随着城市化进程的不断加快,建筑物和道路的硬化使得降雨时产生更多的地表径流,极易引起城市内涝;另一方面,城市地表污染物在降雨径流的冲刷作用下,通过地表径流流入自然水体,极易造成面源污染。生态雨水是近几年提出的新型雨水系统,是指通过下渗、储存、调节等设施,使雨水有一个渗、滞、蓄、净、用、排的过程,从而实现雨水的良性水文循环。与传统管网系统相比,生态雨水系统可以削减降雨过程中的径流总量及径流峰值,对径流雨水污染物也有较好的去除效果,并且可以涵养地下水。本论文结合兰州新区实际情况,选取第一污水处理厂为研究对象,分析研究生态雨水系统在兰州新区应用的可行性。SWMM是一个暴雨径流管理模型,可以对单场雨或者连续降雨而产生的径流水量和水质进行动态模拟。收集和分析兰州新区的降雨数据,研究该地区的降雨规律,将其作为SWMM的降雨模型。将一污厂雨水管网系统进行一定的简化,并且根据实地径流情况将厂区划分为不同的子汇水面积,将其作为SWMM的汇流—转输模型。实地检测一污厂厂区土壤渗透系数,其他不透水面洼地蓄水等参数值根据相关文献得到,为SWMM提供径流过程的地表下垫面模型。目前兰州新区第一污水处理厂雨水排水管网系统已经规划,通过SWMM软件模拟厂区传统雨水管网系统的径流情况。实地检测该厂区的自然雨水和地表径流雨水水质,分析研究该地区的雨水污染物浓度。为了对该厂区进行生态雨水系统规划研究,现场对雨水花园、植草沟、下凹式绿地等生态雨水系统单项设施进行了小试,研究其对径流雨水水量和水质的去除效果。在此基础上,对厂区进行生态雨水系统规划,径流雨水流入附近的下凹式绿地内,超过下凹深度的雨水溢流至植草沟,植草沟将雨水转输至雨水花园,雨水花园内的超高雨水溢流至市政管网。通过SWMM模型模拟厂区生态雨水系统建设后的雨水径流情况。对传统雨水管网系统和生态雨水系统进行径流过程的水量、水质分析,并且进行建设运行成本分析对比,研究生态雨水系统在兰州新区第一污水处理厂应用的可行性。我们可以得到以下结论:(1)兰州新区的降雨数据研究表明,兰州新区多年平均降水量为322.8mm,降雨时间分布主要集中在5-10月份,占全年降雨量的89.53%,而其他月份降雨量较少。(2)雨水管网系统SWMM模拟结果表明,2小时降雨历时情况下,1年重现期情况下管道就存在满流情况。10年重现期开始,厂区多个雨水井发生溢流。实际降雨过程模拟发现,降雨强度越大,厂区径流峰值越大,径流流量越大。径流雨水污染物浓度测定结果表明,兰州新区第一污水处理厂自然降雨大致满足地表水Ⅴ类标准,径流雨水水质较差。(3)雨水花园小试结果表明,经过雨水花园的建设,径流雨水水质有了一个明显的提高,雨水花园可以抵抗2年一遇的洪水灾害。植草沟小试结果表明,植草沟对于浊度、COD、氨氮、总磷均有很好的去除效果,并且随着植草沟长度的增大,其污染物去除率也越大。植草沟可以有效的减小径流雨水总量,并且具有延缓了径流到来时间的作用。下凹式绿地小试结果表明,下凹式绿地对于径流雨水具有很好的去除效果,对COD、氨氮和总磷均有较高的去除率,1年、2年重现期情况下,下凹式绿地可以调蓄全部径流雨水,3年重现期情况下,下凹式绿地在雨水径流后期会有少量雨水溢流。并且实际雨水调蓄作用和SWMM模型调蓄作用吻合度较高。(4)通过SWMM模型模拟研究表明,1年重现期情况下,厂区不产生任何地表径流雨水;从3年重现期开始,厂区才会有外排径流雨水产生。生态雨水系统具有削减径流雨水总量,延缓峰值到来时间,减小径流峰值流量的作用。实际降雨过程SWMM模型模拟分析表明,2016年全年,厂区不产生任何地表径流雨水,雨水全部下渗,涵养地下水。(5)通过对不同雨水系统的经济技术分析可以看出,生态雨水系统在水质水量方面均优于传统管网系统。传统管网系统工程造价约115.03万元,生态雨水系统工程造价约48.3万元,生态雨水系统在建设费用方面也优于传统管网系统。(6)将生态雨水技术应用于兰州新区一污厂,不仅可以减少洪涝灾害,减少污水厂雨水处理负荷,充分利用雨水资源,而且还可以提供景观效应,提高厂区绿化率。本课题的研究将为兰州新区一污厂生态雨水系统建设提供支撑,并对兰州新区雨水资源化利用提供帮助,甚至为西北地区新建城镇的生态雨水系统构建提供参考。