建筑小区尺度下径流控制率与非点源污染负荷削减率协同关系研究 被引量：3

1

作者 栾广学 侯精明 +5 位作者 马鑫 李东来 杨露 杜颖恩 王洁瑜 刘园 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期208-215,共8页

以陕西省西安市天福和园小区为例,基于SWMM原理构建了水质水量计算模型,借鉴国内外相似地区相关模型参数的选取并结合实测数据确定模型参数。设计了9种重现期和5种雨峰系数条件的45场降雨,以分析不同降雨条件下研究区域的径流控制率与... 以陕西省西安市天福和园小区为例,基于SWMM原理构建了水质水量计算模型,借鉴国内外相似地区相关模型参数的选取并结合实测数据确定模型参数。设计了9种重现期和5种雨峰系数条件的45场降雨,以分析不同降雨条件下研究区域的径流控制率与非点源污染负荷削减率的协同关系。结果表明:相同雨峰系数降雨条件下,径流控制率与非点源污染负荷削减率呈线性关系,COD、TN、TP和TSS 4种污染物的拟合函数曲线的协同系数均大于0.989;雨峰系数对拟合函数曲线的斜率与截距影响不大;建筑小区尺度下径流控制率与非点源污染负荷削减率存在高度的线性关系,可根据径流控制率推算出污染负荷削减率。 展开更多

关键词 SWMM 降雨条件 建筑小区尺度 拟合函数 协同系数

下载PDF 职称材料

基于复杂高密度管网结构优化技术的银川城区排水过程高效模拟方法

2

作者 栾广学 侯精明 +5 位作者 王添 李欣怡 郭敏鹏 李东来 樊超 沈健 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期205-212,共8页

为高效高精度模拟大尺度城区的排水过程,掌握城市地表径流机制和管网排水规律,以银川市约310 km^(2)的城区为研究区域,应用耦合地表径流及城市地下管网排水过程的GAST模型,结合当地污水处理厂、管网、地形和土地利用等特征,基于普适性... 为高效高精度模拟大尺度城区的排水过程,掌握城市地表径流机制和管网排水规律,以银川市约310 km^(2)的城区为研究区域,应用耦合地表径流及城市地下管网排水过程的GAST模型,结合当地污水处理厂、管网、地形和土地利用等特征,基于普适性的数字地形高程DEM数据处理、土地利用类型划分、合流制排水管网和污水处理厂概化等技术,提出了一种基于复杂高密度管网结构优化技术的城区排水过程高效模拟方法。采用理想地形和实际地形对该方法模拟的精度和效率进行了验证,结果表明:对一级支管做删除概化处理对实际的管网排水过程模拟结果影响较小,20.46 km^(2)区域内一二维耦合节点数可削减27.8%,模型计算效率提高12.18%,且研究区域越大,计算效率提升越明显;模拟结果与实测值误差在6%以内,在保证模拟精度的同时大幅提高了计算效率。 展开更多

关键词 城区排水 管网结构优化 一二维耦合模型 银川市

下载PDF 职称材料

基于SWMM的银川市金凤区雨洪模拟及LID效果评估 被引量：1

3

作者 李明慧 侯精明 +6 位作者 王添 栾广学 银雅伦 杨露 李欣怡 樊超 沈建 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期128-134,共7页

针对城市内涝及非点源污染问题,从海绵城市建设的角度出发,以银川市金凤区作为研究区域,采用SWMM建立雨洪模型,选取设计雨峰系数为0.4的5种降雨重现期和降雨重现期为0.5 a的4种雨峰系数共9场降雨,评估研究区在下凹式绿地、透水铺装、雨... 针对城市内涝及非点源污染问题,从海绵城市建设的角度出发,以银川市金凤区作为研究区域,采用SWMM建立雨洪模型,选取设计雨峰系数为0.4的5种降雨重现期和降雨重现期为0.5 a的4种雨峰系数共9场降雨,评估研究区在下凹式绿地、透水铺装、雨水花园、下凹式绿地组合透水铺装及雨水花园组合透水铺装5种LID方案下对径流及4种污染物的控制效果。模拟结果表明:随着重现期的增大,5种方案的径流控制率及污染物负荷削减率均有所减小;下凹式绿地组合透水铺装方案的削减效果最为显著,重现期为0.5~5 a时,该方案径流控制率均大于65%,污染物负荷削减率均大于45%;重现期为10 a时,径流控制率及TSS、COD、TP与TN负荷削减率分别为61.38%、42.86%、58.23%、44.03%和55.95%;重现期为0.5 a时,随着雨峰系数的增大,5种LID方案的径流控制率及污染物负荷削减率的变化均不明显。LID方案对中小重现期降雨有较好的控制效果,但因组合方案各措施间受到相互作用及不透水面积等因素的影响,并未达到“1+1>2”的叠加效应,最优方案还需深入研究。 展开更多

