4期专刊 | 海绵城市建设的理论研究与实践

专刊主编

任南琪

任南琪，1959年3月生，工学博士，教授/博导，中国工程院院士，长江学者奖励计划特聘教授，国家杰出青年科学基金获得者。现为城市水资源与水环境国家重点实验室主任，“城市水质转化规律与保障技术”国家创新研究群体带头人。兼任国务院住房城乡建设部海绵城市建设技术指导专家委员会主任委员，国务院学位委员会学科评议组成员，教育部资源环境与地球科学部委员，国际水协会（IWA）Fellow，教育部环境类专业指导委员会副主任委员，中国环境科学学会副理事长，中国能源学会副会长，中国土木工程学会常务理事等。

主要从事城市水资源与水环境改善对策，污水生物处理工艺、技术与设备，废物资源化及能源化理论与技术，环境微生物系统生物学与生态学等方面研究。主持国家和省部级项目23项。获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖2项、省部级奖12项，全国创新争先奖状，全国模范教师，何梁何利基金科学与技术进步奖1项，著作12部，发表论文SCI收录600余篇，授权国家发明专利61项。曾入选国家“百千万人才工程”一、二层次，教育部“跨世纪优秀人才培养计划基金”获得者，香港裘磋基金获得者，享受国务院特殊津贴。

张辰

张辰，全国工程勘察设计大师，上海市政工程设计研究总院总工程师，住建部科技委城镇水务专业委员会副主任兼秘书长，中国工程建设标准化协会副理事长兼城市给水排水委员会主任，上海市住建委科技委员会副主任。

主持设计上海污水治理二期工程、上海白龙港污水厂和污泥厌氧消化、上海石洞口和污泥干化焚烧、重庆鸡冠石污水处理厂、郑州新区污水处理厂等50多项重大市政工程，获得全国优秀设计金奖一项银奖两项。

主编《室外排水设计规范》《城镇内涝防治技术规范》《给水排水工程基本术语标准》等国家和行业标准规范12项。

撰写了《污水厂设计》《污水厂改扩建设计》《城镇污水厂污泥厌氧消化工程设计与实践》等专著8部，发表论文100余篇。

李俊奇 

李俊奇，工学博士，教授/博导，城市雨水系统与水环境教育部重点实验室主任，城市雨水系统与水环境生态技术北京市学术创新团队负责人，兼任住建部科技委城镇水务专业委委员、中国水协海绵城市专委会副主任、中国环境学会水处理与回用专委会委员、住建部市政给水排水标准化技术委员会委员、中国水工业分会水循环利用专委会委员、地下水污染控制与修复产业联盟副主任委员、APEC可持续城市联合运行中心专家委成员、未来城市设计高精尖中心PI团队负责人等。长期从事城市雨水控制与海绵城市、水环境生态技术、环境政策与管理等领域的研究与教学工作，主持完成包括低影响开发与绿色雨水基础设施、径流污染与CSO污染控制、内涝控制、雨水资源化、绿色建筑水系统、历史城镇水环境保护等在内的研究项目和工程实践项目百余项，多项成果在国家海绵城市建设、城市内涝防治和黑臭水体治理中广泛应用，效益显著。

以下为专刊文章介绍，滑动可查看摘要及关键词。重点文章将陆续进行推送。

综 合

1 海绵城市的地区分类建设范式

任南琪 黄 鸿 王秋茹

摘要：在系统分析我国城市的水文地质和气候条件等自然因素和新旧城区、功能区等社会因素的基础上,分类和总结现有海绵城市试点经验,提出了基于我国地域分类和社会属性分类的海绵城市建设策略和范式,以期为海绵城市建设的推广提供借鉴。 

