区域雨水径流源头控制关键参数及其确定方法研究

To determine the rainfall-runoff volume capture rate rationally and to figure out its relationship between waterlogging prevention and black-odorous water is one of the focused issues in the sponge city development. Domestic and foreign research shows that determining the rainfall-runoff volume capture rate is influenced by rainfall distribution characteristics, rainfall pattern，rainfall inter-event dry period and extreme rainstorm, however, there is still a lack of systematic study on the optimal determination of the rainfall-runoff volume capture rate under the influence of multiple factors. And there is also a lack of response mechanism of runoff peak and runoff pollution. This research adopts a combined method of rainfall data statistical analysis, rainfall and runoff measurement, and rainfall-runoff modeling to study the coupling effect between source control of rainfall runoff and control of runoff peak or pollution, the quantitative relationship among the mean annual rainfall, volume, number of rainfall events and corresponding design rainfall, the effects of the actual rainfall, site hydrology, the key design parameters and other factors on the volume capture rate and the response mechanism of volume capture to runoff peak flow, runoff pollution and related hydrological parameters.

海绵城市建设中，雨水径流总量控制目标的合理确定及其与排水防涝、黑臭水体治理的关系是当下热点问题之一。国内外研究表明，总量控制目标的确定受降雨分布特征、雨型、降雨间隔时间、极端暴雨等影响，但仍缺乏系统的，基于多因素影响下的雨水径流总量控制目标优化确定，及其与径流峰值、径流污染的响应机制方面的研究。本项目采用海量降雨数据统计分析、区域实测及模型模拟相结合的方法，研究源头雨水径流总量控制与峰值、污染控制的耦合效应，多年平均径流体积、雨量、场次及对应设计雨量等总量控制关键指标及参数间的量化关系，实际降雨、场地水文、设施关键设计参数等多因素对总量控制指标的影响规律，及总量控制对峰值流量、径流污染及相关水文参数等的响应机制。

本论文针对城市雨水源头控制重大问题，对关键参数及其确定方法进行理论和应用研究。主要结论如下：. 全国186个城市的统计结果表明，“H85%雨量（我国）/H95%场次（美国）”比值在0.56-0.92之间，其实际控制标准比我国高。理论证明了径流体积控制率与径流事件控制率相同时，按合理化公式法，采用年均场次降雨量和径流系数计算得到的设施调蓄容积也相同。理论分析了雨水滞渗设施的溢流风险，实际设施的径流控制能力还与设施设计排空时间相关。. 基于北京、南宁等8个城市近30年逐小时降雨统计分析，降雨间隔时间、降雨量、降雨历时较好的符合指数分布，通过降雨间隔时间的变异系数CV≈1来确定用于划分系列独立降雨事件的最小降雨间隔时间MIET，进而拟合得出关键变量的概率函数；进一步基于合流制排水系统溢流特征分析的方法，通过对既定合流制排水系统的模型连续模拟分析，初步确定8个城市CSO溢流事件的MIET=16~34h，对8个城市典型年导致CSO的降雨事件的降雨强度变化过程进行分析表明，CSO事件的MIET与导致CSO的降雨强度（≥imin）的MIETi相关，8个城市MIETi的分布特征无明显南北方差异，各城市CSO事件的MIET呈现出相似特征。建议我国划分独立降雨事件和CSO事件的最小间隔时间分别为12h、24h。. 设计降雨法适用于计算小流域径流总量和径流峰值，设计降雨法基于暴雨强度公式，并采用“交替区块法”获取设计降雨过程线。设计径流过程线可基于合理法计算确定，计算的关键是根据集水时间计算“移动平均降雨强度”，可进一步结合实测数据进行验证后在我国推广使用。