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目前国内正兴起海绵城市建设热潮,雨水收集和利用是海绵城市建设的重要内容之一。本文选取大尺度的面积为1666ha的武汉市黄孝河地区及其雨水管网为研究对象,将高于《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准污染物限值的径流定义为初期雨水,利用SWMM对该雨水排水系统雨天出流的水质水量进行模拟,对武汉市大尺度区域的适宜初雨判据和初雨调蓄池设置方案展开研究;分片均匀嵌入LID设施,利用SWMM模拟分析不同布设比单一LID设施对雨天出流水质水量的影响,寻求最佳组合LID;对武汉市几个典型下垫面的雨水径流进行了监测,并分析了其污染物的物理形态,以便为雨水处理方案的制定奠定基础;针对南北方气候环境的差异性,分别选取了几个典型城市,利用SWMM对大尺度区域雨水水质水量进行模拟,对南方和北方的雨水利用方案进行了分析。主要研究结论如下:（1）利用SWMM对武汉市面积为1666ha的雨水排水系统的雨水径流进行模拟分析,得到了初雨径流深度、初雨持续时间、初雨径流水量比例和污染物负荷比例等初雨特性参数随暴雨强度大小、汇水面积大小的变化规律;分析论证结果表明,初雨径流深度7mm适宜用作武汉市大尺度雨水排水系统的初雨判据,武汉市初雨调蓄池的设置方案宜采用末端调蓄。小尺度保利拉菲小区及其大尺度排水系统中与其面积相当的子汇水区降雨特性对比分析结果表明,初雨特性参数规律性基本一致,面积在9.33ha以内的汇水区初雨径流深度为34mm。（2）在大尺度区域各子汇水面积中均匀嵌入下凹式绿地、渗透铺装和绿色屋顶三种LID设施,利用SWMM进行模拟分析,结果表明,下凹式绿地、渗透铺装、绿色屋顶的设置标准分别为占总汇水面积的1%、3%、1%,组合LID对年总径流量、年初雨径流量、年总径流污染物量和年初雨污染物量的削减率分别为32%、58%、63%和72%。（3）对武汉市屋面、路面和停车场的雨水径流的水质进行了监测分析结果表明:路面径流污染最为严重,停车场径流除TN浓度低于屋面径流外,其他污染物浓度均高于屋面径流;屋面径流中,斜屋面比平屋面污染更为严重;三种下垫面径流中氮素均以溶解态为主,屋面径流溶解态氮以NO3--N为主,停车场和道路径流中NO3--N和NH4+-H基本持平;若将初雨采用化学强化一级工艺处理,COD、TN和TP的去除率可以达到45%、15%和50%左右。（4）选取北方典型城市:哈尔滨、大连、兰州,南方典型城市:武汉、杭州、南京,利用大尺度汇水区SWMM概化模型,结合当地初始污染物量和降雨序列,模拟分析非初雨径流水量和径流深度,结果表明:南方城市非初雨径流水量充沛,可充分利用后期雨水进行利用;北方城市相比南方城市非初雨水量较少,故除有效利用非初雨水量外,还可截留部分初期雨水进行处理后利用。对南北方雨水利用的典型案例行分析结果表明,收集雨水进行处理利用既可以节约水资源又可以取得一定的经济效益。