关键词 海绵城市 低影响开发(LID) SWMM 雨水径流控制 污染物削减 银川市金凤区

下载PDF 职称材料

城市排水管网排口水位变化对城市洪涝过程的影响 被引量：1

4

作者 吕佳豪 侯精明 +5 位作者 李东来 陈光照 栾广学 马鑫 高徐军 姬国强 《给水排水》 CSCD 北大核心 2023年第5期140-149,共10页

为揭示城市排水管网排口水位情况对城市排水系统及内涝情况的影响,采用耦合了SWMM(暴雨洪水管理模型)管网模块和GAST(基于GPU加速技术的地表水动力数值模型)的一二维耦合水动力模型,模拟分析了城市排水管网不同排口水位和降雨重现期下... 为揭示城市排水管网排口水位情况对城市排水系统及内涝情况的影响,采用耦合了SWMM(暴雨洪水管理模型)管网模块和GAST(基于GPU加速技术的地表水动力数值模型)的一二维耦合水动力模型,模拟分析了城市排水管网不同排口水位和降雨重现期下城市排水管网的排水能力和地表积涝情况。研究表明,不同暴雨重现期下,随着排口水位的升高,管网排水能力降低,地表积水总量增加,并且排口水位变化对下游管网影响较大;不同暴雨重现期下,随着排口水位的升高,地表积水面积增大,道路平均积水深度增加;在下游易受顶托的排口附近增设拍门,可减少排口淹没对城市内涝的影响。研究可为城市排水系统设计、规划和运维管理提供技术参考和理论依据。 展开更多

关键词 排口水位 耦合模型 城市排水系统 城市内涝

下载PDF 职称材料

矿渣堆积对河网水质影响的数值模拟分析

5

作者 李文钰 侯精明 +4 位作者 刘占衍 张松 栾广学 杜颖恩 韩占涛 《人民黄河》 CAS 北大核心 2023年第11期95-99,105,共6页

掌握矿山区污染物迁移转化过程对其流域河网水环境的有效治理至关重要。以十堰市小文峪河流域为例,基于水动力水质耦合模型,充分利用各支流矿渣堆属性、流域河网本底特征及地表水、矿洞水、淋溶水的水质和流量监测数据等,构建了基于GPU... 掌握矿山区污染物迁移转化过程对其流域河网水环境的有效治理至关重要。以十堰市小文峪河流域为例,基于水动力水质耦合模型,充分利用各支流矿渣堆属性、流域河网本底特征及地表水、矿洞水、淋溶水的水质和流量监测数据等,构建了基于GPU加速技术的矿山区河网水环境高分辨率数值模型,对小文峪河流域硫酸根离子和铁离子的空间分布进行了数值模拟,并量化分析了小文峪河污染负荷来源。结果表明:所构建模型对矿山区河网水环境模拟效果较好,可以表征硫酸根离子和铁离子空间分布特征及支流与主河道交汇处污染物浓度变化过程;各支流硫酸根离子和铁离子对主河道贡献率由大到小依次为宝泉寺、郭家沟、竹园沟、清石沟、孙家沟,其中宝泉寺和郭家沟硫酸根离子贡献率分别为39.42%和34.36%,铁离子贡献率分别为51.64%和35.10%。 展开更多

关键词 水动力水质耦合模型 水质 GPU加速技术 矿山区河网

下载PDF 职称材料

耦合高效高精度水动力模型的多组分污染物输移及衰减反应模型 被引量：3

6

作者 栾广学 侯精明 +4 位作者 杨露 李丙尧 郭敏鹏 杜颖恩 马鑫 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期131-137,161,共8页

为更好地模拟水污染事件中多组分污染物输移及衰减反应过程,全面耦合了基于图形处理器(GPU)加速技术的二维水动力模型与多组分污染物输移及衰减反应模型,通过改进模型源代码并在污染物输移控制方程中嵌入衰减项与反应项,建立了一个可应... 为更好地模拟水污染事件中多组分污染物输移及衰减反应过程,全面耦合了基于图形处理器(GPU)加速技术的二维水动力模型与多组分污染物输移及衰减反应模型,通过改进模型源代码并在污染物输移控制方程中嵌入衰减项与反应项,建立了一个可应用于大区域复杂地形河道洪水演进全过程及多组分污染物输移和衰减反应的高性能耦合模型,同时引入GPU技术提升计算效率。将耦合模型应用于理想地形静水和两个复杂地形河道入流与溃坝算例的水质模拟,结果表明:多组分污染物输移及衰减反应过程在理想算例中的数值解与解析解基本吻合,在入流与溃坝算例中的模拟结果符合实际物理过程,模型运行速度快且计算效率高,可高效地模拟各类突发水污染事件并进行预警和评估。 展开更多

