
1、科学技术领域
项目属于城市建设学科的城市水资源技术领域,涉及城市排水防涝、地表径流减控与面源污染削减、低影响开发、海绵城市建设等研究方向。
2、主要内容
项目针对城市化过程中所面临的内涝积水频发和水体径流污染严重等影响城市安全和水环境质量的重大问题,从设计降雨表达、下垫面识别、地表径流过程、径流源头减控、城市规划管控等方面系统开展了城市雨水径流水量、水质综合管理技术研究,主要技术内容和成果如下:
1)量化城市降雨时空过程规律,构建雨水径流综合管控体系设计降雨过程的确定方法。建立了城市降雨过程与时空特征定量表达方法,提出包含4参数的城市降雨类型表达模型、4参数降雨时间变化分析模型和4参数降雨空间分布表达表述模型;完善了城市排水管网设计暴雨编制方法,建立了融合水利和市政雨型的城市防涝系统设计的长历时(24小时)设计降雨过程确定方法,实现了短历时部分与管网设计暴雨基本一致,长历时部分与水利排涝工程设计暴雨基本一致。
2)研发降雨及径流全过程自动水质采样技术与设备,实现水质和水量过程同步监测。研发了具有“零捕获”功能的无电力天然降雨自动采样器、下垫面径流过程水质监测自动采样终端、智能型自动水质采样器等设备,可通过手机App远程控制,能够实现全天候降雨过程、径流过程的水质、水量同步监测。
3)建立不同地表类型及调控措施的降雨径流水量、水质过程定量计算方法。研发不透水地表沉积物负荷检测法,提出新型地表冲刷模型,建立不透水地表降雨径流水量与水质过程的计算方法。明确了透水铺装、绿地和林地等透水地表的降雨径流特征并建立了动态径流系数及关键污染物削减系数的计算模型。针对下凹绿地、屋顶绿化、生物滞留槽、植被草沟等典型地表径流调控设施,建立了与降雨雨型、降雨量、降雨历时相关的动态径流系数和关键污染物削减系数的计算模型。
4)研发城市地表空间数字化识别技术和径流系数与污染特征耦合分析模型。提出了基于不同数据源的城市地表空间类型自动识别方法、基于加权融合的地表高程提取方法,构建了基于径流系数的城市地表空间类型分类体系,编制了分类导则,开发了基于地表类型的径流系数与污染特征综合模拟与分析软件,建立了地表空间类型数字化识别与径流水量水质特征的耦合表达方法。
5)研发地表径流减控与面源污染削减的计算软件工具。开发了10种典型城市低影响开发设施水质水量分析模块,建立单项和组合式低影响开发设施数据集与评价决策模块,开发具有强大核心计算引擎的低影响开发设施优化配置及设计的评估决策模块,集成了具有独立知识产权的城市低影响开发水质水量分析与评价决策软件WaterVista。
6)建立基于内涝风险评估和径流污染控制的城市内涝防控规划技术体系。提出了城市排水(雨水)防涝综合规划方法,构建内涝风险评估的指标体系,建立基于数值模拟和GIS技术的城市内涝风险评估技术,并将其纳入城市规划体系,建立了城市内涝防治规划技术方法和城市雨水径流污染调控规划技术方法,形成了城市地表径流污染控制与内涝防治规划技术体系。
7) 建立了以“清水活源”恢复城市河川基流为目标的城市地表径流减控与面源污染削减技术体系。基于多措施水力串联的思路,建立了单种产流地面→街区地块→市政管网→入河排口的多层级雨水径流调控体系,可将降雨径流变成补给河川基流的“清水活源”,进而从工程调控和综合管控两方面集成构建了城市的地表径流减控与面源污染削减技术体系。
8)建立了基于精细化洪涝模拟的城市流域洪涝风险综合管控技术。提出了城市流域尺度耦合下垫面产流、地面漫流、管网与河网汇流等城市水文全过程的精细化洪涝模型构建技术,在此基础上建立了设施行洪排涝能力评估、径流分区管控模式、城市水系雨后水环境快速恢复的水质水量联合调度等关键技术,促进首都防汛向科学化、标准化和精细化发展。
建立了基于水影响评价的城市地表径流管控技术推广应用模式。
将径流系数等管控指标纳入北京市建设项目水影响评价,建立了基于水影响评价的城市地表径流管控体系。通过径流与污染减控指标逐级分解落实、指标纳入土地供应规划条件(招拍挂)、签订绿建约定书、宣传培训指导等措施,建立了一套在开发建设项目中落实地表径流减控措施的有效方法。基于这两套措施,使地表径流减控与面源污染削减技术在北京得到了全面推广应用。
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