4水文模擬與類比。
4.1 簡介。
本章旨在討論簡單、可靠的水文方法和模型,以快速估計體積控制要求,並允許對 LID BMP 進行篩選、選擇和近似調整,以實現雨水量減少目標,以實現 EISA 第 438 節。提出的方法和模型已在許多研究中使用,並普遍被當局接受。
水量和水質模擬的目的是建立一種方法,讓設計者可視化水如何流經一個網站,在給定子集的徑流中產生多少徑流subcatchment,並確定給定的 BMP 可以捕獲多少水。 本章將討論有關 EPA 技術指導手冊中規定的設計計算的背景資訊,以及用於每個設計選項的各種水文模型,並介紹應用水文模擬和類比的案例研究。
為了水文分析的目的,現場設計過程分為三個階段:
1) 水文分析,其中建立了第95百分位降雨事件,並計算了開發條件和開發前狀況的相應徑流量; 。
2) 場地設計,其中實施 LID 場地設計策略,以盡量減少開發導致徑流量的增加;和。
3) 應用 BP 來捕獲不可避免的徑流。
標準水文模擬和模擬參考表位於附錄 D 中,用於參考本章中描述的參數。
4.2 設計計算。
EPA 遵守 EISA 第 438 節的技術指導手冊,即根據《能源獨立和安全法》(2009年)第 438節執行聯邦專案雨水徑流要求的技術指南,提供了執行 EISA 第 438 節的四個步驟(圖 4-1)。 第 1 步是確定超過 5,000 平方英尺的項目的適用性。第二步是建立設計目標和分析選項;提供兩 (2) 個選項,以滿足保存或恢復現場水文的性能目標。 這兩種選擇都需要設計、施工和維護雨水管理實踐,這些管理做法可在現場管理降雨,並防止雨水在非現場向 METF 排放。 選項 1 要求管理小於或等於 95th百分位降雨事件的所有降雨量選項 1 是估計開發前和開發後條件之間的設計保留量的統計性測定。 備選方案 2 需要詳細的水文分析,該分析使用特定於網站和當地條件來證明合規性。備選方案2包括連續模擬技術,這些技術要求使用a period of time (multiple storm events) using 記錄降雨的一段時間(多次風暴事件)比較開發前和開發後條件之間的徑流量。 第 3 步是描述現場雨水管理的代表性設計考慮和選項;應用 LID 是建議的設計選項,用於管理步驟 2 中確定的所需雨水量。 第4步是最終確定場地設計和成本估算。
圖4-1。 實施 EISA 第 438 節。
(資料來源:《美國環保局技術指導手冊》2009年)
4.2.1選項 1 。
選項 1 指定使用第 95 百分位降雨事件作為設計風暴計算的基礎,表 4-1;第95百分位風暴的前期和專案后降雨量差異將在現場進行管理。 第95百分位降雨事件表示每日降雨量,平均等於或超過給定期間所有日降雨量的95%;至少20-30年。在更技術性方面,第 95 百分位降雨事件被定義為記錄期間的 24 小時內累積的測量降水深度,根據這一期間所有每日事件發生的範圍,將第 95 百分位降雨深度排在一起。24 小時時間段通常定義為上午 12:00 至 11:59:59 pm。一般來說,建議進行至少20-30年的降雨記錄。這些原始數據隨時可供全國大多數機場提供和收集。百分位數分析中排除了十英寸或十英寸以下的小降雨事件,因為這種降雨通常不會measureable由於滲透、不滲透和植被表面的吸收、攔截和蒸發而導致任何可測量徑流。許多雨水模擬師和水文學家通常從對降雨事件頻率的模擬分析中排除任何風暴降雨事件的計算,將十分之一英寸或更少的降雨事件排除在外。選項 1 的保留量是通過將估計 95% 降雨的開發前徑流和開發後徑流體積之間的差額得出的。但是,這種方法不考慮有多個 24 小時降雨的系列的影響。這一點可能很重要,尤其是在年平均降雨量較大的氣候中,因為 LID 實踐可能需要數天甚至數周才能消散捕獲的降雨。在雨量超過24小時的聚類中,可以使用選項1或如EPA技術指導手冊選項2建議的那樣進行連續類比的降雨時間不常見。
表4-1. 第95個百分位風暴事件,用於選擇美國城市。
(來源:赫希曼和科斯科,2008年) 。
4.2.2選項 2 。
EPA 技術指導手冊的備選方案 2 是開發前場地條件的水文分析,以確定基礎徑流特徵。設計者將擬議開發產生的徑流特徵與基礎徑流條件特徵進行對比。LID 實踐被納入並調整大小,使後期開發徑流體積的特性與基本徑流條件的性質相匹配。耗散率是類比性能和確定 LID 實踐的適當保留量的基本參數。耗散率與 LID 做法的保留量的關係類似於放電率和拘留量之間的關係。然而,除它們如何發生,消散和放電之間的重要區別是,耗散速度要慢得多,並且從每天的體積來考慮,即每天的體積或每小時的體積。結果是,LID 練習需要幾天甚至幾周的時間才能從一次降雨中消散保留的水。因此,在先前降雨的所有水消散之前,再出現一次降雨並不罕見。
以下是對可能的模擬和模擬工具和方法的討論,這些工具和方法可用於評估開發前和開發後網站條件,表 4-1。以下各節討論不同規模和功能的模型,以幫助指導規劃者、設計師、測量師和施工工程師選擇評估特定地點的適當工具。模型由選項 1 最適用的模型分隔:保留專案前和專案後 95百分位降雨量與選項 2(特定於網站的連續水文類比和分析)最適用的值值之間的差值。此外,由於時間和財務限制,並非所有這些模型都用於案例研究。
表4-2. 可能的 模擬 和模擬工具和方法。
4.3 選項 1 的標準水文 模擬 與模擬工具。
4.3.1理性方法 。
4.3.1.1介紹。
合理方法是小集水區徑流回應分析最廣泛使用的方法。它特別應用於城市雨水排水,用於計算雨水下水道和小型排水結構設計的峰值徑流率(龐塞,1989年)。理性方法的普及歸結於其簡單性,但為了正確使用該方法,需要合理的注意。
合理方法考慮以下水文特徵或過程:1)降雨強度;2) 降雨持續時間;3) 降雨頻率;4) 集水區;5) 水文抽象;6) 徑流濃度;和7)徑流擴散。
一般來說,合理方法只提供峰值放電,儘管在沒有徑流擴散的情況下,可以獲得一個等腰三角形徑流水文圖,可用於計算徑流體積圖,圖4-2。
從圖 4-2,tr 是降雨持續時間,tc is rainfall duration, 是集中時間,Qe是 is concentration time, 平衡流量(指定降雨強度可能的最大流量),I e 是有效的降雨強度(總降雨量減去所有水文抽象)。 。