关键词：海绵城市; 地区分类; 试点城市; 建设范式

2 上海市系统化全域推进海绵城市建设体系与技术研究

张 辰 吕永鹏 邓 婧 陈 涛

摘要：经过全国30个海绵试点城市4年多的创新实践,城市生态环境明显改善,试点成效显著。在总结试点经验的基础上,为进一步贯彻落实国务院办公厅《关于推进海绵城市建设的指导意见》的目标要求,住房和城乡建设部在2020年重点工作部署会议上明确提出要"系统化全域推进海绵城市建设"。结合上海市在全市范围内系统化推进海绵建设的研究与实践,特别是临港试点的经验,从系统化体系建设、系统化全域推进、临港试点后全域推进等方面进行研究,以期为其他城市系统化全域推进海绵城市建设提供借鉴。 

关键词：海绵城市; 系统化; 全域推进; 上海; 临港新片区

3 对低影响开发与海绵城市的再认识 

杨 正 李俊奇 王文亮 车 伍 俱晨涛 赵 杨

摘要：海绵城市建设是在继承我国古代先贤智慧和参考国外经验,系统总结我国雨洪管理领域长期研究和实践经验的基础上,结合我国城市水系统实际问题提出的城市发展方式,其核心是构建基于绿灰结合的现代城市雨洪控制系统,通过"渗、滞、蓄、净、用、排"综合措施,实现"治涝"与"治黑"等多重目标。低影响开发是海绵城市建设的重要指导思想,也是海绵城市核心技术体系的重要组成部分。正确认识低影响开发与海绵城市的内涵与联系,对于进一步在全国范围内落实低影响开发建设模式,科学推进海绵城市建设具有重要意义。 

关键词：低影响开发; 海绵城市; 城市雨洪管理; 城市发展方式

4 基于洪涝风险分析的纽约市城市绿地规划设计及其对中国的启示 

陈 伟 赵 杨 杨 正 车 伍 闫 攀

摘要：1968年美国开始推行洪涝保险计划,不断完善对洪涝风险的研究,并逐步形成了一套相对完善的洪泛区管理体系,而洪涝风险分析在洪涝保险、城市规划、土地开发、应急管理等领域广泛应用。纽约市在经历了多次飓风侵害,尤其是2012年飓风桑迪(Sandy)之后,意识到城市绿地在极端暴雨事件时对雨洪调蓄的重要作用,经过持续的研究实践,提出了基于洪涝风险分析的城市绿地规划设计要求。基于总结美国纽约市在飓风桑迪影响下对洪涝风险图的调整,及其对城市绿地规划设计相关要求,提出其对我国洪涝风险管控及城市绿地规划设计的启示。 

关键词：纽约; 洪涝风险; 城市绿地; 雨洪调蓄

5 海绵城市建设与流域综合治理规划衔接研究 

严 飞

摘要：针对海绵城市建设与流域综合规划衔接,研究比较两者技术路线,认为两者应进一步增强规划的衔接性,按照不同尺度增强规划涵盖度,并通过上海苏州河环境综合治理四期工程、北京永定河流域综合治理工程案例进行观点阐述。 

关键词：海绵城市建设; 流域综合治理; 规划衔接

6 城市雨水径流热污染特征、负荷评估及其控制对策研究进展

徐玮曈 王建龙 武彦杰 吕蕴洁

摘要：目前我国关于城市雨水径流污染的研究大多集中于SS、COD、TN、TP、重金属、难降解有机物等污染物,而对于雨水径流热污染问题尚缺乏系统研究。城市雨水径流热污染不仅会导致水体溶解氧浓度降低,还会危及冷水性鱼类等水生生物的生存,进而破坏整个水生态系统的平衡。通过综述国内外城市雨水径流热污染研究进展,系统分析了城市雨水径流热污染来源及主要影响因素、城市雨水径流热污染机理和冲刷规律、城市雨水径流热污染负荷评估模型及方法比较、城市雨水径流热污染控制对策等,并提出了我国今后在雨水径流热污染方面的发展方向,以期为城市雨水径流热污染控制和土地可持续开发提供科学依据。 

