基于SWMM模型的石家庄市雨水花园建筑改造研究--以赵佗公园为例

来源: www.sblunwen.com 发布时间:2020-03-01 论文字数:48655字
论文编号: sb2020021016521129466 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文
本文是一篇建筑论文,本文通过对石家庄市赵佗公园进行与雨水花园改造相关的实地调研和关键数据实测等工作,通过 SWMM 模型建立石家庄市二环内城区的模型,首先确定了石家庄市雨水花园的
本文是一篇建筑论文,本文通过对石家庄市赵佗公园进行与雨水花园改造相关的实地调研和关键数据实测等工作,通过 SWMM 模型建立石家庄市二环内城区的模型,首先确定了石家庄市雨水花园的改造潜力,进而构建石家庄市赵佗公园的 SWMM 模型分析不同降雨条件下公园的径流特征,并通过雨水径流的量化分析结果,明确改造范围,梳理出石家庄市赵佗公园改造策略,提出基于 SWMM 模型的雨水花园改造方法,并通过对赵佗公园的设计改造达到缓解城市内涝、补充对地下水资源和提供绿化用水的效果,期望为后续石家庄市雨水花园改造提供意见和依据。

第 1 章 绪论

1.1 研究背景
石家庄市在城市化建设速度较快,城区面积不断增加,导致城市原有的水文生态被破坏,城市水资源短缺和洪涝灾害日益严重。随着国内海绵城市的建设,石家庄作为第三批海绵城市试点城市,在 2016 年 9 月也下发了《关于推进海绵城市建设的实施意见》(以下简称《意见》),其中明确指出了石家庄市海绵城市建设的目标和要求。并表明石家庄将充分利用雨水管理设施进行海绵城市建设,并着重通过对雨水的收集、下渗和利用,实现对洪涝灾害的控制和水资源的补充。
由于石家庄市老城区大部分均为硬化沥青柏油路,大规模采用透水沥青路重建,不仅经济成本高,实施起来也较为困难。雨水花园在渗透方面上效果更为突出,对自然调蓄能力强,建设成本较大面积改造硬化地面低,实施起来对城市影响较小,且经济效益良好。雨水花园既能有效的缓解内涝问题,又能美化城市形象。因此,对石家庄市的海绵城市建设重点应放在对雨水花园的改造上。
暴雨洪水管理模型(SWMM 模型)是一款商业化程度较高的模型,主要用于对城市排水工程的规划、设计和管理,并在全世界得到广泛的应用。SWMM 模型在上世纪 90 年代进入我国,近年来由于海绵城市的推行,越来越多国内专家学者将对其运用到海绵城市的建设中,从对城区的宏观规划,到近几年逐渐深入至微观的小区、学校、公园及小场地的设计,SWMM 模型的运用逐渐走向成熟并得到验证。因此,本文运用 SWMM 模型对石家庄市二环内进行雨水花园改造潜力进行验证,并将其运用到赵佗公园的模拟改造中,对实际设计提供依据和参考。
...............................

1.2 研究目的及意义
1.2.1 研究目的
本文的研究目的在于丰富和发展石家庄市雨水花园改造设计体系,通过对石家庄市本土公园进行与雨水花园改造相关的实地调研和关键数据实测等工作,建立石家庄市二环内城区的 SWMM 模型模型,首先确定了石家庄市雨水花园的改造潜力,进而对石家庄市赵佗公园进行调研和数据收集,构建石家庄市赵佗公园的 SWMM模型分析不同降雨条件下公园的径流特征,并通过雨水径流的量化分析结果,明确改造范围,梳理出石家庄市赵佗公园改造策略,探索出一套基于 SWMM 模型的雨水花园改造方法,并通过对赵佗公园的设计改造达到缓解城市内涝、补充对地下水资源和提供绿化用水的效果,为后续石家庄市雨水花园改造提供意见和依据。
1.2.2 研究意义
(1)理论意义
本文的意义在于通过对石家庄市进行实地调研,收集影响本地公园子汇水区产流和回流的关键参数,并对石家庄市二环内城区建立 SWMM 模型分析其改造潜力,丰富对石家庄市雨水花园改造的基础量化信息。
同时,在赵佗公园的雨水花园模拟改造中,运用 SWMM 模型作为基础,实时模拟改造前后的效果,并对其进行调整和管理,为其现状和改造后提供参考依据。为石家庄市雨水花园改造提供数据支持并对其良性发展提供技术支持。
(2)实践意义
通过对公园进行雨水花园改造,可有效地解决现有传统公园中雨水径流直接排走导致的雨水资源浪费问题,同时可以减弱城市在突降暴雨时地表径流的流速和峰值,为进一步发挥雨水花园雨洪控制作用提供实践方法。
将雨水花园融入到海绵城市建设中,不仅可以起到雨洪管理的作用,还可以降低雨水管网建设及维护的成本,减轻市政雨水管网的负担,同时还能起到美化城市环境的作用,为将城市建设成可持续发展的绿色城市提供助力.
图 1-1 研究技术路线
...........................