峰值放電是: 1) 徑流係數的的產物;2)降雨強度;和 3) 集水區,所有過程都歸為這三個參數,即方程 4.1。降雨強度包含關於降雨持續時間和頻率的資訊。反過來,降雨持續時間與集中時間有關,即與集水區徑流集中特性有關。徑流係數既包括水文抽取,也包括徑流擴散,也可用於計算頻率。這樣,對徑流回應的所有主要水文過程都體現在合理公式中。
Qp �� 中情局(4.1) ( 。
其中,流量(Qp)為立方英尺/秒,降雨強度 (I) 為每小時英寸,集水區 (A) 為英畝,徑流係數 (C) 為無維。
合理方法沒有考慮到以下特徵或過程:1) 總降雨量或有效降雨的空間或時間變化,2) 濃度時間遠遠大於降雨持續時間,3) 以流流形式發生的徑流相當一部分。此外,理性方法沒有明確考慮集水區的前水分狀況,儘管後者可以通過改變徑流係數來隱含地考慮。
圖4-2。 理性方法水文圖。
(資料來源:龐塞,1989年)
4.3.1.2方法。
合理方法的第一個要求是集水區小。對於小型集水區上限沒有共識,但文獻中引用了從 0.65 到 12.5 km 2(0.2 到 4.5 mi 2)的值。當前趨勢是使用1.3至2.5公里22(0.5至0.9 mi2)作為合理方法適用性的上限。一旦確定排水邊界,流域調查還應包括:1)土地利用和土地利用變化;2) 不性百分比;3) 可能影響徑流係數的土壤和植被覆蓋特性;4) 確定濃度時間所需的地面坡度和集水梯度的一般幅度。
徑流係數的設計值通常是降雨強度的函數,因此也是降雨頻率的函數。徑流係數值越高,適用於降雨強度和返回週期的較高值,附錄 D,表 D.1 到 D.3。
在確定徑流係數、降雨強度和集水區后,使用方程4.1計算峰值排放。由於每個表面條件的可能徑流係數範圍,該過程的明顯簡單性具有誤導性。因此,所選的 C 值通常基於其他現場資訊或設計人員的經驗。需要仔細評估頻率和/或前濕條件的影響。
4.3.2 SCS 徑串流曲線法 。
4.3.2.1介紹。
徑流曲線數法是美國農業部自然資源保護局(NRCS)開發的水文抽取程式。在此方法中,徑流深度(即有效降雨深度)是總降雨深度的函數,抽象參數稱為徑流曲線數、曲線數或 CN。曲線數在 1 到 100 的範圍內變化,是以下徑流產生集水特性的函數:1) 水文土壤類型;2)土地利用和處理;3) 地面條件;和4)前一個濕度狀況(龐塞,1989年)。
基於24小時降雨徑流數據,開發了徑流曲線數方法。它局限在徑流深度的計算上,沒有明確考慮降雨強度的時間變化。在徑流曲線數方法中,實際徑流稱為 Q,潛在徑流(總降雨量)由 P 表示,P 大於或等於 Q。徑流開始後的實際保留為 P 減 Q。潛在保留率(或潛在最大保留率)為 S,S 大於或等於 P 減 Q。
該方法根據保留和徑流之間的相稱性假設: 。
S P
在哪裡,
Q • 總徑流深度(英吋)
P = 總降雨深度(英吋)
S = 最大保留深度 (英吋)
這一假設指出,實際保留率與潛在保留率等於實際徑流與潛在徑流的比率。對於實際應用,方程 4.2 通過將潛在徑流減少等於初始抽象的量而得到改進。初始抽象主要包括攔截、滲透和表面存儲,所有這些都發生在徑流開始前。
S P �{ Ia
其中I,I a 等於初始抽象。 在 SCS 曲線編號方法的原始開發中,為 Intial抽象配給 (IIa /S) 配置了 0.20 的值。
求解 Q 並設定Ia = 0.2S,結果產生以下徑流關係: 。
�vP= 0.2S�w2 。
�vPP�y 0.8S�w 。
受 P 大於或等於 0.2S 的限制。
由於潛在最大保留率差異很大,因此更合適地用徑流曲線數(1 到 100 的整數)表示,形式如下:
1000。
快遞 之 家。
其中 CN 為無維和 S,1000 和 10 以英寸為單位。
4.3.2.2徑流曲線數估計 (CN) 。
對於未解決的流域,CN 的估計值由聯邦機構和地方市、縣部門提供的表格中給出。各種水文土體複合物的徑流曲線數表隨處可見。水文土層綜合體描述了水文土壤群、土地利用與處理、水文地表狀況、前體濕度狀況等具體組合。所有這些都與集水區產生的徑流量有直接關係。水文土壤組描述土壤的類型。土地利用和待遇描述了植被的類型和狀況。水文條件是指集水區表面增強或阻礙直接徑流的能力。前額的水分狀況是最近降雨的歷史,因此它是集水區儲存的水分量的量度。
對於水文土壤群,所有土壤被分為四個水文土壤群,具有不同的徑流生成特性。這些組標記為 A、B、C 或 D 組。 A 組由徑流潛力低的土壤組成,即使徹底濕潤,滲透率也很高。它們主要是深,排水良好的沙子和礫石,具有典型的高水傳輸率。 B組由徹底濕潤時滲透率適中的土壤組成,主要是中度深到深,適度drainged排水至排水,質地中等細至中等粗糙。這些土壤的輸水速率適中。C組由滲透速度慢的土壤組成,這些土壤在徹底濕潤時,主要是土壤具有阻礙水或土壤的中等精細到精細紋理向下移動的層。這些土壤的輸水速度很慢。D組由徑流潛力大的土壤組成,徹底濕潤時滲透率非常慢。它們主要是具有高膨脹潛力的粘土土壤、具有永久高水位的土壤、表面附近有粘土層的土壤以及覆蓋不高材料的淺土。這些土壤的輸水速度非常慢。
通過土地利用和治理類別評估流域地表條件的影響。土地利用涉及流域覆蓋,包括各種植被、垃圾和覆蓋物、休耕(裸露土壤),以及非農業用途,如水面(湖泊、沼澤等)、不盡人為的表面(道路、屋頂等)和城市地區。土地處理主要適用於農業用地,但也可以評價非農業最佳管理做法。徑流曲線數法區分耕地、草原、森林和森林。
徑流曲線編號方法具有三個前值水分水準,具體取決於風暴前5 天的總降雨量,附錄 D,表 D.4。干前條件 (AMC I) 的徑流電位最低。平均前水分狀況 (AMC II) 具有平均徑流電位。濕性前濕條件 (AMC III) 具有最高的徑流潛力,集水區幾乎從以前的風暴中飽和。
描述各種土壤和土地利用及處理條件的平均曲線數值的表見附錄D,表D.5至D.7。
由於此方法將在後續案例研究中演示,因此應使用以下步驟來確定要管理的所需水量。
• 確定項目邊界。
• 通過查看美國農業部土壤資料庫確定項目區域的水文土壤群。
• 確定現有條件土地利用面積。
• 估計每個現有條件土地利用的徑流曲線數。
• 計算現有條件土地利用的面積加權平均徑串曲線數。
