海绵城市理念及在城市除涝规划中的研究应用

摘要

随着城镇化的加速，城市下垫面不透水率变大，产汇流条件改变使下渗、洼蓄减少，同时坡面汇流或管道汇流速度加快，雨洪径流量增大;城市的热岛效应使得城市短历时降雨量增加，造成城市内涝频发。住房和城乡建设部2010年对351个城市进行调研结果显示，2008～2010年，全国62％的城市发生过城市内涝，其中内涝灾害超过3次以上的城市有137个，2011年后情况更为严重，城市内涝已成为城市突出问题之一。传统工程设施已经不能从根本上解决城市内涝现状。探求新的解决内涝问题的方法势在必行，将海绵城市理念应用到内涝治理中，通过低影响开发设施改变不透水下垫面的条件，把雨水“留”下来，并实现雨水资源化。论文基于海绵城市理念，将低影响开发措施应用到城市除涝规划中，从源头上控制外排水量，来减轻除涝压力，为城市化快速发展背景下城市的排水除涝提供借鉴。　　论文总结了国内外海绵城市的研究现状、介绍了海绵城市的内涵和“渗、滞、蓄、净、用、排”六字方针对应的建设措施。明确指出低影响开发(LID)作为海绵城市建设的重要途径，可以大大减轻雨水排放对雨水管网的压力。通过对海绵城市构建技术框架以及低影响开发技术进行梳理和总结，对传统的雨洪工程与LID对比分析，明确海绵城市理念在城市除涝规划中的应用方法。　　论文介绍了暴雨洪水管理模型SWMM模型基本原理与结构，因其对城市排水系统具有强大的模拟功能，并内置有LID模块，选用SWMM来构建研究区的降雨径流模型，计算低影响开发设施规模和分析不同规划方式对城市内涝的影响情况。　　论文选取常州经济开发区机厂河片为研究区域，采用传统除涝工程规划方案需新增排涝规模6m3/s，新建闸5座，排涝泵站1座。采用海绵城市理念指导下的规划方式即建设低影响开发设施，设施规模分别为雨水桶10.591hm2、雨水花园57.88hm2、透水铺装49.75hm2、植草浅沟75.853hm2、公园绿地123.3hm2与人工水面26.52hm2。低影响开发措施所得到结果与传统除涝工程规划相比:径流系数减小33.8％、洪峰推迟15分钟、洪峰流量消减率可达25.8％，积水节点减小到10个和超载管段减少到4段，平均积水时间减少0.42h，内涝情况得到较好的控制。

目录

摘要

1．1 研究背景、意义及目的

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

2．1 海绵城市的内涵

2．1．1 涵义、特征、建设途径

2．1．2 低影响开发

2．1．3 海绵城市与低影响开发的相互关系

2．1．4 传统城市与海绵城市对比

2．2 海绵城市建设的技术手段

2．2．1 建设措施

2．2．2 设施选择与规模

2．3 海绵城市理念在城市除涝规划中的应用

2．3．1 城市内涝及解决办法

2．3．2 规划控制目标

2．3．3 规划技术路线及实施策略

2．4 本章小结

3 暴雨洪水管理模型

3．1 模型选择

3．2 模型概述

3．3 模型基本结构

3．3．1 子流域概化

3．3．2 产汇流计算

3．3．3 调蓄计算

3．3．4 管道演算

3．4 LID模块

3．5 本章小结

4．1 规划区基本情况

4．1．1 自然概况与社会经济

4．1．2 河网水系现状

4．1．3 排涝现状

4．1．4 洪涝灾害情况及原因分析

4．1．5 存在问题

4．2 规划范围、目标与标准

4．3 水文分析计算

4．3．1 排涝设计雨量

4．3．2 设计雨型及过程

4．4 传统除涝规划

4．4．1 总体思路

4．4．2 除涝工程规划

4．5 应用海绵城市理念的除涝规划

4．5．1 总体思路

4．5．2 模型构建

4．5．3 设施选择与规模计算

4．6 模拟结果分析

4．6．1 径流控制分析

4．6．2 洪峰控制分析

4．6．3 积水情况分析

4．7 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要科研成果

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