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第七章 城市降雨径流


城市化程度的提高〃直接改变了城市的暴雨径流形成条件〃 使其水文情势发生变化
发生这些现象的原因可从以下方面来分析:
-- 不透水面积增加:城市化的进程〃增加了城市的不透水表面〃使相 当部分的流域为不透水表面所覆盖〃如屋顶、街道、人行道、车站、 停车场等。不透水区域的下渗几乎为零〃洼地蓄水大量减少〃造成产 流速度和径流量都大大增加 --汇流时间缩短:排水管渠系统的完善〃如设置道路边沟、密布雨水 管网和排洪沟等〃增加了汇流的水力效率。导致径流量和洪峰流量加 大〃出现洪峰流量的时间提前
城市水文测验系统
常规测验系统:水位观测和不定期用流速仪观测流量 特别研制的城市水文监测系统:在排水管道上
7.4 城市设计暴雨
选择设计暴雨的一般假定
若所设计的给水排水系统的承受能力能抵御该次降雨事件〃 则系统的运行就能满足设计要求
最常用的虚拟事件
依据历史资料分析雨深-历时-频率关系得到的 适用于排水工程设计和给水中的取水工程设计 对于城市雨水排除系统〃其设计频率和重现期的选定〃在原 则上可根据工程的造价和运行的费用〃以及由于雨洪超标所 引起的损失金额〃得出经济上最合理的设计频率 设计暴雨必须能适用于推求排水管网各个节点处设计洪峰流 量的要求(设计相应各种历时的设计暴雨量) 城市设计暴雨一般不考虑雨量在空间分布的不均匀性
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农村
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时间
相同暴雨及滞洪条件下城市化对径流量的影响 此外〃河道中流速的增大〃增加了悬浮固体和污染物的输送量〃亦加剧了河床 冲刷。
7.2 城市化与城市暴雨径流
城市内涝灾害
7.2 城市化与城市暴雨径流
城市暴雨径流特点
-- 暴雨径流总量增大〃洪峰流量增高〃出现时间提前 -- 河道中水流流速加大〃径流过程中悬浮固体及污染物浓度提高
直接应用某次实测历史降雨资料
可用于滞蓄水库的设计或用于着重考虑水质的工程设计
7.5 城市降雨径流的水质特性
城市径流中污染物的来源和种类
降水:降雨和降雪对径流污染物的贡献〃尤其是工业区降雨 中硫的含量很可能是雨洪径流的主要部分 --降水污染物背景值 --降水通过大气而引起的湿沉降 土地表面(地表污染物):雨洪径流污染的主要部分。地表 污染物的含量与许多因素有关〃如:大气沉降、交通量、土 地利用类型、人口密度、季节和风力等 下水道系统:沉积池中的沉积物和合流制排水系统漫溢出的 污水
7.5 城市降雨径流的水质特性
地表污染物的聚集和去向
污染物的集聚过程:影响因素-大气沉降、交通量、土地利用类 型、人口密度等 污染物的冲洗:过程与污染物性质有关;最终随雨洪径流进入 雨水口〃通过排水管网向下运动 污染物的输送:地表污染物被雨滴或径流冲走〃带到下水道系 统中〃再通过管网排入受纳水体。对于小型排水管网〃污染物 的沉降、降解可忽略;对于大型排水管网〃计算流域污染物过 程必须与雨洪径流计算结合起来 污染物的种类:悬浮固体(SS)、COD、重金属、富营养 化物质(N、P、K)、细菌和病毒、油脂类物质、酸类物质等
河道及管渠流量资料
河道流量:雨洪排水设计 管渠流量:与水质参数有关的研究中
水质监测资料:样品的采集和流量资料基本同步
悬浮沉积物指标 无机物指标 细菌指标
7.3 城市水文资料的搜集
土地利用情况资料
土地利用特征与流量水污染物质的含量有一定的关系 土地利用特征包括流域物理性质方面的资料〃气候因素以及 环境状况等 美国地质调查局和环保局城市研究大纲中经常使用的自然地 理特征包括22项内容
城市化的发展对水环境所产生的直接或间接影响,主要表现为三个城 市水文问题,即城市水源资源紧缺、水质污染控制和洪水控制问题
7.1 城市化与城市水文过程
城市水资源短缺
随着人口增加〃对水的需求量也就随之增大〃产生了一个 寻求充足水源这一水文第一重要的问题
洪水控制问题
城市污水增多、降雨的径流量变大和流速的增大〃使短时间 内的大流量径流发生〃不可避免地要使洪峰流量增大〃从而 引起了洪水控制问题。
7.2 城市化与城市暴雨径流
城市暴雨径流特点
-- 暴雨径流总量增大〃洪峰流量增高〃出现时间提前 -- 河道中水流流速加大〃径流过程中悬浮固体及污染物浓度提高
城市化程度的提高〃直接改变了城市的暴雨径流形成条件〃 使其水文情势发生变化
7.2 城市化与城市暴雨径流
城市暴雨径流特点
城市
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流量
7.2 城市化与城市暴雨径流
总之〃随着城市规模的不断扩大〃在一定程度上又进一步影响到城市〃特别是大都市的 降雨条件。城市化对城市暴雨降水的影响:
7.3 城市水文资料的搜集
降水和其他气象资料
第一类是用于建立、率定和检验城市水文模型的降雨资料〃 一般是集中在研究区域〃要求与其他水量水质资料配套进行〃 记录年限可不要求很长〃但要求观测比较精细 第二类是用于进行长期模拟所需的长期降雨资料〃这部分资 料主要是依靠国家基本站网提供
水质污染控制问题
城市化扩大时〃枯水流量减小〃城市污水的增加及雨水径流 水质恶化〃引起水源水质恶化。另外〃固态及液态致病污染 物的处置对地下水水质也可能产生不利影响〃产生了水质污 染控制问题。
7.2 城市化与城市暴雨径流
城市化进程
农村阶段:土地处在耕作或放牧状况 早期城市:大量修建城市型房屋〃但仍有相当部分土地被 原有植物所覆盖 中期城市:住房、商贸中心、学校、工厂等建筑物大规模 地发展和建设阶段 后期城市:使已残留很少的原有植物缩减为零〃地面完全 由人工建筑和一些其他设施所覆盖
7.1 城市化与城市水文过程
城市化改变两个方面
原来的地貌情况 流域的排水性能
城市化提出两类问题
新排水系统的设计 由于城市发展引起的水流状况改变所造成的下游地区防护
三个水文问题
城市水源紧缺问题:用水量大增 水质污染问题:污染物 洪水控制:径流过程线时间尺度减小
7.1 城市化与城市水文过程
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