• 確定項目後條件土地利用區域。
• 估計每個後期項目條件土地利用的徑流曲線數。
• 計算後期項目條件的面積加權平均徑流曲線數。
• 基於 30 到50 年的日降雨量,計算 95百分位風暴深度。
• 使用SCS曲線數方程(Eq)計算現有條件徑流深度。
4.4)
• 使用SCS曲線數方程計算後專案條件徑流深度。
• 通過將現有和專案后條件徑流深度的差異乘以總集水區來計算要管理的積量。
一旦計算了要管理的流量,就可以評估各種 LID 實踐,以查看哪一種或哪種組合允許在現場管理所需的體積。
4.3.3 NRCS WinTR-55 。
4.3.3.1介紹。
WinTR+55 是一個單一事件降雨徑流,小流域水文模型。該模型從城市和農業地區以及沿河系統的選定點生成水文圖。水文圖通過管道和/或水庫向下游流。可以在流域內模擬多個子區域(美國農業部,2009 年)。
4.3.3.2 TR-55 方法。
WinTR-55 方法是 NRCS 開發的簡化程式集合,用於計算中小型城市流域的洪峰排放、洪水水文和雨水滯留蓄積量。它由兩個主要過程組成:1) 圖形方法和 2) 表格方法。圖形方法用於計算峰值放電,而表格方法使用簡化的路由程序計算洪水水文圖。這些方法是根據從SCSTR-20水文計算機模型獲得的資訊開發的。它們設計用於可以清楚地證明其適用性的情況下,而不是更精細的技術。TR-55沒有指定流域大小,但圖形方法僅限於濃度時間在 0.1 到 10.0 小時的集水區。同樣,表格方法僅限於濃度為 0.1 至 2.0 小時的集水區。
TR-55 中的降雨量以總降雨量和四個標準的 24小時臨時降雨分佈之一描述:I 型、IA 型、II 型和 III 型圖 4-2。
圖4-3。 SCS 24小時降雨分佈 (資料來源:龐塞,1989年) 。
I型適用於加利福尼亞州(三藩市灣以南地區)和阿拉斯加;IA類型適用於太平洋西北和北加州;III型適用於墨西哥灣沿岸各州;和類型II適用於美國境內其他任何地方,圖 4-3。
圖4-4。 SCS 降雨分佈的近似地理邊界。
(資料來源:龐塞,1989年)
這些降雨分佈的持續時間為 24 小時。之所以選擇此恆定持續時間,是因為大多數降雨數據都是24 小時報告的。TR-55 使用徑流曲線數方法抽象總降雨深度並計算徑流深度。此外,TR-55還包括確定以下類型地表流量濃度時間的程式:1) 陸流;2) 淺濃度流量;和3)流流。淺集中流是陸流和流流(即流流和溝渠流)之間的一種表面流特徵。
4.3.3.3模型概述。
流域由子區域(陸地區域)和到達(流域中的主要流動路徑)組成。對於每個子區域,根據土地和氣候特徵生成水文圖。到達被指定為任何通道到達,通過該通道,水文圖根據物理流特性路由,或作為存儲到達,通過該通道,水文圖根據儲層存儲和出水口特徵路由。子區域和到達水文圖根據需要組合在一起,以表示水流的積累,因為水從高地區域向下移動,通過流域到達網路。流域出口表示從流域中累積所有徑流的位置。
在使用 Win-TR-55 模擬 LID 實踐時,通過加權曲線編號隱式考慮滲透和蒸發。由於 LID 實踐被引入到環境中,因此使用者必須能夠量化由於專案而減少的滲透和蒸蒸量,以及使用 LID 實踐需要引入專案區域的滲透能力,以減輕體積損失。 此模型表 4-3 相關的許多功能和限制。
表4-3. 贏得 TR-55 功能和限制。
(資料來源:美國農業部,2009年)
為了使用WinTR-55,需要滿足最低資料要求。
這些資料包括:
o專案識別資料。
§ 使用者。
§ 狀態。
§ 縣。
§ 專案。
§ 字幕o 無維單元水文圖 o 風暴資料來源 o 降雨分佈識別符 o 子區域項目和摘要。
§ 子區域名稱。
§ 子區域描述。
§ 到達/出口子區域流。
§ 面積(面積或平方英里)
§ 加權曲線編號 (CN)
§ 濃度時間(Tc)
插入輸入資料並執行模型後,「檔案顯示」視窗(也稱為報表檢視器)將顯示各種 WinTR+55 報表,表 4.3。此視窗在 WinTR+55 運行後打開。如果 WinTR +55運行中有任何錯誤,則此視窗將打開,並顯示錯誤檔。使用者應仔細檢查錯誤消息和/或修改輸入數據以更正錯誤。
除了報告之外,還有子區域和到達的水文圖繪圖選項,圖4-5。
表4-4. 贏 TR-55 報告。
(資料來源:美國農業部,2009年)
圖4-5。 示例 贏 TR-55 水文圖圖。
(資料來源:美國農業部,2009年)
4.3.4 EPA SWMM 。
4.3.4.1介紹。
EPA 風暴水管理模型 (SWMM) 是一種動態降雨徑流類比模型,用於單個事件或長期(連續)類比主要來自城市地區的徑流數量和品質(Rossman,2010 年)。SWMM 的徑流成分在接收降水併產生徑流和污染物負載的亞集區上運行。SWMM 的路由部分通過管道、通道、存儲/處理設備、泵和調節器系統傳輸此徑流。SWMM 追蹤每個子組內產生的徑流的數量和品質,以及由多個時間步數組成的類比期間中每個管道和通道中的水流速、流量深度和水質。
SWMM 於1971 年首次開發,此後經歷了幾次重大升級。它繼續在世界各地廣泛用於規劃、分析和設計與市區雨水徑流、綜合下水道、下水道和其他排水系統有關的規劃、分析和設計,在非城市地區也有許多應用。當前版本版本 5 是上一版本的完整重寫。在 Windows 下運行,SWMM 5 提供了一個整合的環境,用於編輯研究區輸入數據、執行水文、水力和水質類比以及以各種格式查看結果。其中包括顏色編碼的排水區和傳送系統地圖、時間序列圖和表格、剖面圖和統計頻率分析。
4.3.4.2功能。
SWMM 負責處理從城市地區產生徑流的各種水文過程。其中包括:
o 時變降雨o 蒸發的站立地表水 o 積雪和 rainfall interception from depression storage 融化 o 降雨攔截從凹陷存儲 o 滲入降雨到 percolation of infiltrated water into groundwater layers 不飽和土壤層 o 滲透水滲入地下水層 o地下水層之間 interflow地下水和排水系統o nonlinear reservoir routing of overland flow 非線性水庫路由陸流o徑流減少通過低影響發展 (LID) 控制.
