模型应用于海绵城市的设计方案评估优化
2015-06-19 15:11:41   来源:

海绵城市具体工程的设计、评估及优化是一项复杂的系统工程,与区域特性关联度极大,且具有较高的弹性度,需根据区域的开发现状、用地特征、
海绵城市具体工程的设计、评估及优化是一项复杂的系统工程,与区域特性关联度极大,且具有较高的弹性度,需根据区域的开发现状、用地特征、地质地形、交通动线等进行调整。因此,在方案设计过程中,需要充分收集研究区域的各项相关资料,并进行综合分析与判别,找出适用的措施及适建区域,完成具体措施的选型、布局与规模设计后,利用模型模拟技术进行方案的评估和最终确定。

在选取适用的低影响开发措施及拟建范围后,进行详细的方案设计,如措施组合方式、尺寸规模、数量等,形成适合的设施布局方案。结合模型模拟技术对初步设计方案进行调整、评估、优化,并对方案洪涝控制、污染控制、雨水利用、经济成本等主要方面所能达到的效果进行定量分析,最终确定最符合设计目标的设计方案。
某小区总面积约为830 公顷,属于典型的工业区,下垫面主要由绿地、道路、屋顶、广场四种类型构成,各占52%、18%、16%、12%。区内地势坡度较大,西北高,东南低,降雨径流主要通过排水管网排出,小部分通过绿地下渗补充地下水。
利用DigitalWater Simulation模拟系统构建该区域模型,并基于GIS的空间分析功能划分子汇水区,共包括92个子汇水区、109个节点和108根管道,出口为渠道重力出流。
依据研究区域总体规划需求,充分考虑区域现状、地形特征、水文条件等,方案确定以增强降雨下渗和景观美化为主,尽量通过改造绿地实现。按照低影响开发措施比选方案,分析研究区域内可采用的工程措施的特点及可能的应用场合,结果如表 4。针对不同类型的下垫面性质,对相应的措施改造比例进行了设置,其中18%的绿地面改造为下凹式绿地和雨水花园、10.8%的建筑屋面改装为屋顶绿化、60%的广场铺装改造为透水铺装、60%的道路绿化改造为渗透沟。
表 4LID措施特性评价
主要
LID措施
占地
面积
土壤
渗透性
地下
水位
地形
坡度
水量
削减
洪峰
削减
污染
削减
费用 清洁维护需求
下凹式绿地 周期性
雨水花园
屋顶绿化 无关 无关 无关 较高
透水铺装 无关
渗透沟
 
利用DigitalWater内置的暴雨生成器模块,推求给定重现期或给定降雨量条件下的设计降雨过程。本研究运用芝加哥过程线法,生成1年一遇、降雨历时120 min,雨峰系数为0.2的前锋型雨型。
排水系统出水口的流量过程线图如下图所示,规划方案实施前,1年一遇120 min暴雨情景下的总入流量达到14.2万m3,洪峰流量约为20.9 m3/s,而在相同降雨条件下,LID方案实施后的流量曲线变得相当缓和,总入流量为2.03万m3,相比降低85.7%;洪峰流量仅为3.32 m3/s,削减率达84.1%,且洪峰出现时刻延滞90min。LID改造可以显著降低地表降雨径流量,实现增强降雨下渗的目标。
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图 1 LID方案实施前后出水口流量过程线图
在实际应用中,还应考虑系统对不同雨型的反应,管网系统可承受多大强度的降雨等,从而综合做出低影响开发措施实施效果的评价。

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