第 2 章雨水花园相关理论及 SWMM 模型介绍

2.1 雨水花园相关理论
2.1.1 雨水花园的概念与理论基础
在 20 世纪 90 年代真正意义上的雨水花园理念初步形成于美国马里兰州的乔治王子郡。雨水花园是指在城市中地势相对较低的区域利用乔木、灌木及花草等植物对雨水进行节流和初步净化,并加强区域的渗透效率,达到对雨水径流的消减和雨水的回收利用的一种城市景观[38]。
2.1.2 雨水花园的类型
雨水花园根据不同的控制目标可以分为以控制径流污染为目的的雨水花园和以控制径流量为目的的雨水花园两种类型。
以控制径流量为目的的雨水花园:其作用主要是减缓场地及其周边环境的雨水径流量。以控制径流量为目的的雨水花园多用于居住区、学校等径流污染较轻的场地。这种雨水花园多设置在土壤渗透性较好的场所,在花园内多设有碎石等削减雨水径流的设施。此类雨水花园由于结构相对简单且造价相对低廉,在后期的维护和养护方面较为方便[39]。
以控制径流污染为目的的雨水花园:其作用主要是收集并净化场地及其附近污染较大的雨水径流。以控制径流污染为目的的雨水花园多用于工业厂区、机动车停车场、城市道路等雨水径流污染严重的场地。未经净化的雨水径流容易造成地下水污染及城市区域内河流的污染,因此在设计中要结合突然、植物及过滤和净化结构等方面[40]。
........................

2.2 雨水花园的选址
第一,雨水花园一般建立在能够对雨水径流充分利用的位置,多数情况选址应选低于其周围环境的位置进行建造,使得雨水花园起到自然汇流的效果。其次,雨水花园的建造目的是尽可能在雨水回流之前对雨水径流进行净化和吸收,因此,仅在雨水径流汇集的终点建设雨水花园是十分错误的做法,而且如遇暴雨极有可能导致雨水无法快速渗入地下,造成雨水的溢流,起到相反的作用。若雨水花园的选址距离建筑基础较近时,应与建筑之间隔出三米以上的距离,防止建筑基础被渗入雨水侵蚀,也可以在渗水区和建筑之间设置防水层。此外,雨水花园最好设这种渗透性能良好的位置,避免雨水长时间滞留在场地内,导致蚊虫滋生或植物长期处于水淹状态。最后,雨水花园的建设更适合在较为平缓的场地中,使雨水径流流速放缓,进一步加大渗透效率。
雨水花园的竖向设计主要包括场地内的坡度以及对场地高程的控制。由于雨水花园的空间特征和使用特点等原因,雨水花园的场地需要存在一定的高差和坡度,满足其对雨洪控制的要求。因此,在雨水花园的设计中,场地的竖向设计应有周密的考虑。
在对雨水花园的场地进行设计时,中应考虑以下几方面的影响:
(1)应对场地现状进行合理的应用。场地原有的地形地貌对雨水花园的雨洪管理效果有着极大的影响,如果场地现状不满足使用要求及排水的需要,应对场地进行适当调整。
(2)应充分考虑对场地内雨水的回流,特别是在遇暴雨时的地表径流组织,应设置相应坡度控制雨水径流的汇集和流向,避免雨水对地表的冲刷,导致管线堵塞和场地内土壤的流失。
(3)在满足设计目标和雨水控制的基础上,还应重视对场地设计的艺术表现,满足视觉和感官的需求,达到使用需求和场地美观的结合。
..............................