所有這些過程的空間變異性都是通過將研究區域劃分subcatchment為更小、均勻的亞集區實現的,每個亞區包含其自身的可覆蓋和不透明度子區域的分數。陸路流量可以在子區域之間、子集點之間或排水系統的入口點之間進行路由。
SWMM 還包含一套靈活的液壓模擬功能,用於通過管道、通道、存儲/處理單元和分流結構的排水系統網路來路由徑流和外部流入。其中包括以下功能:
o 處理無限大小的排水網路。
o 使用各種標準封閉和開放式導管形狀以及自然通道。
o 模型特殊元件,如存儲/處理單元、流量分流器、泵、吸孔和孔。
o 應用地表徑流、地下水流量、依賴降雨的滲透/流入、乾燥天氣衛生流和使用者定義的流入的外部流量和水質輸入。
o 利用運動波或全動態波流路由方法 o 模型各種流量系統,如回水、衝浪、反向流和表面池塘。
o 應用使用者定義的動態控制規則來類比泵、孔開口和峰頂級別的操作。
除了對徑流流的生成和運輸進行模擬外,SWMM 還可以估計與此徑流相關的污染物負載的產生。以下過程可以模擬為任何類型的使用者定義的水質成分:
o 不同土地用途的乾天氣污染物uses 積聚 o 污染物在風暴事件期間從特定土地利用中產生, 而降雨沉積的直接貢獻。
o 減少乾燥天氣積累, 由於街道清潔 o 減少黃蜂負載由於Bmps 。
o 在排水系統的任何時間點進入乾燥天氣衛生流和使用者指定的外部流入。
o 通過排水系統路由水質成分。
o 通過儲存單元處理或在管道和通道中的自然工藝降低成分濃度。
在使用EPA SWMM對 LID 實踐進行模擬時,通過滲透和蒸發計算明確考慮了滲透和蒸發。由於 LID 實踐被引入到景觀中,那麼使用者將能夠更好地量化由於專案給出更明確的配方而減少的滲透和蒸氣量,從而能夠更好地確定需要與 LID 實踐一起考慮的滲透能力,以減輕體積損失。
4.4 選項 2 的標準水文 模擬 與模擬工具。
4.4.1保存體積模擬模型 (RVSM) 。
4.4.1.1介紹。
RVSM 通過修改在 TR-55 徑流方程(TR-55,方程 4.7)中發現的曲線數方法中的徑流方程來類比開發前條件(Lemoine,2011 年)。 儘管曲線數方法用於基於流量的水文模擬,但它最接近於基於體積的模型,因為該方法直接估計徑流體積。該方法根據土壤類型和地面覆蓋估計徑流。 由於雨水的體積保留在土壤中,而不是消散,在土壤和凹陷儲存的前一天具有相同的效果,彷彿它是第二天降雨的一部分,從TR-55的徑流方程可以修改,使其連續類比。這一修改涉及增加當天的降雨量,在土壤和地表通過凹陷儲存的降雨減少估計的耗散量,圖4-6。
圖4-6。 RVSM 水平衡。
(資料來源:萊莫因,2011年)
RVSM 在模擬結構后 LID 實踐的性能時採用卷的連續性原理。 根據連續性原則,保留的體積等於流入量減去流出量。 TR-55 徑流方程用於計算流入量。 流出量包括:超過 LID 保留容量時,滲透體積、蒸發量、再利用體積和溢出放電量。 RVSM 將滲透、蒸發-蒸騰和重複使用的體積分為一個變數,稱為耗散率。
RVSM有四個輸入變數:開發前曲線數CNn、, the 開發後曲線數CNd、LID 保留容量Vr和耗散率 QdD。 。
使用這些變數,RVSM 根據給定的保留容量和耗散率確定放電量超過 2 年徑流量時發生的發生次數,以及 LID 做法出現溢出放電時的發生次數。目標是使開發後排放量"模仿"開發前徑流量。 此目標是透過更改 LID 做法的保留容量或耗散率,直到開發後放電發生次數與開發前發生次數相匹配。 人們普遍承認,當流速和頻率超過2年降雨的徑流時,會發生加速侵蝕。 因此,開發前2年徑流量作為閾值,用於評估開發後排放量是否匹配(類比)開發前徑流量。
4.4.1.2用於重複使用的 RVSM 。
此模型可用於評估重用應用程式的性能。 模型的耗散率是重用率。 通過計算有足夠的保留量來滿足保留用水需求的天數來測量再利用性能。 平均可用性以百分比表示,通過將可用保留量的天數除以數據集中的總天數來計算。 這個百分比表明是否需要和多少補充水源,以及需要多少。 可以評估各種方案evaluated,並在成本效益分析中使用此資訊來確定最佳尺寸保留罐。
RVSM 是使用電子錶格創建的;但是,已經創建了一個電子表格範本,只需插入特定於該地區的 24 小時降雨數據和降雨頻率數據,即可在任何地區使用該範本範本。 將適當的本地數據輸入電子表格範本後,可以執行特定於網站的評估和方案,以估計 LID 實踐所需的保留容量和耗散率。或者,RVSM 可用於生成表、圖表和方程,用於在本地區域的任何地方設計 LID 實踐。
4.4.2 EPA HSPF 。
4.4.2.1介紹。
HSPF 在具有磨損的陸地表面以及溪流和混合良好的蓄水中類比水文和相關水質的長時間過程。該模型使用連續降雨和其他氣象記錄來計算流水圖和污染圖(Bicknell等人,2005年)。 HSPF 模擬攔截土壤水分、地表徑流、間流、 基礎流量、雪包深度和含水量、融雪、蒸發、地下水補給、溶解氧、生化需氧量(BOD)、溫度、農藥、保守物、糞 便大腸桿菌、沉積物分離和運輸、沉積物分佈顆粒大小、通道路線、儲層路由、成分路由、pH、氨、亞硝酸鹽、有機氮、正磷、有機磷、植物群和浮游植物。該程式可以類比一個或多個可進入或不帶性單元區域,向一個或多個河道或水庫排放。 可以對任何時間序列進行頻率偏差分析。 可以使用從 1 分鐘到 1 天的任何時間步數,平均分為 1 天。 從幾百年的任何時期可能。
進行類比。 HSPF通常用於評估土地利用變化、水庫作業、點或非點源處理替代方案、流量分流等的影響。 程式單獨提供,支援數據預處理和後處理,用於統計和圖形分析保存到流域資料管理 (WDM) 文件中的數據。
4.4.2.2 概念模型設計。
要設計一個全面的模擬系統,必須有一個一致的表示原型的手段; 。在我們的案例中,現實世界。 我們視之為一組成分,在固定環境中移動並相互交互。 水是一個組成部分;其他是沉積物、化學品等。 運動和交互稱為過程。
數學原型是成分和過程的連續體。 在計算機上類比此類系統需要以離散的方式表示。 通常,我們通過將原型細分為由"節點"和"區域"組成的"元素"來做到這一點。
