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近年来中国城市化进程不断加快,城市内涝多发、水环境污染和雨水资源大量流失等已成为制约城市可持续发展的关键问题。基于此,中国政府提出“海绵城市”的构想,其中构建“低影响开发(Low Impact Development,LID)雨水系统”是海绵城市建设的重点,既可有效缓解城市化发展带来的城市雨洪灾害,又可充分利用雨水资源,控制城市非点源污染,更好地体现我国的雨水管理要求。本文以福建省福州市晋安区解放溪流域高密度居民住宅区为研究对象,利用PCSWMM模型模拟城市建设城区在不同降雨情景下的雨洪情况,并运用PCSWMM模型中的LID模块,模拟在不同降雨重现期、不同降雨历时、不同雨型及龙王台风的降雨情景下,7种LID用地布局情景对地表径流、节点和管道的雨洪控制效果、低影响开发措施与灰色基础设施相结合的雨洪控制效果及不同排水管网平面布置形式对LID雨洪控制效果的影响。本研究对不同降雨特性的地区具有一定的适用性,对海绵城市建设过程中排水管网的平面布置及LID措施的选择具有一定的指导作用和参考价值。本研究的主要成果如下:(1)基于PCSWMM构建研究区雨洪模型,采用Morris筛选法对模型参数进行参数敏感性分析,以综合径流系数为目标函数对灵敏参数进行参数校验。设计7种LID布设情景(单独布设和组合布设),并根据福州市暴雨强度公式,利用芝加哥降雨过程线模型(CHM)合成不同降雨重现期、不同降雨历时、不同雨峰位置及龙王台风极端天气的降雨情景。(2)对地表径流雨洪的研究结果表明:随着降雨重现期的增大,该研究区的地表径流深不断增加,径流系数增大,地表最大计算水深不断增加,尤以其西北方小区受灾最为严重。减小降雨重现期和增大降雨历时对受灾小区的径流深和水质情况均有一定的缓解作用,而雨峰位置变化对降雨径流的影响不大。对受灾最严重的西北小区分别采取7种LID控制措施后,其径流深和水质状况均得到了控制,且在低降雨重现期和长降雨历时下的控制效果最好。对不同LID措施采取成本效益分析后发现渗透铺砖措施、渗透铺砖&植被浅沟&雨水花园组合措施和渗透铺砖&绿色屋顶组合措施在单位成本上对径流深和水质的控制效果较好,属于低成本高效益措施。(3)对内涝节点雨洪的研究结果表明:随着降雨重现期的增大,该研究区出现内涝节点的个数增加,尤以西北方小区受灾最为严重。改变降雨特性(减小降雨重现期,增大降雨历时,雨峰位置后移)对缓解受灾小区节点的内涝和减少非点源污染负荷均有积极意义。对受灾小区分别采取LID单独设布及其组合布设后,内涝节点的雨洪情况在不同降雨特性下均得到了有效控制,雨水到达节点最大深度的时间延后,雨水在节点最大深度的延续时间缩短;节点的洪峰流量减小,洪流时间缩短,积水深度减小;节点SS峰值浓度得到了控制同时其峰现时间后移。不同LID措施在低降雨重现期和长降雨历时的降雨情景下削减效果更显著。(4)对管道雨洪的研究结果表明:各种LID措施在不同降雨特性下对管道的峰值流量、SS峰值浓度和峰现时间均有一定的削减作用,对管道满流时间和流量峰现时间的削减效果则不明显。(5)极端降雨条件下LID雨洪控制效果的研究结果表明:在短历时高强度的极端降雨情景(龙王台风)下,LID措施有效缓解了西北小区的雨洪情况,降低龙王台风带来的洪涝灾害。在极端降雨天气下,LID措施对内涝严重的节点的雨洪控制效果较差,存在局限性,单独依靠低影响开发措施缓解内涝较为困难,采用灰色基础设施与低影响开发措施相结合可以达到更好的雨洪控制效果。(6)不同排水管网平面布置形式对LID控制效果的影响的研究结果表明:在不同降雨特性下,正交式和平行式排水管网布置形式对地表径流深及径流SS负荷量没有任何影响,对出水口峰值流量和出水口 SS峰值浓度均有一定的影响;从总体来看,平行式排水管网在不同降雨特性下的出水口峰值流量要小于正交式,出水口 SS峰值浓度要大于正交式;LID措施对出水口峰值流量和出水口 SS峰值浓度的削减情况在两种排水管网平面布置形式下有所区别。在降雨重现期较小、降雨历时较长及雨峰位置靠前时,平行式排水管网下的LID措施对出水口峰值流量的削减效果要优于正交式。在不同降雨特性下,平行式排水管网下的渗透铺装、绿色屋顶和LID组合措施对出水口 SS峰值浓度的削减效果要优于正交式,而正交式排水管网下的植被浅沟&雨水花园措施对出水口 SS峰值浓度的削减效果要优于平行式。在龙王台风降雨条件下,两种排水管网平面布置形式的出水口峰值流量对降雨历时的大小更为敏感,LID措施在平行式排水管网布置下的削减效果更好。(7)从LID措施布设面积的削减效果来看,在LID组合措施中,以渗透铺砖&植被浅沟&雨水花园&绿色屋顶组合措施的控制效果最佳;在LID单个措施中,以渗透铺砖措施的控制效果最佳。LID组合措施的雨洪控制效果会比其组合中单个LID措施的控制效果好。从LID措施单位面积的削减效果来看,渗透铺砖措施的削减能力最好。渗透铺砖&植被浅沟&雨水花园组合措施和渗透铺砖&绿色屋顶组合措施在布设面积和单位面积上均达到很好的控制效果。