关键词：热污染; 雨水径流; 热负荷评估; 控制对策

7 雨水径流热污染的危害及控制策略分析

李俊奇 张 珊 李小静 孙 瑶

摘要：在城市化地区,雨水径流往往携带大量不透水下垫面富集的热量汇入受纳水体,从而对其造成热污染。目前,针对雨水径流热污染危害的研究及其控制标准和技术手段等方面均存在缺失。阐述了雨水径流热污染产生的原因及其对水生生物和水体环境的影响,对评价热污染负荷的常用参数、控制径流热污染的政策标准和技术手段等进行了分析,提出了雨水设施、项目或片区径流热污染负荷削减控制的量化计算方法,对目前我国常用雨水源头减排设施对径流热污染的控制效能进行了适用性分析,并结合我国实情给出了雨水径流热污染防治的对策和建议。 

关键词：雨水径流; 径流温度; 热污染; 城市雨水管理

典型技术

8 粗放型绿色屋顶基质层对降雨出流水质影响

罗 婷 许文年 程 虎 严雨洁 张永波 梅书宇 夏 栋

摘要：为研究粗放型绿色屋顶基质层对雨水出流N、P、COD和SS淋失的影响,根据华中地区降雨强度和水质实际情况,构建了3种不同基材配方的绿色屋顶基质层,在9场模拟暴雨下进行绿色屋顶的基质出流水质监测。结果表明:本试验各绿色屋顶设施对TN、NH4+-N、NO3--N和SS都有较好的削减作用,但对TP和PO43--P淋失现象明显,绿色屋顶的出流中以颗粒态P和溶解态N为主;去除出流中SS,对净化COD效果显著;生物炭的添加对出流污染物有明显的控制作用,能有效缓解降雨初期污染物浓度高的问题,同时能显著增加植物地上部生物量;厚度为5 cm的绿色屋顶出流水中N和COD较10 cm厚度低,但其SS出流平均浓度偏高,且植物后期不能维持良好的长势。粗放型绿色屋顶设施运行稳定后截污效应良好,具有较高的可行性和广阔的应用前景。 

关键词：粗放型绿色屋顶; 基质; 出流水质; 模拟降雨; 污染物控制

9 海绵城市透水砖铺装系统雨水入渗及重金属污染物迁移模拟

孙召东 宋洪庆 邢 奕 李 杰 陆宇尘 王九龙

摘要：海绵城市透水砖铺装系统(PBPS)入渗特征是产流控制及径流污染物去除的重要影响因素之一。通过渗流实验,构建系统土壤层土水特征曲线,建立降雨入渗及径流重金属污染物迁移数学模型,以阐明找平层土壤粒径、基层与垫层厚度比对产流时间及径流重金属污染物去除的影响。研究表明:综合考虑延迟产流与径流重金属去除能力,中砂作为找平层介质最佳;依据结构层出水重金属污染物浓度,基层与垫层厚度比为15∶4时,PBPS对径流中重金属污染物吸附效率最高、去除效果较好。 

关键词：透水砖铺装系统(PBPS); 数值模型; 产流; 重金属污染物; 海绵城市

10 透水砖铺装面层抗冻性能实验

郭晓鹏 李俊奇

摘要：透水铺装是雨水源头减排的重要技术之一,其在寒冷地区冻胀损坏是亟待解决的突出问题。透水砖是广泛采用的透水铺装材料,通过冻融循环实验,对透水砖铺装面层不同孔隙率、水饱和度及不同透水基层厚度条件下的面层抗冻性进行研究,结果表明:面层孔隙率与其抗冻性能呈负相关,孔隙率越高,面层抗冻性能越差。面层水饱和度与其抗冻性能呈负相关,水饱和度越高,抗冻性能越差;面层水饱和度90%是产生冻胀损坏的临界值,当面层水饱和度<90%时,其抗冻性能受损较小;当面层水饱和度>90%时,其抗冻性能明显变差。透水基层厚度对透水砖铺装面层抗冻性的影响较小。3个主要因素对透水砖铺装面层抗冻性能影响程度顺序为:面层水饱和度>面层孔隙率>透水基层厚度。 