節點對應於空間中的點。 因此,空間可變數的特定值可以與其關聯,例如,通道流速和/或流橫截面區域。 區域對應於現實世界的有限部分。 它通常與空間可變數量(例如,通道到達中的存儲)的積分相關。 區域值和節點值之間的關係與函數的確定積分與其在集成極限的值之間的關係相似。
元素是節點和/或區域的集合。 我們使用稱為"段"的元素類比水文迴圈土地相的回應。 段是假定具有均勻屬性的土地的一部分。具有可惡表面的一段土地稱為"可惡土地段"(PLS),不Landsegment一的地表稱為"不具有的陸地段"(ILS)。PLS 或 ILS 沒有節點。 關於流或儲層路由,我們將計算範圍模擬為由位於兩個節點之間的單個區域組成的一維元素。 我們模擬節點的流速和深度;區域與存儲關聯。
4.4.2.3可耕地段。
土地段是類比流域的細分。 邊界根據使用者的需求建立,但通常,段被定義為具有相似水文特徵的區域。 出於模擬目的,水、沉積物和水質成分使流域橫向移動到下坡段或到達/水庫。 一部分土地有能力允許足夠的滲透,以影響水的預算被認為是滲透的。 在 HSPF 中,PERLND(可耕地段)是類比在可耕地段發生的水質和水量過程的模組。
PERLND的主要模組部分通過多種方法類比積雪和融化、水預算、地表侵蝕產生的沉積物和水質成分。 其他部分執行糾正空氣溫度的輔助功能,用於融雪和土壤溫度計算,產生土壤溫度以估計出水溫度和影響農業化學部分的反應率,並確定影響氧氣和二氧化碳溶解度的排放溫度。
在使用HSPF對 LID 實踐進行模擬時,PERLND 分段是通過滲透和蒸發計算明確考慮滲透和蒸發的主要模組。隨著 LID 實踐被引入到景觀中,那麼使用者將能夠更好地量化由於專案減少的滲透和蒸蒸量,因為在 HSPF 中發現更明確的配方,因此將能夠更好地確定滲透能力,需要與 LID 實踐進行核算,以減輕體積損失。
4.4.2.4不光彩的土地段。
然而,在一個不滲透的陸段中,很少或沒有滲透發生,但地表過程確實會發生。雪可能會積聚和融化,水可能會儲存或蒸發。 各種水質成分積累和去除。水、固體和各種污染物通過橫向移動到下坡段或到達/儲層從段流而出。
HSPF IMPLND(無一路段)模組類比了許多過程,其中許多過程與PERLND模組中的相應部分類似。 事實上,由於部分積雪和空氣溫度元件執行的功能可應用於可應用於可覆蓋的或不耐受的段,因此它們由兩個模組共用。
4.4.2.5溪流和水庫。
此模組類比在開放或閉合通道或完全混合的湖泊的單一到達中發生的過程。 為方便起見,這種處理單元稱為RCHRES。 根據完全混合的假設,區域人權中心由位於兩個節點之間的單個區域組成,即區域人權中心四肢。
流經 RCHRES 假定為單向。水和其他從區域資源中心和當地來源到達的成分通過一個閘門進入區域資源中心。 流出可能通過幾個門或出口之一離開RCHRES。 RCHRES 最多可以有五個流出出口。 降水、蒸發和其他通量也會影響RCHRES中發生的過程,但不會通過出口。
4.5 雨水管理技術案例研究。
4.5.1簡介 。
本節的目的是演示使用 SCS 曲線編號方法,用於估計需要為不同氣候區域的裝置和用於不同專案設計目的的工程設計量進行測量的量。SCS CN 方法之所以被選中,是因為流域模擬者廣泛採用 SCS CN 方法,並且在對小型集水區模擬時具有描述景觀參數和特徵的靈活性。
在規劃過程中,通常確定一般項目邊界。 使用此項目邊界或干擾限制(如果可用),工程師將評估直接流向感興趣區域或遠離感興趣區域的自然特徵。一旦完成,那麼人為特徵,如道路,排水溝等,需要考慮,因為它們確實改變了自然流動路徑。確定這些特徵后,設計人員將需要使用最佳工程判斷來劃定集水區邊界,其中專案將影響水文或增加徑流。 在某些情況下,可能不清楚邊界到底要走多遠,因為實際建築面積可能很小,自然和人為特徵可能足夠遠。在這些情況下,需要記住的是,我們正在研究現有和專案后徑流條件的差異,而不是絕對徑流深度的差異,因此,對於設定集水邊界有多遠,可能需要作出一些工程判斷。 將邊界設置在離專案現場太遠時的後果可能導致模型無法準確識別專案前和專案後的差異,從而導致設計者進行設計或過度設計 LID 實踐。如果過度設計,這會導致專案成本不必要地增加。在設計中,一些局部洪水可能發生在第95百分位風暴,否則不應該發生。
最後,本節演示如何在設計中使用不同的 LID 實踐,以便可以在現場保留水,而不是允許其徑流。此處介紹的案例研究是假設性的,僅用於演示估計 EISA 第 438 節卷要求並應用 LID BMP 以滿足 EISA。
4.5.2資料需求 。
以下網站用於評估各種 LID 最佳管理計劃 (BP):1) 鼓堡;2) 胡德堡;3) 本寧堡;和 4) 米德堡。目標是使用代表不同氣候區域的網站,以顯示要在整個國防部 (DoD) 使用的 LID BMP的穩健性。在執行 LID 分析時,需要收集以下資料: 。
• 土地利用/土地覆蓋:土地使用和土地覆蓋這兩個術語經常互換使用,但每個術語都有其獨特的含義。土地覆蓋是指以植被、水、裸土、不遮蓋表面和陸地其他物理特徵為代表的地球表面特徵和地表覆蓋。土地覆蓋的確定為專題測繪和變化檢測分析等活動建立了基線資訊。土地使用是指人力代理人或土地管理者對土地覆蓋類型進行的活動、經濟目的、預期用途和/或管理戰略。意圖或管理做法的改變同樣構成土地使用的變化。在一起使用時,"土地利用/土地覆蓋"一詞一般是指根據對適當來源材料的既定科學和統計方法,在特定時間範圍內對景觀上的人類活動和自然要素進行分類或分類。
• 數位高程圖 (DEM):DEM 是地面地形或地形的數位表示。它也被廣泛稱為數位地形模型 (DTM)。德姆。
可以表示為柵格(正方形網格)或三角形不規則網路。對於 LID 分析,需要至少 2 英尺輪廓間隔(1 英尺間隔更好)。
• 土壤紋理圖:土壤紋理是一種土壤屬性,用於描述土壤中不同顆粒物大小的相對比例。粒子根據它們的大小分組到所謂的土壤分離中。至少,土壤質地應歸類為沙子、淤泥或粘土。第 3 章對土壤質地和可能的土壤修正進行了更詳細的討論。一旦確定土壤紋理,就可以確定水文土壤組(A、B、C 或 D),並且適當的去infilatration裂率(A=14.343 英寸/天、B=9.743 英寸/天、C=4.430 英寸/天和 D=0.769 英寸/天)將由規劃電子表格確定。
