面具有一定应用价值。(2)相同雨峰位置,降雨历时越长径流量越大,重现期越长径流量越大,径流总量控制率就越低;重现期为50年一遇的降雨径流控制率在50%左右,对一年一遇的降雨径流控制率高达96%。相同降雨历时相同重现期,后峰降雨的径流量最大,控制率最低。双峰降雨的径流量最小,控制率最高。这种模拟条件下LID措施对双峰降雨的控制效果最好。此趋势随着重现期的增加,效果越来越明显。(3)相同雨峰位置,降雨历时越长峰值流量越大,重现期越长峰值流量越大;在相同重现期下,单峰降雨长历时降雨峰值比短历时降雨峰值高,而双峰降雨长历时降雨比短历时降雨峰值低。对比p=5和p=50的不同雨型径流过程图,后峰单峰降雨的降雨峰值普遍超过了前峰单峰降雨和双峰降雨一倍左右,前峰降雨和双峰降雨的峰值流量差距不大。p=50时长历时降雨前峰峰值略高。说明此时LID措施对双峰降雨的削峰效果最好。而p=5时LID措施对短历时前峰降雨的削峰效果最好。综合看来,LID措施对雨峰位置靠后的降雨削峰效果不明显。(4)短历时降雨饱和状态下的的径流量明显高于半饱和状态下的的径流量,大大高于非饱和状态下的径流量。相同雨峰位置下,随着重现期的增加,短历时降雨径流量的增幅逐渐减小,以r=0.2为例,饱和状态相比非饱和状态的增幅分别为122%,52%和34%;而长历时降雨饱和状态下的的径流量增幅较短历时小,分别为79%,35%和24%,即饱和状态下的LID措施对长历时降雨径流控制效果更明显。随着重现期的增大增幅越低,即初始饱和程度对重现期大的降雨径流控制变化不明显。当LID措施处于不饱和状态,前峰降雨比后峰降雨的径流量普遍稍小一些,而当LID措施处于半饱和状态以及完全饱和状态时,前峰降雨比后峰降雨及双峰的径流量普遍大一些,对后峰降雨的径流控制效果最好,这是由于在半饱和状态以及完全饱和状态下,后峰降雨为雨水的渗透消纳提供了时间。而前峰降雨到来时降雨峰值很快来临,处在LID措施中的雨水来不及渗透消纳。因此半饱和状态以及完全饱和状态时,LID措施对前峰降雨的径流调控效果较差。
【图文】：

汇水子区,汇水区,流模型,综合处理

图 1-1 SWMM 模型的组成Fig. 1-1 Composition of SWMM model流模型 SWMM 模型中是由一块块的微小的汇水区域组成，本文在模域，然后根据不同的汇水子区域各自的特点，把其分开来进行径水子区域的结果进行综合处理0。汇水子区域的概化示意如下图

示意图,汇水区,概化,汇水子区

图 1-1 SWMM 模型的组成Fig. 1-1 Composition of SWMM model流模型SWMM 模型中是由一块块的微小的汇水区域组成，本文在模，，然后根据不同的汇水子区域各自的特点，把其分开来进行径子区域的结果进行综合处理0。汇水子区域的概化示意如下
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU992

【参考文献】