第 3 章石家庄市雨水花园建设外部条件分析......................... 21
3.1 石家庄市二环内现状.................................. 21
3.1.1 石家庄市公园绿地分布现状......................... 21
3.1.2 气候分析................................... 22
第 4 章石家庄市雨水花园改造潜力分析.................................... 33
4.1 石家庄市二环内 swmm 模型构建......................................33
4.1.1 石家庄市坡度分析......................................... 33
4.1.2 石家庄二环内管网分析..................................... 34
第 5 章赵佗公园 SWMM 模型构建及现状模拟分析............................. 43
5.1 赵佗公园 SWMM 模型构建........................................ 43
5.1.1 赵佗公园坡度参数........................................ 43
5.1.2 赵佗公园排水管线参数................................ 45

第 6 章石家庄市赵佗公园改造设计

6.1 改造目标
(1)净化和控制雨水径流:当城市道路雨水径流达到 25%左右时,雨水径流会含有 40%~80%的污染物。特别是在降雨开始时,城市雨水径流水质较差,雨水中氮、硫等污染物严重超标。如果雨水径流没有得到净化,其中将会包含很多污染物质。如果雨水直接流入雨水管网且不经过净化和过滤,或直接排入河流、湖泊等自然水体中,则会导致自然水体被污染,造成生态环境的破坏。所以净化雨水径流的水质则成为海绵城市建设中的雨水花园设计的关键要素。在雨水花园中的绿地通过净水植物根系的吸附以及土壤过滤达到雨水的自然净化进而渗透至补充地下水,初步满足对雨水水质的净化效果及渗透效果。
(2)补充地下水资源:在我国传统的雨洪管理模式中,降雨并没有得到利用,甚至成为灾害。雨水径流直接流入市政排水管网,造成大量雨水资源的流失和浪费。因此在海绵城市建设的雨水花园设计中,需要满足雨水资源的充分合理利用。一方面,雨水径流经过净化和渗透,可以补充地下水资源.
(3)提供绿化用水:收集的雨水可以用于提供绿地内雨水景观的用水,还可以提供日常灌溉用水,从而实现雨水资源的渗透、回收和再利用,不仅可以在旱季缓解城市的缺水问题,还可以通过渗透使地下水资源得以补充。雨季时,城市雨水管网面临的排水压力可以减轻。
图 6-1 雨水树池
.............................

结论与展望

(1)结论
通过对石家庄市赵佗公园进行与雨水花园改造相关的实地调研和关键数据实测等工作,通过 SWMM 模型建立石家庄市二环内城区的模型,首先确定了石家庄市雨水花园的改造潜力,进而构建石家庄市赵佗公园的 SWMM 模型分析不同降雨条件下公园的径流特征,并通过雨水径流的量化分析结果,明确改造范围,梳理出石家庄市赵佗公园改造策略,提出基于 SWMM 模型的雨水花园改造方法,并通过对赵佗公园的设计改造达到缓解城市内涝、补充对地下水资源和提供绿化用水的效果,期望为后续石家庄市雨水花园改造提供意见和依据。
首先,构建石家庄市二环内城区的 SWMM 模型,验证石家庄市二环内区域进行雨水花园改造潜力分析。研究表明通过模拟对公园绿地进行雨水花园改造,可以达到对二环内城区的雨水径流控制在 75%,满足《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》中对石家庄市地表径流控制率应达到 75%~85%的基线,并且能够对雨水进行收集,补充地下水资源和绿化用水。验证其具有雨水花园改造潜力。
其次,对石家庄市赵佗公园进行 SWMM 模型的构建并提出进行雨水花园改造的研究。本文通过调研和数据收集,总结了石家庄市赵佗公园的现状和存在的问题,根据地区降雨量和地表径流的特点,对赵佗公园现状进行 SWMM 模型构建,得出其现阶段雨洪控制在重现期为 10 年和 20 年的降雨中雨水径流控制率在 74.3%和 72.5%,仅能满足其自身调控,但大部分雨水径流随管线排出,造成雨水资源的浪费。
最后,对石家庄市赵佗公园的现状及问题进行了总结。以石家庄地区赵佗公园模拟改造工程为例,提出了具体的施工体系和适宜的雨水管理设施,并利用SWMM 模型对园区现状及改造后的效果进行了模拟,得到了石家庄赵佗公园改造雨水花园中涉及的不同区域地表类型的改造。通过模型模拟得出雨洪控制在重现期为 10 年和 20 年的降雨中雨水径流控制率在 90%和 86%,对地表径流的控制十分出色,并且对雨水的收集能够满足其自身要求。渗透改造较为成功,可以在一定程度上对地下水资源进行补给。并通过模拟得出,在重现期 10 年的降雨中能够对其周围 1 公顷的场地进行雨水径流控制,达到 75%的基线,在重现期 20 年的降雨中能够对其周围场地 0.9 公顷的场地进行雨水径流控制。
参考文献(略)

原文地址:http://www.sblunwen.com/dxjzlw/29466.html,如有转载请标明出处,谢谢。

您可能在寻找建筑论文方面的范文,您可以移步到建筑论文频道(http://www.sblunwen.com/dxjzlw/)查找