• 設施圖:設施圖應顯示與所選裝置相關的基本人為特徵(例如建築物、道路、停車場、下水道/雨水管系統等)
• 降水量:降水是特定時間內特定地點的水量。降水可以是降雨或雪的形式。對於 LID 分析,建議連續 50 年 24 小時降水數據。
在案例研究中,SCS 曲線編號方法用於選定 LID 實踐的水文設計。在執行水文分析時,必須執行以下步驟:
• 評估專案現場的現有土壤(分析)和表面特徵。
• 確定現有和規劃的面積(平方英尺/英畝):建築腳印、停車場、人行道等。
• 確定現有植被特徵的面積(平方英尺/英畝)和規劃的景觀變化。
• 計算徑流量從現有到計劃網站條件的變化。
• 評估適用於管理徑流量變化的 LID 實踐。
4.5.3鼓堡案例研究 。
4.5.3.1背景。
紐約鼓堡位於紐約州錫拉丘茲以北約80英里處的紐約州西部紐約州(圖4-7)。鼓堡每年有39英寸的雨量。平均有160個晴天。7月高點在80華氏度左右,1月低點為10華氏度。
圖4-7。 鼓堡, 紐約位置圖。
鼓堡自1908年以來一直被用作軍事訓練基地,但軍隊在北國的存在可以追溯到19世紀早期。今天,鼓堡佔地107,265英畝。其使命包括指揮分配給安裝的現役零部件單位,向租戶單位提供行政和後勤支助,支助租戶單位,支援所有服務中的現役和預備役部隊參加鼓堡訓練,以及規劃和支助每年動員和培訓近80 000名士兵。圖 4-8 中可以看到鼓堡裝置。
圖4-8。 鼓堡, 紐約安裝區。
4.5.3.2專案前條件。
在本次案例研究中,選擇了一個現有的住房地點進行擴建。
根據美國農業部土壤資料庫的審查,專案現場的主要水文土壤群是水文土壤B組。現有土地利用包括樹木/灌木、草地、草坪和現有房屋,圖4-9。通過將每個土地使用的網站面積百分比輸入電子錶格工具,將填充每種土地使用類型的估計 SCS 曲線編號 CN。 然後,區域加權平均專案前CN計算為61.6(圖4-10)。
圖4-9。 鼓堡,紐約專案工地 -現有土地利用條件。
4.5.3.3專案後條件。
專案后土地利用圖4-11,包括草坪、現有房屋、新房子、會所、停車場和道路。通過將每個土地使用的網站面積百分比輸入電子錶格工具,將填充每種土地使用類型的估計 SCS 曲線編號 CN。 然後,專案前區域加權平均值 CN 計算為74.9(圖 4-10)。
圖4-11。 鼓堡,紐約專案工地 - 專案後土地利用條件。
4.5.3.4計算 EISA 卷要求。
水文設計的下一步是計算第95百分位風暴。根據對鼓堡50年日降水量記錄的評估,圖4-12,第95百分位風暴計算為0.94英寸。
圖4-12。 鼓堡, 紐約 - 第 95 百分位風暴深度 (英寸)
此時,人們能夠使用 SCS CN 方法計算現有和專案後條件的峰值徑流深度。峰值徑流深度分別計算為0.016英寸和0.02英寸,使用95百分位風暴。
一旦計算了現有和后徑流深度,他們就能通過將徑流深度的變化乘以 28.5 英畝的場地來計算專案現場需要管理的水位。根據此分析,鼓堡專案需要管理467 英尺3 的徑流,如圖 4-10 所示。
4.5.3.5選擇 LID BMP 來管理 EISA 卷。
為該項目評估的 LID 實踐是一個生物計劃,圖 4-13。對於此分析,B 組土壤允許使用此 LID 實踐從專案現場去除 9.743 英寸/天的水。由於此 LID 功能是一種滲透實踐,因此確定在24小時耗散時間下,需要650 英尺 2(0.02 英畝)的生物面積。
圖4-13。 堡壘鼓 LID BMP 計算。
由於總徑串體積保留 (477 ft3)超過 EISA 體積要求 (467 ft3),這個項目預計將符合 EISA 第 438 節使用選定的 LID BMP. 。
4.5.4胡德堡案例研究 。
4.5.4.1背景。
胡德堡是位於德克薩斯州基林市郊外的一個美國軍事哨所(圖4-14)。胡德堡每年有32英寸的雨量。任何可測量降水的天數為 64。胡德堡平均每年有226個晴天。7月高點在96oF左右,1月低點為34華氏度。
圖4-14。 胡德堡, 德克薩斯州威蒂西地圖。
這篇文章是以邦聯將軍約翰·貝爾·胡德的名字命名的。它位於奧斯丁和韋科之間的一半,距離每個距離約 60 英里(97 公里),位於美國德克薩斯州境內。它的起源是需要廣闊的空間來測試和訓練與二戰坦克驅逐艦。今天,胡德堡有近65,000名士兵和家庭成員,是下列單位的家:總部三團;西部第一軍師;第一騎兵師;第13維持指揮部(原第13軍團支援司令部);第89軍事員警旅;第504戰場偵察旅;第21騎兵旅(空戰);戰鬥航空旅,第4步兵師;第31防空炮兵旅。胡德堡還包括卡爾·達納爾陸軍醫療中心和醫療和牙科活動作為租戶單位。
胡德堡裝置如圖 4-15 所示。
圖4-15。 胡德堡,TX 安裝區。
4.5.4.2專案前條件。
對於此示範專案,專案現場增加了四座新建築。
根據美國農業部土壤資料庫的審查,專案現場的主要水文土壤群是水文土壤C組。現有土地使用包括草坪和現有建築物,圖4-16。通過將每個土地使用的網站面積百分比輸入電子錶格工具,將填充每種土地使用類型的估計 SCS 曲線編號 CN。 然後,專案前區域加權平均 CN 計算為81.8(圖 4-17)。
圖4-16。 胡德堡,TX專案工地 -現有土地利用條件。
圖4-17。 胡德堡徑流計算。
4.5.4.3專案後條件。
專案后土地利用圖4-18包括草坪、現有建築和新建築。通過將每個土地使用的網站面積百分比輸入電子錶格工具,將填充每種土地使用類型的估計 SCS 曲線編號 CN。 然後,專案前區域加權平均 CN 計算為83.3(圖 4-17)。
圖4-18。 胡德堡,TX專案現場 - 專案後土地利用條件。
4.5.4.4計算 EISA 卷要求。
水文設計的下一步是計算第95百分位風暴。根據對胡德堡50年日降水量記錄的評估,圖4-19,第95百分位風暴計算為1.94英寸。
