基于SWMM模型的秀山縣LID改造雨水徑流模擬分析.pdf

1、傳統(tǒng)城市化建設(shè)加劇了水文循環(huán)，進(jìn)而引發(fā)城市內(nèi)澇頻發(fā)、城市水環(huán)境惡化等問(wèn)題。為解決城市雨洪問(wèn)題，我國(guó)基于低影響開發(fā)(Low Impact Development，LID)理念，并結(jié)合我國(guó)國(guó)情，提出了“海綿城市”建設(shè)構(gòu)想。目前，全國(guó)如火如荼地開展海綿城市建設(shè)，而徑流總量的控制關(guān)系海綿城市建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，對(duì)海綿城市建設(shè)過(guò)程中的雨水徑流過(guò)程進(jìn)行模擬分析，有助于評(píng)估建設(shè)成效，并及時(shí)對(duì)建設(shè)措施進(jìn)行調(diào)整，保障建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。為此，本文選取秀山縣

2、海綿城市建設(shè)區(qū)域?yàn)檠芯繀^(qū)域，以實(shí)時(shí)降雨量和徑流量監(jiān)測(cè)為依據(jù)，利用雨洪管理模型(Storm Water Management Model，SWMM)，對(duì)城市化前后及LID（雨水花園、植草溝和透水鋪裝）改造三種不同用地情景進(jìn)行模擬，分析不同重現(xiàn)期下城市化后的水文變化、排水現(xiàn)狀以及LID改造后的水文特性。
　　主要研究?jī)?nèi)容包括5個(gè)方面:(1)SWMM模型的構(gòu)建與參數(shù)敏感性分析。(2)利用SWMM模擬分析不同重現(xiàn)期下城市化前后的水文特性。

3、(3)研究單項(xiàng)LID措施在不同重現(xiàn)期下的雨洪控制性能，提出單項(xiàng)LID措施效能評(píng)價(jià)方法。(4)利用降雨場(chǎng)次控制率驗(yàn)證現(xiàn)有LID改造方案的可靠性，提出LID設(shè)計(jì)方案優(yōu)化辦法。(5)選取最優(yōu)LID改造方案應(yīng)用于秀山縣研究區(qū)域，并分析評(píng)價(jià)其對(duì)降雨-徑流的影響。
　　本文主要研究結(jié)果如下:
　　1)SWMM模型參數(shù)的靈敏度受降雨條件的影響。在小雨時(shí)，不滲透性粗糙系數(shù)(N-Imp)與不滲透洼地蓄水(S-Imp)對(duì)洪峰徑流與徑流總量都具有

4、靈敏性，且在中、小雨條件下，S-Imp靈敏性最大;在大雨條件下，僅有滲透性粗糙系數(shù)(N-P)對(duì)洪峰流量具有靈敏性;在暴雨條件下，滲透性洼地蓄水(S-P)對(duì)徑流總量開始呈現(xiàn)靈敏性?？傮w上，SWMM參數(shù)對(duì)洪峰流量的靈敏度高于徑流總量。
　　2)研究區(qū)域城市化后，下墊面不滲透性增加50.3％，產(chǎn)流能力增強(qiáng)，徑流流量過(guò)程曲線呈現(xiàn)“高瘦”的特點(diǎn)，且對(duì)降雨強(qiáng)度的靈敏度響應(yīng)強(qiáng)烈;重現(xiàn)期P＞2a時(shí)，子匯水區(qū)域大范圍出現(xiàn)地表徑流過(guò)大的現(xiàn)象，且城市雨

5、水管網(wǎng)有超載、溢流的情況，有必要對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行LID改造。
　　3)不同LID措施種類與規(guī)模尺寸對(duì)雨水徑流的控制效果有所差異。三種LID措施對(duì)降雨徑流的控制效果大小為雨水花園＞植草溝＞透水鋪裝，且透水鋪裝適合規(guī)模大的片區(qū)型改造，雨水花園與植草溝更適合于小區(qū)域的改造。
　　4)現(xiàn)有的LID改造未達(dá)到秀山縣降雨場(chǎng)次控制率為85％的目標(biāo)，針對(duì)性地設(shè)計(jì)LID改造新方案，并利用構(gòu)建的LID措施綜合效能評(píng)價(jià)體系對(duì)設(shè)計(jì)的4種LID組合方案

6、進(jìn)行優(yōu)化，選取最優(yōu)LID改造方案:雨水花園、植草溝和透水鋪裝布局比例分別占研究區(qū)域總面積為1.9％、0.9％和22.8％。
　　5)優(yōu)化后的LID改造可達(dá)到研究區(qū)域年降雨場(chǎng)次控制率為85％的目標(biāo)。但在短歷時(shí)暴雨強(qiáng)度下，LID改造措施對(duì)徑流總量、徑流峰值主要起削減作用，無(wú)法完全消除，若想實(shí)現(xiàn)更佳的雨洪控制效果，還應(yīng)結(jié)合蓄水設(shè)施。
　　本研究利用SWMM模型與降雨場(chǎng)次控制率分析、驗(yàn)證LID改造的水文特性以及對(duì)雨洪控制的可靠性，為