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3、不同降雨条件下控制指标模拟分析
3.1年径流总量控制率模拟
根据《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》推荐的方法,采用模型推求建筑与小区类建设项目的年径流总量控制率。本项目采用连续3年的降雨数据(1min间隔雨量)模拟水文效应,其中2012年、2013年和2014年的降雨量分别约为1723、2048、1795mm,接近深圳多年平均降雨量值(1935mm),代表了近年来典型的降雨情况。连续模拟结果显示,该建设项目3年的径流总量控制率为72%,即3年平均雨量径流系数为0.28,达到了低影响开发示范项目70%的年径流总量控制率目标。
3.2不同重现期下的雨量径流系数模拟
变换降雨雨型,模拟不同设计重现期下的雨量径流系数,结果如表5所示。
表5不同重现期的雨量径流系数
随着降雨重现期的增加,雨量径流系数逐渐升高,由1年一遇的0.29升至10年一遇的0.51。同一设计重现期下,不同降雨历时的雨量径流系数亦不同,24h降雨的雨量径流系数明显大于2h降雨,相差约40%,这主要是因为降雨时间的延长,使得地表土壤渗透能力已从初渗变为稳渗,降雨初始损失占降雨量的比例较小,且低影响开发设施功能已饱和。由此可见,低影响开发示范项目在不同重现期、不同历时的降雨雨量径流系数存在一定的比例关系和修正系数,与赵萍等提出的选取径流系数时应区分高低暴雨重现期和长短历时结论一致。
同时,对比年径流总量控制率模拟结果发现,较为接近年径流总量控制率的降雨条件为短重现期、短历时,如本项目3年径流总量控制率为72%,1年一遇2h的雨量径流系数为0.29(即场径流总量控制率为71%)。研究结果表明,雨量径流系数与降雨频率、降雨量、降雨历时均有关系,在确定雨量径流系数目标时,需明确降雨条件(比如2年一遇2h降雨),否则容易造成概念模糊,无法评估。
3.3不同降雨历时下的雨量径流系数
从深圳市历年降雨数据中选取降雨历时为1h、降雨总量为37mm的单场降雨作为基础数据。根据研究需要,将该场降雨量平均转换为2、4、8、12、18、24h降雨,从而考察不同降雨历时和降雨强度对雨量径流系数的影响,结果如表6所示。
表6不同降雨历时下的雨量径流系数
由表6可见,雨量径流系数与降雨历时和降雨强度存在一定的关系,降雨强度越弱,则雨量径流系数就越低,场径流总量控制率就越高,这主要是由于地表产流与降雨强度、土壤入渗能力有关,降雨强度超过土壤入渗能力则容易产生径流。由上述案例可见,同一雨量不同雨强对雨量径流系数的影响变化幅度在20%左右,且存在一定的极限点,高于或低于某个雨强时变化幅度变小,趋近于零。
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