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基于数字排水技术的城市雨洪控制方案设计与评估,赵冬泉邢薇佟庆远王浩正,内容提要,研究背景雨洪控制技术的发展和应用数字排水平台DigitalWaterTMDS介绍雨洪控制方案设计与评估雨洪控制方案设计流程雨洪控制案例应用结论和展望,城市发展带来的问题,不透水地表显著增加对水文循环过程产生重要影响地表径流量增加峰值流量增加峰值发生时间提前增加城市洪水发生的风险带来严重的城市水体污染,国内外雨洪控制技术体系,技术体系最佳管理实践（BestManagementPractice,BMP）低影响开发（LowImpactDevelopment,LID）可持续性城市排水系统（SustainableUrbanDrainageSystems,SUDS）水敏感区域城市设计（WaterSensitiveUrbanDesign,WSUD）低影响城市设计与开发（LowImpactUrbanDesignandDevelopment,LIUDD）共同特点通过对降雨径流过程的控制，在减轻城市排水系统压力的同时，减少城市径流的负面影响，具有更好的可持续性。,雨洪控制技术推广的问题,BMP和LID等城市降雨径流控制理念已经得到了人们的普遍认可，但工程实践中成功应用的实例仍然较少。原因之一雨洪控制是一项综合性强的系统工程，涉及的学科和部门较多，控制措施的设计需全面考虑当地的土地利用状况、水文特征、土壤类型、气候和降雨特征等因素。原因之二由于雨洪控制方案设计较为复杂且无法通过简单计算预知实施效果，缺乏有效的设计评估工具。,数字化排水管理与分析模式,支持规划方案数据管理与评估多源数据集成显示，基于汇水关系与复杂网络进行排水系统的资产管理解决家底不清、资料混乱的问题构建模型对排水系统运行状况进行评估、发现管网缺陷点，并对改造方案进行设计评估解决排水系统状态评估的缺乏科学手段的问题基于模型对规划方案进行不同降雨情景的评估分析，提高规划设计方案的科学性解决规划方案合理性难于评估的问题支持排水系统的可靠运行事故应急处理实现发生前能进行预测，发生时能快速处理实现防患于未然支持排水管网的跨流域调度分析，指导管网调度实现集团化管理模式改变分散、不系统的管理模式实现排水管网巡查养护工作的全流程精细化监管理解决管网养护管理随意性大，难以监管的问题,数字排水平台的技术架构,空间数据与属性数据的统一存储,GIS分析与专业模拟的统一规划,数据管理与网络分析的统一开发,专业应用与综合分析的定制开发,排水管网软件（DigitalWaterTMDS）,模拟常见管道及附属设施,模拟结果数据表,模拟结果统计,模拟结果专题图,模拟结果曲线图,事件追踪管理,排水管网模拟软件的扩展功能,管网监测扩展模块,管网规划设计扩展模块,空间资料管理扩展模块,户线接入管理扩展模块,管网三维扩展模块,暴雨生成扩展模块,模拟结果率定扩展模块,用户权限管理扩展模块,管网模拟分析多窗口动态展示技术,基于数字排水的雨洪控制方案设计与评估流程,多源数据集中管理模块、设计暴雨生成模块动态模拟分析模块、模拟结果多视图展示,,案例分析与应用模型构建,实验小区总面积约为12.9ha，属于典型的文教区，下垫面主要由屋顶、路面、草地等三种类型构成，各占47、13、40。实验小区地形较为平坦，降雨径流由独立的分流制管网收集后排入临近河道。模型概化后共包括26个汇水子区，65个节点和64根管道。参数率定采用蒙特卡罗方法（MonteCarlo），采用Nash-Sutcliffe效率系数评价模拟结果曲线与监测序列的吻合程度，率定和验证结果证明构建的模型较为可靠。,案例分析与应用现状模拟结果,参照北京市暴雨强度公式，采用芝加哥法生成1年一遇、历时120min、雨峰系数为0.2的前峰型降雨，降雨量45.7mm。雨洪控制方案设计前3个节点溢流量较大溢流总量191m3,案例分析与应用改造方案设计,具体措施包括①将小区不透水路面改造为透水铺装；②在屋面比例大于70的汇水区中，将屋面改装为绿色屋顶；③对溢流节点对应的汇水区，设置具有渗透和储水功能的滞留塘。修改模型参数在上述雨洪控制措施实施后，研究区域不透水比例从60降低至34.5；设定透水砖、绿色屋顶对COD的去除效率分别为30、50；在设置滞留塘的汇水区设定“透水区洼蓄量”为0.3m。,案例分析与应用方案效果评估,雨洪控制方案设计后各汇水区净径流量减少，无节点发生溢流，排水系统出流过程相对平缓；洪峰流量由1.04m3/s减少至0.74m3/s，降低了28.84总径流量显著降低，由2.61103m3减少至1.98103m3，降低了24.27；总COD负荷由63.31kg减少至53.05kg，降低了16.21。,案例分析与应用多情景对比,现状模拟结果,5年一遇降雨,方案效果评估,10年一遇降雨,结论与展望,（1）雨洪控制综合措施的成功应用需要以成熟完善的排水管理分析工具做为工作平台，数字排水平台通过对GIS和相关排水模型的集成开发，可用于设计和优化雨洪控制方案，并定量评估其实施效果。（2）对实验小区实施透水砖铺装、绿色屋顶和滞留塘等措施后，系统降雨径流量和COD污染负荷显著降低，缓解了小区内的雨天积水状况，并降低了小区内的非点源污染。（3）由于降雨事件的强度、历时、雨型具有高度随机性，推荐采用实测的连续降雨过程或不同重现期的降雨过程对雨洪控制措施的实施效果进行分析和优化调整，分析方法与本文介绍方法相同。（4）目前我国雨洪控制措施实施后很少开展连续监测，评价措施实施效果的数据（如对不同污染物的去除率）相应不足，因此，应结合我国地表特征，进一步加强实施效果数据的积累，为后续设计和评估工作提供更加科学的依据。,谢谢,网站论坛Emailsupport,