关键词 多组分污染物 衰减反应 输移过程 GPU并行计算技术 二维水动力模型

下载PDF 职称材料

海绵改造对城市内涝过程的时空影响分析 被引量：6

7

作者 栾广学 侯精明 +6 位作者 郭敏鹏 杜颖恩 石佳 周思敏 李丙尧 马鑫 武华萍 《中国防汛抗旱》 2021年第10期5-9,41,共6页

为了分析降雨对海绵改造前后内涝过程在时间和空间上的影响,采用了耦合水文和地表及管网水动力过程的数值模型,以小寨海绵改造二标段为研究区域,对海绵改造前后不同设计暴雨重现期下城市内涝过程进行模拟并在时间和空间上对比分析。结... 为了分析降雨对海绵改造前后内涝过程在时间和空间上的影响,采用了耦合水文和地表及管网水动力过程的数值模型,以小寨海绵改造二标段为研究区域,对海绵改造前后不同设计暴雨重现期下城市内涝过程进行模拟并在时间和空间上对比分析。结果表明:相对于暴雨峰值时间,在2 a、5 a、10 a、20 a、30 a、50 a设计暴雨重现期下,重现期越小,海绵改造对城市内涝积水总量峰值迟滞时间及内涝积水面积峰值迟滞时间延后作用越显著,且均随着重现期的增大呈递减趋势,前者延后时间最大为0.133 h,最小为0.117 h,后者延后时间最大为0.084 h,最小为-0.016 h;随着重现期的增大,改造后内涝积水总量与面积峰值较改造前的削减量均逐渐增大且趋于稳定,两者相对于改造前的占比随重现期增大均呈递减的趋势,前者最大为71.37%,最小为22.76%;后者最大为68.87%,最小为15.08%。本研究有助于更加精准有效的防治内涝、对城市内涝准确预报预警,为城乡居民出行提供有效信息,减小生命财产损失。 展开更多

关键词 海绵改造 数值模拟 内涝过程 时空 重现期

下载PDF 职称材料

“灰绿”协同措施对银川市合流制溢流污染的影响 被引量：3

8

作者 侯精明 栾广学 +4 位作者 王添 杨露 银雅伦 李欣怡 乔梦曦 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期43-49,86,共8页

针对合流制管网系统在雨天溢流污染严重,造成城市水体黑臭现象的问题,以银川市某高密度城区合流制管网系统为例,基于SWMM模型,在短历时设计降雨和长历时设计降雨两种条件下,模拟分析了合流制溢流(CSO)调蓄池、雨污管道混错接改造、绿化... 针对合流制管网系统在雨天溢流污染严重,造成城市水体黑臭现象的问题,以银川市某高密度城区合流制管网系统为例,基于SWMM模型,在短历时设计降雨和长历时设计降雨两种条件下,模拟分析了合流制溢流(CSO)调蓄池、雨污管道混错接改造、绿化带海绵化改造等“灰绿”协同措施对CSO污染的影响。结果表明:CSO调蓄池、雨污管道混错接改造、绿化带海绵化改造及“灰绿”措施结合4种方案在短历时、长历时设计降雨条件下,随着降水量的增加,溢流水量及溢流污染物负荷均增加,溢流削减率均逐渐减小,其中“灰绿”措施结合方案对溢流污染的削减效果最为显著;重现期小于5 a时,溢流水量削减率与溢流污染物负荷削减率基本达到80%;降雨条件为中雨时,污染物负荷削减率基本达到75%;重现期为20 a时,溢流水量削减率及TSS、COD、TP、NH^(+)_(4)-N负荷削减率分别达到64%、70%、70%、70%、70%;降雨条件为大雨时,溢流水量削减率及TSS、COD、TP、NH^(+)_(4)-N负荷削减率分别达到28%、32%、26%、31%、33%。 展开更多

关键词 合流制溢流 “灰绿”协同措施 溢流污染物负荷 溢流水量 SWMM模型 银川市

下载PDF 职称材料

银川市某高密度城区合流制溢流污染特性研究 被引量：1

9

作者 银雅伦 侯精明 +5 位作者 杨露 李东来 栾广学 李欣怡 樊超 屈蕴 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期95-102,共8页