关键词：透水砖铺装; 抗冻性能; 水饱和度; 孔隙率; 冻融循环; 城市雨水管理

11 人工调水回灌和海绵城市促渗补给地下水方案比较

宋剑英 王建龙 李倚鸣 宫永伟 杜晓丽

摘要：随着城市化快速发展和城市人口急剧增加,城市需水量急剧增加,导致许多城市地下水被过量开采。与此同时,随着城市建设用地的增加,不透水面积比例逐年升高,阻断了雨水下渗通道,导致地下水补给量逐年减小。地下水资源的过量开采引起了地面不均匀沉降、地下水污染、海水入侵等一系列问题。针对上述问题,以某市为例,从水量、水质、工程可靠性等方面比较了人工调水回灌与海绵城市促渗补给地下水方案的综合效益。结果表明:人工调水方案地下水补给量约为779万m3/年,海绵城市建设方案地下水补给量为339万m3/年,2种方案补给水水质中污染物种类相似,但雨水径流污染物浓度波动较大。因此,人工调水具有补水量易于控制、水质相对稳定,但调水水量受可利用水源的制约。海绵城市建设在保证地下水补给效果的同时,还具有雨水径流污染控制、洪涝缓解等多重效益,综合效益相对较高,且更符合城市可持续发展的理念。 

关键词：人工调水; 海绵城市; 地下水补给; 雨水径流

12 雨水口截污装置对径流污染的控制效果

周国华 马莎莎 李俊奇 胡作鹏 李曦醇 李 鹏

摘要：城市降雨径流污染对水环境造成严重危害,市政雨水口作为收集雨水的构筑物,可以改造为源头截污设施。试验采取雨水口增设截污网篮的形式,对雨水口进、出水进行了采样检测,分析结果表明:径流雨水中污染物成分复杂,在雨季初期及降雨间隔时间较长的情况下,径流污染负荷尤为明显。截污装置以物理截留功能为主,对SS去除效果较好,场降雨平均去除率为54. 5%,对COD、可滤残渣等污染物的去除效果相对较差。截污装置作为一种简易净化措施,可以应用于新建、改建及扩建地区的市政雨水口,起到控制径流污染、缓解黑臭水体的功能。 

关键词：径流污染; 雨水口; 截污装置; 去除效果

13 自然失水条件下土壤的入渗特性研究

刘为宗 王文海 李俊奇 贾高峰 汪浩然

摘要：下凹绿地、雨水花园等生物滞留设施可参与雨水和地表径流的自然下渗与调节,是海绵城市建设的重要组成部分,雨水入渗对削减雨水外排具有重要作用。目前对土壤渗流的设计主要基于达西定律,但对非饱和土壤来说,达西定律并不广泛适用。对不同初始含水率土壤进行变水头渗透试验,得出其变水头渗透速度与时间的关系,并与达西定律计算结果进行对比,变水头渗透速度与时间的关系式可为海绵城市中土壤入渗的设计计算提供参考。 

关键词：渗透速度; 自然失水; 达西定律; 海绵城市

14 生物滞留设施对雨水径流氮磷污染物净化机理和运行优化方式研究进展

李 娟 张 伟 桑 敏 车 伍 孙慧超 黄绵松

摘要：生物滞留设施是城市雨水管理和海绵城市建设的典型技术措施之一,其对城市雨水径流中氮、磷污染物的净化机理和控制效果受到研究人员广泛关注。通过系统梳理生物滞留设施对不同形态氮、磷的净化机理研究进展,分析了传统生物滞留设施对雨水径流中氮、磷污染物的控制效果;进而从设施填料组合与配比、淹没出流区设置、碳源添加和填料填装方式4个方面,系统分析了生物滞留设施对雨水径流中氮、磷污染物净化效果的提升方式和效果。基于目前研究的不足和海绵城市建设中实际工程技术需求,从生物滞留设施对雨水径流氮、磷污染物控制方面展望了未来重点研究方向。 

