复杂多因素影响视角下的城市未来雨洪情景模拟研究文献综述

 2022-07-21 08:07

文献综述

摘要:雨洪管理,亦可解释为雨洪控制利用,其范围包括对城市各类降雨事件的径流污染、径流峰值、径流排放总量的控制以及雨水资源的综合利用[1]。国内外关于雨洪管理已有不少研究,但基于气候变化和城市化综合影响下的可持续雨洪管理的研究还比较少。本文通过对过去相关文献的整理,简单阐述相关研究进展。

关键字:雨洪管理、气候变化、城市化、水文模拟

1.1前言

由于温室气体浓度增加而产生的全球气候变化现象导致了全球温度和海平面上升[2]。与此同时,由于气候变化导致的降雨强度和暴雨频率的增加,可能会导致更严峻的城市雨洪问题 [3]。另外,除了气候变化的影响之外,快速的城市化改变了城市的下垫面构成(城市化将自然土地变成了透水性差的硬质,降低了地表渗透能力),使得城市地表径流增加[4]。这种变化会改变原有的自然水循环体系,并造成城市内涝[5]与城市水质恶化[6]等问题,因此增加了雨洪管理的压力。

生物滞留设施作为一种较好的城市雨水管理实践,已在城市雨水管理中得到了广泛的应用[7],对于消纳、净化降水径流具有重要作用[8]。相关学者进行了各种各样的研究来评估生物滞留设施的水文性能。使用生物滞留设施后对城市地区的水文过程影响的相关实地或实验室试验也逐步展开。与此同时,越来越多的雨水管理研究也采用了数值模拟的方法,如SWMM、SUSTAIN等[9]。然而,以往的研究多关注生物滞留系统的水文性能,同时考虑气候变化和城市化的影响的研究很少,本研究基于此角度以上海为背景城市展开情景模拟研究,希望为制定可持续城市雨洪管理措施提供帮助。

1.2国内外研究进展

现代雨洪管理措施:近几十年来,雨洪管理措施逐渐向多目标、综合型的管理措施转变,低影响开发(LID)、水敏性城市设计(WSUD)、可持续城市排水系统(SUDS)、海绵城市等城市雨洪管理模式得到快速发展[10]。城市雨洪管理措施理论和实践得到快速发展,然而关于雨洪管理措施在应对气候变化和城市发展的可持续性方面的研究仍然十分有限[11]

气候变化对城市雨洪的影响:气候变化涉及复杂的全球性变化因子,因而准确预估气候变化对城市雨洪管理影响的复杂性难度较大。但有学者研究表明气候变化在雨水径流量和城市水质均有较大的影响。Milly[12]等的研究发现,在气候变化的影响下,城市洪水出现增多的现象。Duchame等人的研究发现气候变化引发的高温将直接影响径流温度,进而改变径流水质状况[13]。Calow等人的研究发现气候变化还可能通过改变区域性的水文状况间接影响水质,污染物的冲刷和稀释是影响城市区域降雨径流水质状况的主要方式[14]。夏军等人的研究发现占我国人口95% 和国土面积1/2的东部季风区,其中接近90%的区域水资源处于中度脆弱及以上状态 [15]

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