针对合流制管网系统溢流污染严重且易造成受纳水体出现黑臭现象等问题,以银川市第一污水处理厂片区为例,基于雨洪管理模型(SWMM),在短历时设计降雨和典型年长历时降雨条件下,模拟分析了研究区域溢流排口溢流量及溢流污染物负荷对不同降... 针对合流制管网系统溢流污染严重且易造成受纳水体出现黑臭现象等问题,以银川市第一污水处理厂片区为例,基于雨洪管理模型(SWMM),在短历时设计降雨和典型年长历时降雨条件下,模拟分析了研究区域溢流排口溢流量及溢流污染物负荷对不同降雨条件的响应关系及其对受纳水体水质的影响。结果表明:雨天合流制管网系统的溢流量及溢流污染负荷量较大,且无论是短历时还是长历时降雨条件下,均具有随着降雨量的增加而增大的特点;厂前溢流污染浓度大,超过受纳水体自净能力,短期内水体水质处于黑臭状态。本研究对银川市黑臭水体治理及溢流污染防治方案的制订具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 合流制管网系统 溢流污染 雨洪管理模型(SWMM) 水质衰减 银川市

下载PDF 职称材料

建筑小区雨水花园空间布局对径流过程影响规律研究 被引量：3

10

作者 马鑫 侯精明 +6 位作者 李丙尧 栾广学 王俊珲 李东来 杜颖恩 杨党锋 姬国强 《环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期105-111,共7页

为探究建筑小区雨水花园空间布局对径流过程的影响规律,采用耦合SWMM(暴雨洪水管理模型)管网模块和GAST模型(基于GPU加速技术的地表水动力数值模型)的一二维耦合水动力模型,并以西咸新区天福和园小区为例,模拟计算了实测降雨条件下的径... 为探究建筑小区雨水花园空间布局对径流过程的影响规律,采用耦合SWMM(暴雨洪水管理模型)管网模块和GAST模型(基于GPU加速技术的地表水动力数值模型)的一二维耦合水动力模型,并以西咸新区天福和园小区为例,模拟计算了实测降雨条件下的径流过程。以雨水花园为研究对象,分别在该小区上、中、下游布设雨水花园,模拟6种重现期,共18种典型工况下其对管网出口径流的调控效果。结果表明:该耦合模型可精确可靠地模拟城市管网排水及地表积涝过程,纳什效率系数为0.80和0.76,模拟结果较好;随着设计降雨重现期增加,径流总量控制率逐渐降低;在相同重现期下,将雨水花园布设于下游侧的径流总量控制率较布设于上游侧时提升了5.33~8.74百分点,提升效果较明显。可见,该研究结果可为优化建筑小区雨水花园空间布局提供参考。 展开更多

关键词 耦合模型 雨水花园 空间布局优化 数值模拟 径流总量控制率

原文传递

河道水质高效高分辨率数值模拟及评估模型研究 被引量：1

11

作者 栾广学 侯精明 +4 位作者 杨露 李欣怡 吕佳豪 张文晴 孙学良 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2022年第3期372-382,共11页

为更好地模拟水污染事件中多组分污染物输移衰减反应过程并对水质指标进行快速评估,该文全面耦合了二维水动力模型与多组分水质模拟及评估模型,根据GB3838-2002地表水环境质量标准,同时引入图形处理器GPU(graphics processing unit)加... 为更好地模拟水污染事件中多组分污染物输移衰减反应过程并对水质指标进行快速评估,该文全面耦合了二维水动力模型与多组分水质模拟及评估模型,根据GB3838-2002地表水环境质量标准,同时引入图形处理器GPU(graphics processing unit)加速技术,构建了一个可对多种水质变量输移及相互反应过程模拟评估的河道水质高效高分辨率数值模拟及评估模型。采用理想地形算例与规则水渠地形算例,验证模型的精度和稳定性,同时根据银川市西大沟COD和NH3-N等水质变量的监测数据对其一级衰减反应系数进行率定,模拟评估城市溢流污染在海绵改造和生态修复等拟建工程措施建设前后对西大沟断面水质的影响。结果表明,该模型可模拟高分辨率地形的多种水质变量输移及相互反应过程,两个验证算例纳什系数分别为1和0.984,模型具有较好的可信度。在旱天无溢流污染情况下,西大沟断面水质均为准Ⅳ类水质;在雨天,城市溢流污染对西大沟影响较大,是导致西大沟水体发生黑臭的一个重要因素,但水环境工程措施对黑臭水体的治理效果明显。模型对城市沟渠水质模拟预测及评估效果较好,以期可为城市水环境工程建设提供相关参考。 展开更多

关键词 数值模拟 GPU并行计算技术 衰减反应 水质模拟评估 耦合模型

原文传递