关键词：生物滞留设施; 氮磷; 净化机理; 污染控制

15 北京城区绿地土壤渗透性能及其对降雨产流的影响分析

王思思 王 榕 苏 毅 宫永伟

摘要：土壤渗透性是影响雨水入渗的关键因素之一,是分析土壤蓄积雨水能力的重要前提条件。针对目前城市绿地土壤渗透性能实测数据缺失、评估方法单一、指标选取较少的现状,采取实测法获取北京不同城市功能区的绿地土壤渗透速率、孔隙比、含水率等数据,并采用相关性、因子分析和多元线性回归分析法,分析影响城市建筑小区土壤渗透性的主要因素,探索建立精度更高、数据需求量更少、计算时间更短的土壤渗透模型。运用该模型得到北京市城市绿地雨水入渗能力水平,建立土壤-降雨产流之间的联系,得到以实测数据为基础,更贴近实际产流过程的径流系数。结果表明:试验样地内3种功能区土壤渗透性能排序为:居住区>文教区>商业区,实测入渗曲线均符合霍顿渗透模型;土壤内部因素中孔隙比、初始含水率和初始入渗速率三者相互关系紧密,外部因素中植被覆盖度与人为干扰情况呈强负相关,考虑到内外部因素共同作用,初始入渗速率可与初始含水率和植被覆盖度建立初步线性关系式(R~2>0. 9);入渗量对雨量径流系数的影响随着降雨量和不透水区域面积比例的增大而减小,入渗量占年径流总量控制率对应的降雨量的比值为37. 6%～58. 2%,并与降雨量呈负相关。研究结果可为海绵城市建模和下垫面优化设计提供理论参考。

关键词：初始入渗速率; 土壤渗透性; 雨量径流系数; 年径流总量控制率; 北京

16 北京市低影响开发设施植物应用现状与评价优化

龙 佳 王思思 冯梦珂

摘要：植物是多种雨水源头减排设施基本的构成要素,其生长情况与应用效果很大程度上影响着海绵城市的功能和效果。以北京市21个海绵城市项目中72个低影响开发(LID)设施的植物景观作为研究对象展开建成后评估。通过实地调查法,对LID设施内植物的应用种类与频度、配置模式、观赏特性等方面进行分析;采用层次分析法从植物生态习性、雨水功能性与观赏性3个方面构建LID设施植物景观评价体系,并对10组典型设施的植物群落综合效益进行评价。结合评价分析结果,提出综合效益高的植物配置模式及优化思路,以期为北京市和中国北方地区LID设施的植物景观优化提供参考。 

关键词：低影响开发设施; 植物景观; 应用频度; 层次分析法

规划设计

17 基于海绵当量的绿色雨水基础设施规划设计方法研究

李俊奇 欧建西 李小静

摘要：绿色雨水基础设施作为海绵城市建设的主要设施,能够减少径流雨水的产生、外排以及发挥净化作用,但绿色雨水基础设施的种类较多,设施的控制效果及适用条件不一。为便于海绵城市绿色雨水基础设施的规划、设计、验收、考核及监测评估,提出了"海绵当量"的概念以及典型绿色雨水基础设施海绵当量的计算方法,并以北京典型片区为例进行应用验证。研究方法和结论可为绿色雨水基础设施规划设计优化及海绵城市建设效果评估提供技术支撑。 

关键词：绿色雨水基础设施; 海绵城市; 海绵当量; 规划设计方法; 城市雨水管理

18 基于传导思维的海绵城市建设规划编制方法研究

雷洪犇 陈红缨 孙宏扬 周志才 王诗婧

摘要：传导思维是一种逻辑响应度强的思维方式,依托定量理据分析,层进式推导出合理结论,促使目标可达。海绵城市建设规划编制要求因地制宜、理性务实。以上海市松江区海绵城市建设规划为案例,研究传导思维概念和内涵,结合海绵城市建设规划的编制思路、内容、技术方法,探讨传导思维在海绵城市建设规划中的应用,并初步总结了基于传导思维的海绵城市建设规划的编制方法,以期为科学编制海绵城市建设规划提供方法参考和技术支撑。 

