本文是一篇给排水工程论文，本文通过基于水文模拟、雨洪调控两个方面的重点研究，对小区排水体系进行改造和完善，经实验计算研究获得了以下主要结论：（1）对于兰州市老旧小区的建立 SWMM 模型模拟计算得出结论：中国降雨分布状况从时间和空间上都不均匀，呈东南多、西北少；春夏多、秋冬少的降雨分布状况，兰州地处中国西北部，干旱和洪涝灾害经常发生。进行低影响冲击改造之前对小区建模发现，随着降雨重现期的增大，小区内多个雨水井产生溢流状况，由模型可以知道，当降雨重现期达到三年时，小区两条主要管道路径的其中一条有 4 个雨水口出现溢流情况，溢出雨水直接流至小区地面，影响居民正常出行。当雨强增大到一定程度或是雨水检查井被淤积泥沙堵塞时还会形成小区内涝，危及居民生命财产安全。在添加了低影响冲击设施以后，重现期直至增大到一百年，小区雨水口也没有发生溢流情况。
第 1 章 绪论
1.1 研究背景及意义
近年来随着经济的发展，我国的城镇化水平不断提高，地面硬化铺装的比例越来越高，许多广场、街道、公共设施以及校园、单位、家属院的地面铺装均使用沥青混凝土、普通混凝土等硬性透水率极低的材料进行铺装，以达到方便市民出行、快速运输等目的[1][2]。这样的发展方法与方式虽然可以满足人们眼前的利益，但是难以带来持续性的发展，也违背我国可持续发展的战略目标[3]。其中有许多值得深思的问题和由此产生的非正常现象，其中受公众热议最为广泛的是“城市看海”现象[4 ]。我国是世界上洪涝灾害最为严重的国家之一，每到雨季，多个城市关于“看海”新闻层出不穷，很多发展迅速的一线、二线城市均名列其中，北京作为我国的首都——国家中心城市、超大城市，全国政治中心、文化中心、国际交往中心、科技创新中心，依旧未能避免这样的问题，造成的巨大经济损失和人员伤亡[5]。
从而可知，城市建设与环境发展之间存在矛盾，其中水资源短缺、水安全堪忧、水环境污染、水生态恶化和水文化匮乏等几个方面的问题最为突出。水资源短缺主要表现为虽然我国拥有水资源总量排名世界第四，但是人口总量巨大，人均占有量少，低于世界平均水平[8 ]。水安全堪忧主要表现为我国许多城市深受洪涝灾害的恶劣影响，洪涝灾害对于经济效益和人员安全均具有严重破坏性，例如，2013 年，四川成灌快铁全线停运、2014 年，武汉特大洪涝灾害、2015 年，“苏蒂洛”导致福州市市区形成大面积深度积水、2017 年，长沙特大洪涝灾害致使湘江、资水、沅水三条干流及洞庭湖区共 24 水位站超警戒水位。每年都有洪灾发生，小轿车泡在水中熄火，人员被困，供电中断，多地区通信交通中断给城市建设和经济发展带来不可估量的损失[9]。水环境污染主要表现为据《2015 年重点湖泊（水库）综合营养状态指数》相关报告显示，其中贫营养的 6 个、中营养的 41 个、轻度富营养的 12 个、中度富营养的 2 个，轻度富营养以上的湖泊约占 1/4。富营养湖是指湖中营养物质含量高、浮游生物种类少但生物量高的湖泊。富营养化是湖泊、水库、河口、海湾等缓流水体中氮、磷等营养物质的含量超过一定的界限，在光照和水温又比较合适的条件下，引起藻类以及其他水生物异常繁殖，水体的透明度和溶解氧大大降低[14]。水生态恶化的现象主要表现为河流水系变迁，湖泊萎缩干涸、河流下游水量逐年减少、水质污染严重导致纳污能力丧失[20]。水文化匮乏主要表现为水利法规体系尚待进一步完善、水文化建设体制机制尚未建立、关于水文化的研究与中国国情实际的水问题的结合不够紧密等[21]。
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1.2 国内外雨洪管理研究现状
1.2.1 国内外 LID（低影响冲击系统）研究现状
最佳管理措施(BMP,Best Management Practice)与低影响开发(LID,Low ImpactDevelpoment)均为美国关于建造海绵城市的主流技术[47]。最佳管理措施由美国联邦水污染控制法提出，最初以控制面源污染问题为目标，后来为强调利用综合措施解决控制年均径流量、径流污染、地下水的补充与回灌等水生态问题提出了第二代 BMP。低影响开发理念是 20 世纪 90 年代末发展起来的暴雨管理和面源污染处理技术[25]。该技术有助于在由于当前人类社会飞速发展而产生的大量对自然环境负面影响的基础上，以最小的代价生产最优的环境、社会与经济效益，通过模拟自然水文条件来逐渐还原地球原始的水生态环境[26]。而具体部署之前一定需要总体规划，雨水管理模型是排水系统设计、运行和管理的基本依据，历来受到排水企业、科研和教学部门的重视，低影响开发以雨洪管理模型作为宏观调配的基础下，从微观尺度控制自然水生态景观，对场地进行合理的分析利用，从源头处理降雨径流，达到低成本、高效益的目标。因地制宜，在不同的气候、地理环境、国情与政策的条件下，尽可能降低城市发展对环境带来的负面影响。
