海绵城市建筑小区海绵效果评价研究

发布时间：2020-09-21 16:37

　　近些年来,随着中国城市化进程的加快,许多城区出现规划不合理问题。由于城市建设过程中不透水地面明显增加,河湖水系、天然水面、湿地、绿地等被侵占,导致自然水文过程受到影响,降雨的下渗、滞蓄、净化、蒸发等大大减少,其中绝大多数降水在地表形成径流迅速汇集到不透水地表。一方面使得城区雨季径流总量和峰值流量大大增加,给城市安全、人民生活和财产造成严重威胁,另一方面,在面对日益紧缺的城市供水背景下,雨水资源有效利用水平不高。在此背景下,国家提出了建设海绵城市的要求,即通过用渗、滞、蓄、净、用、排等方式提高新建城区以及老旧区域对雨水的滞留和净化利用能力,解决城市雨水环境、城市雨水利用、水质和水安全等问题。2013年以来,全国各地进行了如火如荼的海绵城市建设和改造,共有30多个城市获得了国家海绵城市试点立项建设。但对于海绵城市效果如何评价,国内目前仍没有统一明确的评价办法。本文主要对海绵城市效果进行研究,主要成果如下:(1)海绵效果评价体系构建及应用。本文在海绵效果评价体系构建时选择德尔菲法和层次分析法,效果评价选择模糊综合评价法。在经过指标的初选和专家复选最终确定了针对北京市的评价指标体系,评价内容包括资源利用、内涝防控、环境改善和工程影响四大方面,共10项评价指标,然后通过专家打分确定权重体系,由结果可知,影响建筑小区海绵效果最大的四项指标分别为雨水调蓄模数、年雨水综合利用率、绿地下凹率和硬化地面透水比率四项,四项权重系数达到0.474。运用模糊综合评价法对北京市双紫小区进行海绵城市效果评价时,在资源利用和内涝防控两方面均为优秀,在环境改善和工程影响两方面均为良好,双紫小区总体评价结果为优秀。(2)径流减控效果评价。为了对径流减控效果进行定量评价,对双紫小区进行SWMM模型模拟。通过真实降雨模拟可知,在中雨强度下经过海绵措施改造后径流总量削减94%,径流峰值削减95%,峰现时间推迟15min;在大雨强度下经过海绵措施改造后径流总量削减94%,径流峰值削减50%,峰现时间推迟5min;在暴雨强度下经过海绵措施改造后径流总量削减73%,径流峰值削减36%,峰现时间推迟0min。由设计降雨模拟可知,海绵措施改造对径流总量削减最明显,其次为峰值流量削减,再次为峰现时间推迟。(3)径流减控效果与海绵措施规模的关系。径流减控效果以年径流总量控制率为评价指标,首先计算双紫小区年径流总量控制率,然后通过芝加哥雨型生成器进行1年一遇、2年一遇和3年一遇(1h、2h、3h)降雨设计,不同设计降雨可模拟得到产流量并计算出径流总量控制率,当某一场设计降雨计算得到的控制率与94.9%最接近时,此设计降雨可作为模型的降雨输入项,即为典型降雨,用于不同工况情景(改变硬化路面透水比率和雨水调蓄模数)研究,最终确定了以透水铺装和调蓄池为主的建筑小区径流减控效果达标标准为:硬化路面透水比率为80%,雨水调蓄模数为0.4%。通过本文的研究,可针对北京市建筑小区海绵城市效果进行评价,为海绵城市建设提供指导。
【学位单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU984.12;TU992
【部分图文】：

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综合效果评价方法的应用很广泛，在安全风险、教育质量、满意度调查等各个方有层次分析法和模糊综合评价法的运用（李欣等，2018；王伟珠，2018；房月华等018）。在水利工程设计阶段，通过这两种方法的运用可对不同设计方案进行比选得优的方案（王斌，2017）。同时，在小型农田水利建设项目的评价方面也采用了层析法（赵江倩等，2014）。此类方法均带有一定的主观性，但运用简单，层次清晰度较高，可定量或者定性的做出评价结果。水文模型的应用也是重要的评价方法，的水文模型包括 SWAT、SWMM、Mike Urban、新安江模型等（Moges B.等，201家科等，2014）。Chapman（2010）对生物滞留槽进行了 SWMM 模拟研究，结果生物滞留槽的径流削减能力达到 50%至 74%。张勤通过 SWMM 对城市小区进行模出经过海绵改造后在径流总量削减上相对改造前提高进一倍。海绵城市建设是解决中国城市建设与自然相悖的一种建设方法，目前国内进行了的海绵建设，体现了政府与人民对海绵项目的支持并际遇期望。但由于中国国内海市建设处于初期，在理论、设计和施工上均有很大问题，本次基于海绵效果和径流效果两方面进行研究，研究成果以期指导未来北京地区的海绵建设，为其他地区的建设效果评价提供参考。

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图 2-2 研究小区雨水流向过程图Fig. 2-2 Study on the flow of rainwater in the community降雨过程监测小区中使用翻斗式雨量计进行降雨总量和降雨过程监测，雨量计安置于位置 29 号楼的屋顶，记录间隔为 5min，也可记录分钟雨量数据。径流过程监测区屋顶系统和道路系统进行径流监测，通过液位计与量水堰的形式进行径过程监测。在两个监测系统的末端都安置了量水堰，并在堰前安装压力式通过在实验室中对量水堰进行堰流公式的拟合，测量出的水位即可得知流水位传感器时间间隔为 5min，数据存储在探头内通过数据线可导出水位堰的堰流关系曲线如下图：

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图 2-2 研究小区雨水流向过程图Fig. 2-2 Study on the flow of rainwater in the community降雨过程监测小区中使用翻斗式雨量计进行降雨总量和降雨过程监测，雨量计安置于置 29 号楼的屋顶，记录间隔为 5min，也可记录分钟雨量数据。径流过程监测区屋顶系统和道路系统进行径流监测，通过液位计与量水堰的形式进行过程监测。在两个监测系统的末端都安置了量水堰，并在堰前安装压力过在实验室中对量水堰进行堰流公式的拟合，测量出的水位即可得知水位传感器时间间隔为 5min，数据存储在探头内通过数据线可导出水位堰的堰流关系曲线如下图：

【参考文献】