关键词：海绵城市; 建设规划; 传导思维; 上海市松江区

19 全过程内涝防治体系对缓解城市内涝效果分析 

王诗婧

摘要：基于综合流域排水系统模型(Infoworks ICM),将海绵城市、排水管网系统及城市河网、排涝泵站系统相互耦合,形成了全过程内涝防治系统模型。此耦合模型将内涝产生的源头、过程、末端三个阶段进行耦合评估,弥补了传统内涝防治措施中单一模拟管网或雨水控制系统的不足之处。分别通过模拟现状、完善管网系统、增加雨水控制设施、完善排涝泵站系统4种情景,分析了建立全过程内涝防治系统的优势。模拟结果表明,3种耦合措施在现状系统基础上对城市内涝均有不同程度的缓解,管道排水能力逐步增强,内涝风险区面积分别降低了13. 5%、39. 4%和86. 9%。研究结果表明,单一内涝防治措施不能从根本上解决内涝风险,建立完整的全过程内涝防治体系在实践层面至关重要。 

关键词：内涝防治; 全过程; 耦合模型; 内涝风险评估

20 南沙新区万顷沙联围重点片区海绵城市竖向规划研究

孙宏扬

摘要：针对海绵城市建设系统化规划思路,研究城市竖向规划标高,在传统防洪排涝因素分析的基础上,增加地下空间、海绵空间和设施布局的分析,通过竖向规划转变传统"快排、末端治理"的排水方式,为建立"源头减排、过程控制、系统治理"的多层级管控模式提供竖向支撑。为确定科学的城市竖向标高,在传统竖向规划方法的基础上,优化了城市竖向基准标高的确定方法。并针对场地和道路的不同功能需求,提出分类别对场地和道路竖向标高进行管控要求,构建海绵空间及设施的竖向空间模式。以期为我国今后城市竖向规划的编制提供思路,为海绵城市空间及设施的竖向协调提供参考。 

关键词：竖向规划; 海绵城市; 内涝防治

21 平原河网城市海绵城市试点区实施方案示范

汉京超

摘要：针对某平原河网城市,根据其"两高一中一低"的本底特征,对于老城和新城海绵城市试点区,从水安全、水环境、水生态、水资源等多角度分析了现存的典型问题,提出了海绵城市相关设施选型的关键因素、主要原则及推荐方案,并选择2个典型项目进行建设方案对比。研究表明:老城区的海绵城市建设应当充分结合城市更新,实现并强调城市的融合性和衔接性;新城区则应当采用高起点、高标准,体现建设的示范性和引领性。 

关键词：平原河网城市; 海绵城市; 设施选型; 建设方案

22 截流式分流制在水系污染控制治理中的应用：以南昌市幸福水系为例

李晓莉 李益飞 许秋海 吴雪军 尹小斌 彭江喜 章志强

摘要：探讨截流式分流制的污染控制技术在水系治理中的应用和经验。以南昌市幸福水渠为例,对于规划为雨污分流制而实际未能达到分流的区域,采用截流式分流制及其污染控制技术,实现对溢流污染、面源污染协调控制,分阶段、分步骤,近远期相结合进行水系综合污染治理。采用这一方案对城市黑臭水体进行综合污染治理,能够达到较好的水系治理效果。 

关键词：截流式分流制; 污染控制技术; 黑臭水体治理

23 合流制溢流控制系统的多目标优化

宫永伟 刘伟勋 于 磊 陈 晔

摘要：在城镇合流制溢流(CSO)污染控制系统的规划建设过程中,提高CSO削减率的同时降低建设成本一直受到规划建设决策者的广泛关注。针对CSO控制系统优化问题,利用Matlab、Python和SWMM模型建立了CSO控制系统建设成本与CSO削减率的多目标优化模型,借助非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对实例求解得出一系列Pareto解集,并进一步为决策者提供多套选择方案。分析结果表明:在3年一遇设计降雨条件下,优化结果中源头LID设施、末端合流制调蓄池与中途截流管网改造的建设成本占比依次降低,其中末端合流制调蓄池的CSO削减率贡献最高,源头LID设施次之,中途截流管网改造最低。 

