城市降雨径流控制LID-BMPs适用措施布局优化及实证研究结题摘要

城市降雨径流带来的非点源污染逐步成为城市水环境恶化的主要因素，对城市径流进行控制，削减其负面影响已经成为建设生态城市中的关键环节和重要内容。基于城市建设对降雨径流控制和管理的需求，着眼于城市防涝、污染物削减和生态市建设等，本研究借鉴国外在利用LID-BMPs措施控制城市降雨径流方面的经验和总结我国在该领域的探索和实践，尤其是近年来海绵城市建设的实践，研究各类LID-BMPs措施的技术经济特征，初步建立了我国城市降雨径流控制LID-BMPs数据库；构建了基于场地自然、社会特征的LID-BMPs措施筛选指标体系，开发了面向规划设计人员的LID-BMPs筛选专家系统；并且集成城市降雨径流专业模拟模型、优化模型、GIS、数据库、专家系统等技术，建立了城市降雨径流LID-BMPs措施规划情景模拟与优化系统；在此基础上，选择苏州和佛山的典型区域为研究案例，通过现场监测和评估，研究了不同城市功能区具有代表性的下垫面（路面和屋面等）降雨径流中污染物空间分布特征、动态变化特征以及影响因素。并结合苏州市桃花坞片区、佛山新城、广东省环境保护职业学院佛山校区的建设规划方案，基于场地信息筛选出的各种LID-BMPs措施之间耦合和集成优化，从选址、布局方面给出LID-BMPs规划情景方案，利用开发的规划情景模拟与优化系统进行情景模拟、优化和功效分析，最后给出了上述典型区域开发的LID-BMPs布局优化规划方案。研究结果表明，LID-BMPs规划情景模拟与优化系统不仅可以减少城市内涝，改善水体环境，而且可以提高LID建设的投入产出比，为我国海绵城市规划建设提供技术支持。 2100433B

基于城市建设对降雨径流控制和管理的需求，着眼于城市防汛、污染物削减和生态市建设等，借鉴西方国家在利用LID-BMPs措施控制城市降雨径流方面的经验和总结我国在该领域的探索和实践，研究各类LID-BMPs措施的技术经济特征，建立我国城市降雨径流控制LID-BMPs数据库；构建基于场地自然、社会特征的LID-BMPs措施筛选指标体系，开发面向规划设计人员的LID-BMPs筛选专家系统；集成城市降雨径流专业模拟模型、优化模型、GIS、数据库、专家系统等技术，建立城市降雨径流LID-BMPs措施规划情景模拟与优化系统；研究基于场地信息筛选出的各种LID-BMPs措施之间耦合和集成优化，结合场地建设规划、景观方案等，从选址、布局方面给出LID-BMPs规划情景方案，利用开发的规划情景模拟与优化系统进行情景模拟、优化和功效分析。最后以在建的苏州市桃花坞唐寅文化故居区作为研究对象，进行实证研究。

陈振楼、毕春娟、王东启、许世远编著的《城市降雨径流污染与河岸带生态阻控机制研究》选取了上海苏州河流域和温州温瑞塘河流域等若干典型城市河岸带，对河岸带汇水区地表雨水径流的污染形成机制和污染负荷，以及河岸带氮磷营养盐的截留阻控机制进行了系统研究。在此基础上，研制了城市降雨径流多介质渗滤净化系统、城市直立岸带生态箱净水系统、城市雨水原位下渗净化系统和单级、多级微孔跌水曝气净化系统4种生态阻控技术，可应用于不同类型的河岸带改造方案中，对改善河岸带生态走廊功能、削减地表径流氮磷等对水体的污染负荷，具有重要的实际应用前景和良好的社会经济效益。针对城市降雨径流的污染物来源广泛、水量大、空间分布不均匀等性质，以及城市河岸带狭窄、硬质化、植被类型单一、生态环境功能下降等特点，分别研发了城市河道硬质型河岸生态滤岸技术和城市河道自然型河岸生态滤岸技术，利用中试装置分别探讨了两项生态滤岸技术对面源径流污染物的净化效率和机制，试图通过对城市河岸带进行生态化改造，在不破坏河岸带原有社会功能前提下增加其环境功能。

降雨-径流关系，径流量与形成该径流量的雨量及其他影响因子(如降雨强度、前期流域干湿程度等)之间的相关关系。一般以相关图形式表示,也有用数学公式表示。常用的有年降水-[/glossterm]径流关系和次降水-[/glossterm]径流关系。主要用于由已知的雨量推算可产生的径流量,是水文分析和计算的重要工具之一。

从降水（暴雨）到水流汇至流域出口断面的整个动态物理过程错综复杂。径流形成过程及其各部分的关系，可用框图表示。一部分雨水以径流的形式汇集到流域出口，另一部分经由蒸散发返回大气，通常把不转化为径流的那一部分雨水称为损失。一次降雨过程的总雨量扣去损失就得径流量，也成净雨量。净雨向流域出口断面的汇集过程，则称流域汇流。

1.1 降雨径流预报方法

降雨径流预报一般分两个阶段处理：（1）产流量预报，推求流域内一次降水产生的径流量。（2）流域汇流预报，推求径流量在流域出口断面处的时程分配过程。

20世纪30年代初，R.E.霍顿建立的下渗理论和L.R.K.谢尔曼提出的单位线原理，为把降雨径流过程分为两个阶段进行预报奠定了基础。由此发展了各种预报方法，如产流量预报中的降雨径流相关法、初损后损法、下渗曲线法、以及流域汇流预报中的经验单位线、瞬时单位线、综合单位线和地貌单位线、瞬时单位线、综合单位线和地貌单位线等方法。不少复杂的流域水文模型也是这些概念为基础逐步发展形成的。

1.2 影响流域降雨径流过程的因素

可以分为气象因素和下垫面因素两类。

气象因素主要是降雨强度、历时及时空分布，温度、湿度、风等；下垫面因素包括前期土壤含水情况、土壤类型、植被、土地利用、地形、流域形状、河槽特征、湖泊度等。对于一个具体流域，下垫面因素除土壤含水情况外都比较固定，它们的影响综合体现在流域单位线形状上，在某些情况下，雨强及降雨空间分布的不均匀性对单位线有显著的影响，故实际工作中常以雨强为指标或按暴雨中心位置将单位线分型。气象因素及前期土壤含水情况、植被等具有明显的时变特性，在不同程度上对降雨产流起着制约作用。20世纪50年代广为使用的降雨径流合轴相关图，就是结合流域具体情况，通过一定成因分析，挑选主要影响因素作为参数而建立的统计相关关系。其中流域前期土壤含水情况，难以用数学方程准确地定量描述，常用前期影响雨量间接表达 。