圖4-19。 胡德堡, TX - 第 95 百分位風暴深度 (英寸)
此時,人們能夠使用 SCS CN 方法計算現有和專案後條件的峰值徑流深度。使用第95百分位風暴計算的峰值徑流深度分別是0.60英寸和0.67英寸。
一旦計算了現有和后徑流深度,他們就能通過將徑流深度的變化乘以 13.9 英畝的場地來計算專案現場需要管理的水位。 根據此分析,胡德堡專案需要管理3,420 英尺3 的徑流,如圖 4-17 所示。
4.5.4.5選擇 LID BMP 來管理 EISA 卷。
為該項目評估的 LID 實踐是一系列雨水花園,圖 4-20。對於此分析,C 組土壤允許使用此 LID 實踐從專案現場去除 4.43 英寸/天的水。由於此 LID 功能是一種滲透實踐,因此已確定,假設24小時耗散時間,需要 16,500 英尺2 (0.38 英畝) 的雨花園面積。
圖4-20。 胡德堡 LID BMP 計算。
由於總徑流體積保留 (3,424 英尺3) 超過 EISA 體積要求。
(3,420英尺3),該專案預計將符合EISA第438條使用選定的D LID BMP。
4.5.5本寧堡案例研究 。
4.5.5.1背景。
本寧堡是位於喬治亞州哥倫布市郊外的美國軍事哨所(圖4-21)。佐治亞州哥倫布市每年有49英寸的降雨。任何可測量降水的天數為109。平均而言,佐治亞州哥倫布市每年有212個晴天。7月高點約為92oF,1月低點為36華氏度。
圖4-21。 本寧堡, 加維西尼圖。
本寧堡成立於1918年,以亨利·本寧將軍的名字命名。它位於喬治亞州哥倫布市南部的27號公路上。它擁有34 834名現役人口。這包括兩個預留元件。本寧堡佔地73,533公頃(181,626英畝),其中93%位於喬治亞州中部,其餘7%位於阿拉巴馬州中部。土地的主要部分位於3個縣:莫斯科和查塔胡奇縣喬治亞州和羅素縣在阿拉巴馬州。這裡約有124公頃的開放水域,包括池塘、溪流和河流。查塔胡奇河將本寧堡分為喬治亞州和阿拉巴馬州。
本寧堡裝置如圖 4-22 所示。
圖4-22。 本寧堡,GA 安裝區。
4.5.5.2專案前條件。
對於這個示範專案,在專案現場增加了一個新的不per的停車場。
根據美國農業部土壤資料庫的審查,專案現場的主要水文土壤群是水文土壤C組。現有土地使用包括草地和道路,圖4-23。通過將每個土地使用的網站面積百分比輸入電子錶格工具,將填充每種土地使用類型的估計 SCS 曲線編號 CN。 然後,區域加權平均專案前CN計算為79.3(圖4-24)。
4.5.5.3專案後條件。
專案后土地利用(圖4-25),包括草地、道路和新停車場。通過將每個土地使用的網站面積百分比輸入電子錶格工具,將填充每種土地使用類型的估計 SCS 曲線編號 CN。 然後,專案前區域加權平均 CN 計算為81.0(圖 4-24)。
圖4-25。 本寧堡,GA專案工地 ─ 專案後土地利用條件。
4.5.5.4計算 EISA 卷要求。
水文設計的下一步是計算第95百分位風暴。根據對本寧堡50年日降水量記錄的評估(圖4-26),第95百分位風暴計算為1.88英寸。 。
圖4-26。 本寧堡, 喬治亞州 - 第 95 百分位風暴深度 (英寸)
此時,人們能夠使用 SCS CN 方法計算現有和專案後條件的峰值徑流深度。使用第95百分位風暴計算的峰值徑流深度分別是0.46英寸和0.53英寸。
一旦計算了現有和專案后徑流深度,他們就能通過將徑流深度的變化乘以 16.1 英畝的場地面積來計算專案現場需要管理的水位。根據這個分析,本寧堡專案需要管理3,640英尺3的徑流。
4.5.5.5選擇 LID BMP 來管理 EISA 卷。
為該項目評估的 LID 實踐是一個生物計劃,圖 4-27。對於此分析,C 組土壤允許使用此 LID 實踐從專案現場去除 4.43 英寸/天的水。由於此 LID 功能是一種滲透實踐,因此確定在 24 小時耗散時間下,需要 17,200 平方英尺(0.4 英畝)的生物林地。
圖4-27。 本寧堡, GA LID BMP 計算。
由於總徑流體積保留 (3,655 英尺3) 超過 EISA 體積要求。
(3,640英尺3),該專案預計將符合EISA第438條使用選定的D LID BMP。
4.5.6米德堡案例研究#1:特設工作組總部大樓 。
4.5.6.1背景。
米德堡是位於馬里蘭州巴爾的摩市郊外的美國軍事哨所(圖4-28)。馬里蘭州米德堡每年有44英寸的降雨。任何可測量降水的天數為109。馬里蘭州米德堡每年平均有215個晴天。7月高點約為88oF,1月低點為24華氏度。
圖4-28。 米德堡, 馬里蘭州維西尼圖。
米德堡在1917年成為現役陸軍的設施。1917 年 5 月,根據國會法案授權,它是為與歐洲中央大國的戰爭而徵召的 16 個駐紮區之一。1990年8月,米德堡開始處理來自幾個州的陸軍預備役和國民警衛隊,以參加總統衛隊,以支援沙漠盾牌行動。除了處理後備部隊和警衛部隊外,米德堡還向沙烏地阿拉伯派遣了兩個現役部隊,即第85醫療營和519軍事警察營。在沙漠盾牌/沙漠風暴行動期間,從米德堡部署的42個單位的大約2 700名人員。
在圖 4-29 中可以看到米德堡裝置。
圖4-29。 米德堡,MD 安裝區。
4.5.6.2專案前條件。
該專案包括一個擬建的總部大樓、遊客控制中心以及相關的道路和停車場。
如圖4-30所示,現有的9.30英畝土地主要是草地,有一小塊成熟的樹林。 作為該專案的一部分,有一些廢棄的建築物和相關路面要拆除。 場地範圍內沒有濕地或溪流。 地下水不是問題;土壤鑽孔顯示地下水位至少低於地表以下15英尺。 根據美國農業部土壤資料庫的審查,專案現場的主要水文土壤群是水文土壤B組,"桑迪·洛姆"。
通過將每個土地使用的百分比網站面積(草甸、森林、建築屋頂、停車場/車道/人行道)輸入電子錶格工具,將填充每種土地使用類型的估計 SCS 曲線編號 CN。 然後,區域加權平均專案前CN計算為62(圖4-32)。
圖4-30。 項目前一個土地使用條件。
4.5.6.3專案後條件。
