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旱区城市雨水资源化滞蓄传输调控研究

作　者: 杨云川
导　师: 牛争鸣
学　校: 西安理工大学
专　业: 水力学及河流动力学
关键词: 雨水资源化潜力滞蓄传输 SWMM模拟雨水调蓄池景观生态学
分类号: TV213.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

雨水资源化是指人们通过各种技术措施和手段,将雨水资源的存在形式转化为其他的水资源存在形式,并产生生态、经济和社会效益的过程。21世纪是我国城市化高速发展的世纪,在城市化及人类活动作用的“变化环境”条件下,研究城市雨水资源化是解决西北旱区城市水资源相对性短缺的主要途径之一。本论文以宝鸡市为例,结合其水资源条件和自然地理特征,探讨了城市雨水资源化滞蓄传输调控的基本问题,主要包括以下内容：通过对城市化水文效应、城市雨水资源化相关概念的论述,指出现代城市雨水资源化具有开放系统特征和尺度效应。根据水的健康循环理念,提出单个城市雨水资源化必将向流域尺度城市群间的雨水资源调控趋势转化与发展。这些特征决定了在“变化环境”下,城市雨水资源化与城市水文参数的演变、防洪排涝标准的变化、及区域生态环境等之间的相互作用将是长时期内的热门话题。西北旱区城市的水资源问题属相对性短缺,本文用影响因子法量化计算了宝鸡北坡生态区雨水资源化潜力并予以评价,分析了该区的水资源供需状况,结果表明北坡区域的雨水利用规划目标合理,可通过一定的雨水利用技术措施实现规划目标。按其规划目标,需要实施必要的雨水资源化工程,提高利用雨水资源28.69万m3。城市区域雨水资源化过程亦是水循环过程,主要包括大气降水调控、工程调控、用水调控、排水调控和水量回归调控等五个环节。以城市不同下垫面的产汇流理论,本文提出采用网格单元滞蓄原理分析城市区域雨水资源化的滞蓄传输过程,进而以单个网格单元为点源或汇,展望可借助河流分级理论、地貌瞬时单位线路径转移概率方法建立流域尺度城市群间雨水资源化系统调控思路。另外,对雨水资源量的调控的同时,降雨-径流污染需对城区排水系统,以源头控制为主,并辅助传输中途和终端采取全程控制措施。籍此,开展水量及水质BMP,促进城市雨水资源化管理由“工程排水”向“生态排水”转变将是城市雨水资源化的必然发展趋势。用SWMM模型对北坡生态区进行降雨-径流过程及雨水调蓄池模拟,结果表明北坡区域必须进行必要的雨水调蓄措施,一方面集蓄雨水资源加以利用,另一方面滞蓄雨洪降低防洪风险,提高安全系数。文中通过简单公式估算和模拟结合的方法得出了该区域内雨水资源化的调蓄池容积,其值大于按规划设计要求的调蓄池容积,更有利于雨水资源的高效利用。景观生态学是城市绿地系统规划建设和管理的核心理论,文中借以对宝鸡市绿地系统建设进行了评价,阐述了城市绿地系统的景观属性。就北坡生态区,界定为典型的城郊带状公园景观。该区雨水资源化应以土壤就地入渗利用和雨水调蓄池集蓄传输异地利用相结合；生态绿化建设以提高绿地异质性为主,注重提高区域绿化的植被配比,同时进一步提高和完善区域绿地景观盖度。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
主要符号表  10-11
引言  11-12
1 绪论  12-28
  1.1 城市化及其水文效应  12-15
    1.1.1 城市化对水循环及其水文过程的影响  13-14
    1.1.2 城市化带来的水资源危机  14-15
    1.1.3 城市化对水环境的影响  15
  1.2 国内外城市雨水利用的发展现状  15-18
    1.2.1 国外城市雨水利用  16-17
    1.2.2 我国城市雨水利用  17-18
  1.3 城市雨水资源化相关概述  18-24
    1.3.1 城市雨水利用的内涵  18
    1.3.2 城市雨水基本利用方式  18-19
    1.3.3 城市雨水资源化的一般途径  19-21
    1.3.4 城市雨水资源化系统  21-22
    1.3.5 城市雨水利用系统关联域  22-23
    1.3.6 城市雨水资源化关键技术问题  23-24
  1.4 城市雨水资源化的尺度  24-25
    1.4.1 城市区域尺度水健康循环与雨水资源化  24
    1.4.2 流域内尺度城市群间的水健康循环  24-25
  1.5 渭河流域雨水资源化条件及本文研究内容  25-28
    1.5.1 渭河流域实行雨水资源化的条件  25-26
    1.5.2 本文研究的主要内容  26-28
2 旱区城市雨水资源化潜力与供需分析  28-50
  2.1 西北旱区水资源特性及其雨水资源  28-31
    2.1.1 西北旱区水资源特性  28-30
    2.1.2 区域雨水资源的形成与转化  30-31
  2.2 旱区城市区域雨水资源化潜力分析与评价方法  31-38
    2.2.1 城市区域雨水资源化潜力量化概述  31-33
    2.2.2 基于水量平衡的城市区域雨水资源化潜力分析模型  33-35
    2.2.3 基于影响因子的城市区域雨水资源化潜力计算模型  35-37
    2.2.4 城市区域雨水资源化潜力综合评价方法  37-38
  2.3 雨水资源化潜力计算与评价实例分析  38-44
