下凹式绿地和透水步道的雨水蓄渗效率研究及SWMM模型模拟——以西北大学长安校区为例

摘要

随着当前城市化进程的加快，城市中气候与下垫面条件出现了明显变化，导致雨水资源大量流失、城市中内涝风险增大等问题显现，为满足城市经济可持续发展的需求，海绵城市低影响开发(Low Impact Development，LID)雨水系统研究与应用相对于传统雨水利用模式正展现出优势。本文从LID雨水源头削减的原理出发，结合西安市降雨特性，提出在城区采取合适的工程或非工程措施控制雨水径流，增加蓄渗比例，对于实现市区雨水资源化、促进水资源良性循环以及降低内涝风险等具有重要意义。
　　目前，西安市城市绿色基础设施雨水蓄渗效率的实例研究并不多见。为了实现雨水资源化利用这一目标，本文以西北大学长安校区作为实验区域，采用场地试验和SWMM模拟相结合的方法展开研究，重点观测下凹式绿地和透水步道的降雨入渗效率和地表产流特征，获取实测蓄渗率数值序列;进而采用SWMM模型模拟方法对实验样区当前下垫面径流水文过程进行分析，通过与假定下凹式绿地取代传统绿地、透水步道取代当前硬化道路的下垫面组合情形进行对比，从而估算出研究区布设下凹式绿地和透水步道所产生的生态效益、社会效益以及经济效益。研究结果表明:当布设下凹式绿地的参数为下凹深度10cm，绿地率为40％时，以及透水步道的参数选为厚度7.5cm，孔隙比0.28的嵌草砖时，在选定面积为4.7ha的研究区域内能够消减地面总径流量88.54m3;在平均雨强为9.69mm/h，降雨量为27.5mm的条件下可减少洪峰流量达原先的10.17％，延迟洪峰出现时间0.16h，从而为西安市同类区域的工程措施建设提供有益参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 技术路线

1．4 研究内容与创新点

第二章 研究区雨水资源利用条件

2．1 研究区自然状况

2．2 西安市雨水利用现状

2．2．1 年降雨量特性分析

2．2．2 月降雨量特性分析

2．2．3 暴雨分布情况

2．3 西安市雨水利用的必要性

2．4 本章小结

第三章 下凹式绿地雨水蓄渗效率分析

3．1 基础理论

3．1．1 水量平衡分析

3．1．2 蓄渗率

3．2 场地试验概况

3．2．1 试验目的

3．2．2 试验装置

3．3 试验参数

3．3．1 设计雨量

3．3．2 关键参数

3．4 试验结果分析

3．4．1 试验前含水率测定

3．4．2 雨水蓄渗特性分析

3．5 本章小结

第四章 透水步道雨水蓄渗效率分析

4．1 场地观测试验

4．1．1 试验目的

4．1．2 试验材料与方法

4．2 产流过程监测

4．2．1 降雨量特征分析

4．2．2 径流系数推算

4．2．3 ’径流系数分析

4．2．4 径流过程分析

4．3 雨水蓄渗特性

4．3．1 蓄渗率

4．3．2 蓄渗过程分析

4．4 本章小结

第五章 雨水蓄渗效率模型模拟

5．1 SWMM模型概述

5．1．1 SWMM模型简介

5．1．2 SWMM模型原理

5．1．3 SWMM模型的适用性分析

5．2 典型样区选择

5．2．1 研究区域现状

5．2．2 雨水管网概化

5．2．3 子汇水区划分

5．2．4 模型参数

5．2．5 SWMM模型生成图

5．3 措施选择与配置

5．3．1 LID措施选择

5．3．2 LID措旋配置

5．3．3 参数率定

5．4 模型模拟

5．4．1 基本数据

5．4．2 结果分析

5．5 本章小结

第六章 雨水蓄渗效益评估

6．1．1 减少径流总量

6．1．2 推迟峰值时间

6．1．3 改善生态环境

6．2 社会效益评估

6．3 经济效益评估

6．3．1 基建费和维护成本

6．3．2 建成后经济收益

6．4 本章小结

第七章 结论与建议

7．1 结论

7．2 不足与建议

参考文献

攻读硕士学位期间取得的科研成果

致谢