【摘要】：隨著城市化進程的加快,“城市病”逐漸突顯。全球氣候的變化導致極端天氣頻發(fā),伴隨著大雨之后的地表徑流系數(shù)、徑流總量和洪峰流量的顯著增加,城市人文、生態(tài)均受到嚴重威脅。探討城市雨水問題,運用科學方法,實現(xiàn)城市雨水的有效管理、循環(huán)利用以及城市的可持續(xù)發(fā)展顯得尤為重要。近年來,低影響開發(fā)(LID)理念在城市雨水管理過程中深入人心,城市系統(tǒng)的LID改造,是解決城市化帶來的一系列問題,實現(xiàn)城市的“海綿化”發(fā)展的關鍵所在。本文在借鑒前人研究成果的基礎上,選取徐州市三八河流域作為場地規(guī)劃區(qū),借助暴雨洪水管理模型(SWMM),模擬城市現(xiàn)狀條件下降雨-徑流特征,運用模型中嵌套的LID措施,模擬LID措施對徑流的調(diào)控效果。為提升城市雨水管理水平、深化城市雨水的資源化利用,構建宜居-景觀-生態(tài)城市提供技術支持。主要研究成果如下:1)基于ArcGIS軟件平臺,提取SWMM模型參數(shù),構建SWMM模型,以綜合徑流系數(shù)為參照,率定與驗證SWMM模型參數(shù),使模型滿足該流域?qū)嶋H情況,達到模型運行的適用性與合理性。2)基于SWMM模型模擬研究區(qū)在不同降雨、不同下墊面情景下的水文循環(huán)參數(shù)及排水管網(wǎng)參數(shù)的量變與空間變化過程。結果顯示:(1)隨著降雨重現(xiàn)期的增加,地表徑流、徑流系數(shù)等均呈增加趨勢(增加49.03mm、0.185),排水管網(wǎng)節(jié)點與管道內(nèi)部的超載、溢流以及水位等參數(shù)的時數(shù)與流速、流量增加明顯。(2)在相同降雨情景下,隨著下墊面不透水率的提高,地表徑流增加19.35%,徑流系數(shù)增加0.08;排水節(jié)點與管道的超載與溢流現(xiàn)象加重。(3)空間上,高徑流系數(shù)、超載與溢流的排水管網(wǎng)多分布在不透水率高的流域,即三八河上游流域。可見,流域不透水面積率的提高,城市排水系統(tǒng)對小、中雨事件具有一定的防洪排澇能力,對大暴雨產(chǎn)生的雨洪無法安全、及時、有效的排泄與管理。3)城市雨水管理的核心在于城市水循環(huán)的修復,通過LID不同措施的布設,改善降雨-徑流-下滲-蓄水的比例,實現(xiàn)城市雨水回歸自然。基于SWMM模型模擬LID的水文效應的結果顯示:(1)單個LID措施對地表徑流的削減率自P=0.5a的5.61%降低到P=20a的2%左右;排水管網(wǎng)節(jié)點的超載與溢流的數(shù)量、時數(shù)與流量減少,對溢流總量的調(diào)控率高達78.01%(P=0.5a),隨著重現(xiàn)期的增加,調(diào)控率降低至13.51%左右。(2)在滲透鋪裝、綠色屋頂以及生物滯留網(wǎng)格的綜合調(diào)控下,整體徑流系數(shù)減小0.037,地表蓄水增加3.581mm,地表徑流減少3.225mm�？梢�,LID措施對城市雨水具有調(diào)控作用,可減少地表徑流,緩解城市排水管網(wǎng)壓力。但是對暴雨徑流的調(diào)控效果不佳,故單純依靠LID措施尚不可很好的解決城市雨水管理問題。4)城市作為流域的節(jié)點,想要合理化解城市雨水問題,需要從流域角度出發(fā),統(tǒng)籌考慮流域點-線-面多個層面,實現(xiàn)城市的“海綿化”發(fā)展。結果表明:(1)上游流域的LID改造對整個流域的影響大于下游流域,蓄水量與下滲量明顯增加,徑流系數(shù)減少0.4-0.5,下游流域的徑流系數(shù)減少0.01-0.1,并且減輕排水管網(wǎng)的排水負荷。(2)廣場、新、舊小區(qū)的LID改造規(guī)劃,使得徑流系數(shù)分別由0.781、0.377、0.641降低到0.175、0.157、0.287;峰值流量降低到0.08、0.04、0.07 m3/s。可見,因地制宜,合理布設LID措施與比例,可以很好的還原城市自然特征,緩解城市地表徑流,給人們營造了一個美觀-宜居-綠色的環(huán)境。
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【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU992;TV213.9

【參考文獻】

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本文編號：2380158