目前在绿色屋顶、雨水花园、透水铺装、下凹式绿地等都是我国学者研究的热点方向。2014 年，王向阳等提到了雨水花园中植物配置和景观设置问题，注重低影响冲击设施的实用性与美观性[29]；2017 年，曹增博等提出了在干旱半干旱地区，雨水花园渗透层的用料以及渗透型的保证是雨水利用的关键[30]；2017 年，张亚洲等提出在西北地区由于干旱少雨，雨水花园透水层须先对地基做湿陷性消除，采用三七土垫层法、冲击压实法和强夯法，以保证土壤稳定性[31]。2017 年，陈映杰提出城市居民区下凹式绿地的设计应先计算溢流口高度和下凹面积，最终确定下凹深度和溢流口的数量及位置[32]；2017 年，黄铁兰等将透水路面、雨水花园和绿色屋顶三种低影响冲击设施进行对比，关于雨水径流的消减能力，透水路面最强、绿色屋顶最弱；关于设施的建设成本，雨水花园的建设成本最高、透水路面最低[33]。
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第 2 章 低影响冲击体系简介
2.1 低影响冲击系统的特性
低影响冲击系统具有特异性、低成本、高回报、时效性等优点，通过建立城市绿色设施，并有效搭配灰色设施为现代海绵城市的开发和改造提供了多种有效方案。
① 特异性。根据不同的气候条件、下垫面情况与具体需求，具有多种功能以供选择，提出针对性的解决措施，不一概而论，所以低影响冲击系统适用范围更加广泛，不但可以用于新型城区的建造，也适用于老旧城区的改造。
② 低成本与高回报。低影响冲击设施的造价普遍相对较低，具有可持续性，既有对于降水的收集功能，也有对于降雨的净化功能，降低城市雨水径流的面源污染，最大程度实现雨水资源利用。
③时效性。与传统的城市雨洪管理措施在雨水收集设施末端处理的方法相反，低影响冲击设施则是就近处理、从源头处处理，降低雨洪的峰值流量，快速降低城镇化发展带来的影响。
综上可知，低影响冲击设施是一种具有特异性、低成本、高回报、时效性的环保节水技术。
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2.2 低影响冲击设施分类
低影响冲击设施在降雨径流的源头分散的对径流进行水文和水质的控制，该设施由于规模小且种类多样，可以从以下四个角度进行分类：
① 改变下垫面类型。以改变下垫面类型作为低影响冲击措施的原理是提升渗透型下垫面的面积数量或是加大可渗透型下垫面的渗透系数，从而降低发生降雨事件或者洪灾事件时的峰值流量。其中，提升渗透型下垫面的面积，可将原有硬化路面改造为绿地，比如，加大城市内的草地林地的面积、透水铺装、下沉式绿地、生物滞留池、雨水渗透塘（池）、雨水井或是绿色屋顶；加大可渗透型下垫面的渗透系数，将硬化路面的铺装改为透水铺装，使降雨直接入渗补充地下水或者进入内部铺设的排水管后进行净化与利用。
② 改变下垫面地形结构。改变路面坡度可产生不同结果：对于停车场等具有专业用途的场地进行调整使其具有微小坡度，有利于场区的雨水流向的控制、减小排出耗时；尽量减小城区道路的坡度，当道路坡度较大时，雨水径流的动能随时间不断增大，出现重现期较大的雨型时，会对下游城区造成巨大的社会经济效益影响。当城区道路坡度无法减缓时，可将连续斜坡路面改为梯田形式结构，并在道路两侧设置生态滞留池对于上游雨水进行拦截的同时，增加雨水下渗的时间。同理花园中的植草沟与小区内或道路两侧的下凹式绿地也是改变下垫面地形结构重要措施。
③ 改变植物种类。植物的冠层对于降水具有不可忽视的截留作用，那么植物的种类对于低影响冲击设施的功效也具有重要意义。首先根据研究表明，当乔木与灌木的比例达到 1:3 时，生态效益呈最佳状态。而现实中，多以便于粗放管理的草坪代替，需增加植物的多样性来改变现状。其次，优先使用城区当地的乡土植物作为城区绿化使用的植物。乡土植物以其抗逆性强、养护成本低等特性，优于外地引进的物种。
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第 3 章 SWMM 模型构建.................................16
3.1SWMM 模型模拟能力 ................................. 16
3.2 模型原理 ...................... 16
第 4 章 模型参数率定..................................39
4.1 率定方法 .............................. 39
4.2 率定结果 ............................... 40
第 5 章 低影响冲击设施效能评价....................44
5.1 计算步骤 ......................... 45
5.2 低影响冲击设施水文效能评价 ...................
