城市低影响开发措施减灾补偿机理及空间布局研究

Although the Low-Impact Development measures, with the compensation effects of water-logging mitigation and reduction of peak discharge and pollution load, play an important role in reducing the water-logging risk and protecting ecological environment, their compensation mechanisms and scopes of application are unclear. Some related researches indicate that there are no reliable LID models. Therefore, by means of laboratory tests and measured data, a more applicable model (LID-SWMM) is established in this project, based on which, the effects of water-logging mitigation are compared by LID measures and water surface ratio and pervious surface proportion, in order to find out the corresponding compensative water surface ratio (CWSR) and compensative pervious surface proportion (CPSP). According to the quantitative relationship among peak discharge, runoff volume, concentration time, CWSR, CPSP and their spatial distribution, the optimal group of CWSR, CPSP and their spatial distribution is determined, aiming the restoration of the urban flood hydrograph. By the laboratory tests, the scope of application of each LID measure is analyzed, and the reasonable distribution of LID measures is derived by their compensation effects and the optimal group of CWSR, CPSP and the spatial distribution. In the project, the compensation mechanism of LID measures for the water-logging mitigation is in-depth studied, which provides a new idea for the development and the applications of LID.

低影响开发（LID）措施可补偿减少的水面积和透水面积的涝灾减灾效果，有效削减洪峰流量和污染负荷，对降低洪涝灾害风险、保护生态环境具有重要作用，但其补偿机理不明，且适用范围不清。相关研究表明，目前尚无可靠的LID模型。因此，本课题首先采用室内试验和实测资料相结合的途径建立适用性更高的LID-SWMM模型，据此对比研究各LID措施和水面率、透水率对城市涝灾的减灾效果，确定其对应的补偿水面率和补偿透水率。通过建立洪峰流量、洪量和汇流时间与补偿水面率、补偿透水率及其空间分布之间的定量关系，以修复城市雨洪关系为目标，确定了最优的补偿水面率、补偿透水率及其空间布局。利用室内试验，分析LID措施的适用范围，结合各LID措施的补偿效果和最优的补偿水面率、补偿透水率及其空间布局，确定合理的LID措施布局。课题将深入探讨LID措施的减灾补偿机理，为其进一步发展和付诸实践提供一种新思路。

近年来，城市内涝频发。由于低影响开发措施（LID）不但可以控制洪峰流量，还可净化水质，修复城市雨洪关系，其吸引了国内外学者的关注，取得了一些成果。但LID广泛付诸实践尚存在一些难题，如LID的减灾机理不明，适用范围模糊，缺乏有效的模型。.本课题通过室内试验和室外试验相结合的方式，建立适用性更高的LID-SWMM模型；以模型为基础，分析LID措施的补偿效果，研究LID措施在空间均匀分布时与水面率和透水率之间的定量补偿关系。分别从经济角度和LID角度，确定最优的水面率和透水率组合；并通过实验分析不同暴雨特性（雨强、历时、雨型）下产生的地表径流水质变化情况，研究雨水利用等LID措施的可能性，明确各措施的适用范围。.研究结果表明，在LID-SWMM模型方面，相同雨强和相同面积下，透水区和不透水区分布不同，其出流结果不同，其中下游为不透水区时，出流较快，洪峰较高；通过利用LH-OAT敏感性分析方法，得到不同参数对径流系数和洪峰流量的敏感性不同。在补偿效果分析方面，植被浅沟施对城市内涝减灾具有较明显的成效，与增加透水率效果相同，LID措施对透水率的补偿效果与LID措施设置的大小呈线性关系；在低降雨重现期下，生物滞留池的雨洪控制效果较好，而布设的越分散，其降低径流系数的效果最好，但削减洪峰的效果较差。在最优水面率和透水率组合方面，以经济最优为目标，确定了最优水面率和最优透水率组合；以南京板桥河为例，根据洪峰、汇流时间与水面率和透水率之间的相关关系，建立整合模型Qm =f（WSR，PSP），得到最优水面率和透水率组合。在暴雨径流水质方面，不同污染物随着径流历时的增加，浓度下降明显，但下降程度不同，在进行雨水利用时，应根据不同雨强和不同应用场景设置不同的雨水收集利用时刻。.课题的完成为LID的发展和付诸实践提供了一种新思路，具有重要的理论意义和实际价值。