关键词：合流制溢流; 多目标优化; 非支配排序遗传算法; 低影响开发

监测评估与模拟

24 海绵城市建设的水质水量控制效果实证研究：以鹤壁试点区为例

周艳青 贾梓良 魏 桐 李迎霞 周广宇 刘广奇 孔彦鸿

摘要：首批国家海绵城市试点建设已经完成,有关海绵城市规划与模型模拟的研究也层出不穷,但是对于海绵建设区开展持续监测并进行深入分析的研究较为缺乏,而对于海绵城市实际建设区的水质水量研究是规划建设理论与实践效果差别的唯一检测器,是优化未来海绵城市规划和建设的关键。以河南省鹤壁市国家海绵城市建设试点区为研究对象,开展试点区地表水体与雨水管网的水质水量多年持续监测研究,分析海绵城市建设对地表水主要水质指标和雨水年径流总量控制率的实践作用效果。采用人工监测与设备在线监测相结合的方式,于2015-08—2018-09在海绵城市试点区地表水体10个采样点进行了16次人工采样,共计获得109个地表水样并测定了常规水质。利用试点区内20个雨水管道出口处的流量在线监测设备获得2018-01—12的分钟级流量数据。结果表明:研究区域内波动较大的水质指标为NH3-N、TN和DO,波动较小的为pH。与海绵城市建设前相比,研究区域的地表水系水质得到改善,试点区该年度的雨水径流总量控制率达到85. 7%,满足规划建设要求指标70%。但当实际场次降雨量低于设计雨量23 mm时,仍有雨水外排。不同地块的径流控制率差异明显。以上结果丰富了海绵城市建设的实践研究,可为优化海绵城市的规划与设计建设提供参考。  

关键词：城市地表水质; 径流总量控制率; 鹤壁市; 海绵城市建设

25 城市降雨径流监测自动采样技术研发与应用

张 强 王美荣 张书函 龚应安 王丽晶 曹秀芹

摘要：海绵城市建设效果评估需要对海绵设施和不同尺度区域的径流过程进行水质监测采样。现有的采样方法和设备难以自动采集到径流产生初始阶段的水样。研发了一套包含无电力驱动天然降雨自动采样器、"零捕获"下垫面径流过程水质监测自动采样终端、智能型自动水质监测采样器等设备的城市降雨径流水质监测自动采样技术,解决了全天候、自动采集天然降雨和径流过程最初水样的难题,并可记录采样过程的具体时间。实际应用表明,该套技术可操作性强,性能可靠,能为相关科学研究和监测评估提供参考。 

关键词：自动采样; 水质监测; 降雨径流; 径流污染; 海绵城市

26 低影响开发建筑小区雨水控制效果监测与评估 

李 晗 王建龙 冯萃敏 蔡志文 何存刚 刘 燕

摘要：以某新建建筑小区为研究对象,通过构建低影响开发雨水排水系统,实现了雨水径流总量减排和峰值削减的多目标控制。采用同场次降雨对比分析的方法,在该小区6个排口(A～F)分别设置监测点,并选择下垫面类型组成相似的传统建筑小区排口(G)作为对比监测点。通过7场典型降雨监测数据的分析表明:与传统建筑小区相比,低影响开发建筑小区场次雨水径流外排总量削减率为12. 1%～100%,场次雨水径流污染物(以SS计)总量削减率为69. 6%～100%,峰值削减率为12. 3%～100%。通过建立数学模型对典型年降雨数据进行了连续模拟,结果表明:低影响开发建筑小区平均径流外排总量削减率为77. 3%,污染物总量削减率为66. 4%。因此,监测和模拟结果均表明低影响开发雨水系统可有效控制雨水径流的外排总量和污染负荷。研究结果可为我国今后海绵型建筑小区建设提供技术支撑。 

