基于SWMM的小区易涝点识别与优化改造研究

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近年来,随着低影响开发(Low Impact Development,LID)措施研究的不断推进以及城市排水防涝管理工作的逐步完善,我国城市洪涝现象已有所缓解,但因强降雨导致的住宅小区内涝事件仍时有发生。对此,本文在充分解析某住宅小区现状排水防涝系统特征的基础上,通过构建暴雨洪水管理模型(Storm Water Management Model,SWMM),开展了易涝点的精准识别以及住宅小区排水防涝设计方案优化与效果评价。研究结果对于提升住宅小区排水防涝能力具有一定的理论与实践意义。论文通过分析研究区域内的短历时强降雨事件,采用SWMM模型探究了不同重现期下小区现状雨水系统的排水能力。结果表明,当降雨量为50.89mm(10年一遇)时,溢流汇水节点溢流时间均小于15min,其后端雨水收集管道进流量在其承载能力范围内,对应区域短时积水可以及时排出,小区内部未出现内涝现象;当降雨量增大至62.95mm(20年一遇)时,溢流时间超过15min的汇水节点开始出现,其后端雨水收集管道进流量超过其承载能力(即出现管道超载现象),对应区域积水严重,内涝风险显著升高;当降雨量进一步增大至77.37mm(50年一遇)时,已超出小区雨水管道设计排水能力,溢流节点与超载管段占比大幅升高,小区内涝现象进一步加剧。基于上述研究,提出了住宅小区易涝点的判断条件,并结合不同重现期下小区各汇水节点溢流和管渠满载情况分析,探明了易涝点类别及其产生的原因。结果表明,在设计重现期为20a的条件下,以汇水节点溢流时间是否超过15min为判定原则,确定小区内共存在9个易涝点,主要分布在管道汇接点(J5、J16、J21、J22)、雨水收集管网末端(J4)和地面透水率较低区域(J24、J25、J26、J27)。分析原因,管段汇接点与末端节点转输上游子汇水区雨水量较大,导致其排水任务过重;而地面透水率较低区域的下渗量低,引发其所在子汇水区地表径流量大幅度升高,增加了内涝风险。针对研究区域下垫面条件及空间场地需求等特征因素,筛选透水铺装、生物滞留设施和雨水储存设施对易涝点进行LID改造,并分析了改造后小区的实际排水能力。改造后,在实际降雨量为56.5mm时,小区内未出现溢流节点与积水现象。当实际降雨量升高至68.5mm时,小区综合径流系数由改造前的0.85降低至0.48,溢流节点数量下降至2个,溢流节点削减率为94%,且最大溢流时间仅为4min。改造后未出现重现期为50年的降雨,故采用SWMM模型对该条件下的管网排水能力进行模拟,结果显示节点最大溢流时间为12min。综上可知,对小区进行易涝点LID改造可有效改善节点溢流情况,显著提升小区排水防涝能力,为住宅小区的合理海绵化改造提供了借鉴。
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