    2.3.1 宝鸡北坡生态区基本概况  38-41
    2.3.2 北坡生态区雨水资源化潜力计算与评价  41-44
  2.4 旱区城市区域雨水资源的供需平衡分析  44-48
    2.4.1 区域雨水资源的广义供需平衡分析  44
    2.4.2 城市水资源供需分析  44-47
    2.4.3 北坡区域雨水水资源化程度评价  47-48
  2.5 宝鸡北坡区域雨水资源化工程规模界定  48-49
  2.6 本章小节  49-50
3 旱区城市雨水资源化的径流传输调控  50-67
  3.1 城市区域降雨-径流及其传输调控过程  50-53
    3.1.1 城市雨水资源转化与水循环调控的一般模式  50-51
    3.1.2 城市区域雨水资源化的水循环调控过程分析  51-53
  3.2 城市降雨-径流及传输过程的影响因素  53-57
    3.2.1 旱区城市降雨特性分析  53-56
    3.2.2 下垫面条件对径流及其传输的影响  56-57
    3.2.3 人类活动对降雨-径流及其传输的影响  57
  3.3 城市区域下垫面降雨-径流及传输机理  57-64
    3.3.1 不同透水特性地面的雨水径流机理  57-58
    3.3.2 城市生态系统对雨水的调蓄作用  58-60
    3.3.3 坡面区域雨水径流过程及其资源化分析  60-62
    3.3.4 城市区域地表降雨-径流及传输  62
    3.3.5 土壤对雨水资源的调控  62-63
    3.3.6 城市区域排水管网系统传输  63-64
  3.4 城市雨水资源化蓄滞传输调控模式探讨  64-66
    3.4.1 区域汇水单元网格雨水资源滞蓄传输系统  64-65
    3.4.2 单元雨水资源化滞蓄传输量化分析  65-66
  3.5 本章小结  66-67
4 旱区城市雨水资源化的非点源污染调控  67-83
  4.1 城市雨水水质及其降雨径流污染的基本特征  67-70
    4.1.1 城市降雨径流污染物来源及其水质分析  67-69
    4.1.2 城市雨水径流沉淀特性分布  69-70
  4.2 城市不同下垫面降雨径流冲刷及传输的污染调控  70-74
    4.2.1 城市屋面径流污染物的计算  70-71
    4.2.2 城市不透水地面径流污染物的冲刷计算  71-72
    4.2.3 城市下凹式绿地对径流污染物的削减效应  72-73
    4.2.4 城市雨水管网污染物的输送分析  73-74
  4.3 宝鸡市非点源污染控制  74-76
    4.3.1 宝鸡市水环境概述  74-75
    4.3.2 宝鸡市降雨径流污染防治  75-76
  4.4 城市区域的生态排水策略  76-82
    4.4.1 城市区域雨水资源的生态排水理念概述  76-77
    4.4.2 城市区域生态排水的雨水资源利用优化  77-81
    4.4.3 城市区域生态排水的雨水资源化体系  81-82
  4.5 本章小结  82-83
5 宝鸡市北坡生态区雨水资源化的SWMM模拟  83-103
  5.1 城市降雨-径流模拟研究  83-87
    5.1.1 国外城市降雨-径流模拟研究  83-85
    5.1.2 国内城市降雨-径流模拟研究  85-87
  5.2 SWMM模型原理  87-90
    5.2.1 SWMM模型概述  87
    5.2.2 SWMM模型模拟原理  87-90
  5.3 北坡生态区降雨-径流SWMM模拟  90-99
    5.3.1 北坡生态区SWMM建模  90-95
    5.3.2 北坡生态区SWMM模拟成果分析  95-98
    5.3.3 北坡生态区的雨水资源化策略  98-99
  5.4 北坡生态区雨水资源化滞蓄传输调控的SWMM模拟  99-102
    5.4.1 雨水调蓄池原理与SWMM模拟  99-101
    5.4.2 雨水调蓄池滞蓄传输的SWMM模拟  101-102
  5.5 本章小结  102-103
6 宝鸡市绿地景观建设及区域雨水资源化对策  103-113
  6.1 宝鸡市自然地理条件及其绿地系统概述  103-105
    6.1.1 宝鸡市自然地理特征  103-105
    6.1.2 宝鸡市绿地系统建设  105
  6.2 宝鸡市城市绿地系统景观评价  105-108
    6.2.1 城市绿地系统及其生态景观属性  105-106
    6.2.2 宝鸡市绿地系统景观生态评价  106-108
  6.3 北坡生态园林区域生态绿化建设与雨水资源化策略分析  108-111
    6.3.1 北坡生态区景观生态分析  108-109
    6.3.2 北坡生态区降水与土壤特性  109-110
    6.3.3 北坡生态区雨水利用与生态绿化对策  110-111
  6.4 本章小结  111-113
7 结论与展望  113-117
  7.1 本文研究的主要结论  113-115
  7.2 城市雨水资源化发展趋势  115-117
致谢  117-118
参考文献  118-123
附录  123

旱区城市雨水资源化滞蓄传输调控研究

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