关键词：建筑小区; 低影响开发; 雨水管理; 监测; 评估

27 基于“在线监测+模型”的海绵城市建设径流水量控制效果研究

印定坤 陈正侠 杨萌祺 贾海峰 许 可 王腾旭

摘要：以青岛市海绵城市典型项目区为研究区,通过收集、整理和概化汇水区资料,构建了研究区降雨径流模型——SWMM模型。利用2018年雨季的降雨-径流实时监测数据,进行了模型关键参数的率定和模型验证,研究了海绵城市建设在削减径流量、增加入渗与滞蓄雨量方面的定量效果。结果显示:海绵改造后,不同降雨强度下形成径流的雨量占总雨量的平均比例由56%下降至29%;下渗雨水的平均比例由40%增加至60%,滞蓄深度由0. 63 mm增加至5 mm。海绵改造前后研究区场降雨径流总量控制率变化显著,当以1～10年一遇的短历时(120 min)设计降雨作为模型边界条件进行模拟时,海绵化改造后场次降雨径流总量控制率提高了26%～34%,认为研究区基本达到了海绵城市关于水量控制的建设要求。 

关键词：海绵城市; 监测; SWMM; 水量控制; 情景分析

28 基于LID-BMPs的历史文化区降雨径流管理方案及模拟评估

毛旭辉 许鲁萍 刘 哲 刘海龙 贾海峰

摘要：历史文化区由于建设年代久远,早期排水系统不完善,后期工程改造限制较多,在降雨事件中时常面临积水和内涝问题。在国家大力推行海绵城市建设的大背景下,如何针对历史文化区的特征进行降雨径流管理是决策管理者及技术专家要解决的问题。以清华大学早期建筑大礼堂周边区域为研究对象,基于对其历史文化景观格局和场地自然现状的解析,筛选了4种基于自然功能的LID-BMPs(蓄水池、雨水花园、透水铺装和植草沟)设施,并设计了这些类型LID-BMPs设施的空间布置方案。随后采用SUSTAIN模型进行LID-BMPs方案的水量水质控制效果及成本效益分析。结果表明:LID-BMPs方案能够在设计降雨条件下中满足区域降雨径流控制目标,并且在典型年中实现径流量和污染负荷的显著削减。 

关键词：历史文化区; LID-BMPs; 海绵城市; 降雨径流控制; SUSTAIN模型

29 城市雨洪过程模拟GPU加速计算效率研究

龚佳辉 侯精明 薛 阳 张大伟 张兆安 杨少雄 韩 浩

摘要：为量化分析GPU加速技术在城市雨洪过程模拟计算中效率提升效果,采用基于GPU技术的数值模型,对不同降雨及网格分辨率情形下的典型城市雨洪过程进行模拟,并对比分析GPU加速计算效率及其规律。结果表明:城市雨洪过程模拟中,GPU加速技术较CPU技术具有优势,不同情形下可提速23. 88～158. 72倍;在大暴雨和高分辨率网格条件下,GPU模型的提速效果更加明显,相较于短重现期降雨及低分辨率网格情形提升0. 29%～8. 43%,表明该技术适用于大范围高分辨率问题的模拟。该成果可为城市洪涝过程快速模拟预报提供技术支持。 

关键词：GPU; 城市雨洪过程; 网格数; 计算效率

30 汇流路径对SWMM模型水量模拟结果的影响 

黄 涛 王建龙 史德雯 姜其贵 李小宁

摘要：随着城市雨水管理信息化的快速发展,数学模型逐渐在城市雨水系统规划设计中得到广泛应用,但模型的模拟精度已成为制约其广泛应用的瓶颈问题之一。以某低影响开发(low impact development,LID)雨水系统为例,基于SWMM模型,系统分析了不同重现期条件下,低影响开发设施占比和汇流路径的差异对雨水径流水量控制效果的影响。模拟结果表明:与不考虑汇流路径相比,考虑汇流路径时雨水径流外排总量削减率为4. 32%～26. 53%,峰值削减率为38. 46%～61. 40%。因此,汇流路径对雨水径流外排总量和峰值流量影响均较大,且随着LID设施占比升高而增大,随着降雨重现期的增加而降低。在场地开发过程中,可以通过合理的汇流路径设计,提高场地中LID设施对雨水径流的控制效果。同时,在利用模型对场地雨水控制利用效果评估时,也应充分考虑汇流路径对模拟结果的影响。 

关键词：汇流路径; 海绵城市; 径流控制效果评估; SWMM

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