擬議包括一座47,000平方英尺的總部大樓、一個2,900平方英尺的遊客控制中心(VCC),以及配套設施,包括停車場、裝卸碼頭、維修車和前排拖放圈。
專案后土地利用圖4-31包括草地、建築屋頂和停車/車道/人行道。 通過將每個土地使用的網站面積百分比輸入電子錶格工具,將填充每種土地使用類型的估計 SCS 曲線編號 CN。
然後將項目後區域加權平均值 CN 計算為80(圖 4-32)。
圖4-31。 專案後建立量。
圖4-32。 專案前和專案后曲線編號。
4.5.6.4計算 EISA 卷需求。
此時,使用專案前 CN、專案後 CN、網站面積和 95百分位風暴深度的輸入,可以計算專案的EISA體積要求。 對於此示例,沒有像前面的示例那樣計算95 百分位降雨深度,而是使用本指南表4-1中給出的95th百分位降雨深度(也位於 EPA 根據《能源獨立和安全法》第438節執行聯邦專案暴雨徑流要求的技術指南表 1中),為 1.6英寸。
電子表格工具使用 SCS CN 方法計算專案前和專案後條件的峰值徑流量。峰值徑流量計算為645英尺3和11,672英尺3。 這些卷之間的區別在於 EISA 卷要求,即需要使用 LID BMP 在現場保留的徑流量。
根據此分析,米德堡專案需要管理11,027 英尺3 的徑流,如圖 4-33 所示。
4.5.6.5選擇 LID BMP 來管理 EISA 卷。
為該專案選擇保留徑流的 LID 做法是生物回收區、混凝土滲透攤鋪機和滲透溝(幹井)。圖 4-34 顯示了這些建議的做法。 輸入電子錶格中每個 LID BMP 的擬議表面積,計算保留的徑流量,如圖 4-35 所示。 總結這些保留體積 (15947 英尺3 × 214 英尺3 × 1773 英尺3 × 1640 英尺3) 給出了一個總保留的網站, 3 19,574 英尺3. 。
由於總徑流體積保留 (19,574 英尺3) 超過 EISA 體積要求 (11,027 英尺3),這個項目滿足 EISA 第 438 節與選定的 LID BMP. 。
圖4-34。 已實施建議的 LID BMP。
4.5.7米德堡案例研究#2:車輛維修設施 。
4.5.7.1背景。
有關米德堡的背景資訊,請參閱第 4.5.6.1 節。 此處引用而不是複製它,以最大限度地減少冗餘。
4.5.7.2專案前條件。
這一再開發專案包括擬議的車輛主設施以及車輛和供應儲存相關的路面。
如圖4-36 所示,現有的 3.0英畝場地已開發,且大多不具有不及,現有建築和相關路面。 在建造車輛維修設施之前,這些設施將作為其中的一部分被拆除。 遺址區被成熟的樹林所環繞。 工地排到西北,流到短暫的溪流。 地下水不是問題;土壤鑽孔顯示地下水位至少低於凹凸不定的表面以下15英尺。 根據美國農業部土壤資料庫的審查,專案現場的主要水文土壤群是水文土壤A組"桑迪"。
通過將每個土地使用的面積百分比(建築屋頂、停車場/車道/人行道、草)輸入電子錶格工具,將填充每種土地使用類型的估計 SCS 曲線編號 CN。 然後,將項目前區域加權平均值 CN 計算為87(圖 4-38)。
圖4-36。 項目前一個土地使用條件。
4.5.7.3專案後條件。
擬議建築包括一座 14,000 平方英尺的車輛 Maintenace 建築,周圍路面用於車輛和供應儲存。此項目沒有 POV 停車要求;將使用場地以南的現有停車場。
專案后土地利用圖4-37包括草、建築屋頂和停車/車道/人行道。 通過將每個土地使用的網站面積百分比輸入電子錶格工具,將填充每種土地使用類型的估計 SCS 曲線編號 CN。
然後將項目後區域加權平均值 CN 計算為90(圖 4-38)。
圖4-37。 專案後建立量。
圖4-38。 專案前和專案后曲線編號。
4.5.7.4計算 EISA 卷要求。
電子表格工具使用 SCS CN 方法計算專案前和專案後條件的峰值徑流量。峰值徑流量計算為6,457英尺3和8,407英尺3。 這些卷之間的區別在於 EISA 卷要求,即需要使用 LID BMP 在現場保留的徑流量。
根據此分析,米德堡專案需要管理1,950 英尺3 的水,如圖 4-39 所示。
4.5.7.5選擇 LID BMP 來管理 EISA 卷。
為該專案選擇保留徑流的 LID 實踐是生物保留區、生物樹叢、草叢和景觀滲透。圖 4-40 顯示了這些建議的做法。 輸入電子錶格中每個 LID BMP 的擬議表面積,計算保留的徑流體積,如圖 4-41 所示。 總結這些保留量 (2719 英尺3 × 85 英尺3 × 741 英尺3) 給出了一個總保留量的網站, 3545 英尺3. 。
由於總徑串體積保留 (3545 英尺3) 超過 EISA 體積要求 (1950 英尺3),這個項目滿足 EISA 第 438 節與選定的 LID BMP. 。
圖4-40。 已實施建議的 LID BMP。
4.5.8米德堡案例研究#3:DPW 大樓 。
4.5.8.1背景。
有關米德堡的背景資訊,請參閱第 4.5.6.1 節。 此處引用而不是複製它,以最大限度地減少冗餘。
4.5.8.2專案前條件。
這一再開發專案包括一座擬議的公共工程部大樓,該大樓為POV和組織車輛以及室外儲存區提供相關停車場。
如圖4-42所示,現有的3.30英畝的場地已經開發,而且大部分是不一島的,有幾個草島打破了路面。 被樹林包圍的間歇性溪流將場地分成兩半。 場地向溪流排放,流經聖街1號以下的涵洞離開場地。 地下水變化很大; 。在有些地方,在地下幾英尺處。 根據美國農業部土壤資料庫的審查,專案現場的主要水文土壤組是水文土壤C組,"Silty Loam"。
通過將每個土地使用的百分比網站面積(停車/車道/人行道、草坪、伍茲)輸入電子錶格工具,將填充每種土地使用類型的估計 SCS 曲線編號 CN。 然後,專案前區域加權平均值 CN 計算為91(圖 4-44)。
圖4-42。 項目前一個土地使用條件。
4.5.8.3專案後條件。
擬議包括一個15,000平方英尺的DPW大樓,以及相關的停車場和室外存儲路面。
專案后土地利用圖4-43,包括草坪、建築屋頂、森林和停車場/車道/人行道。 通過將每個土地使用的網站面積百分比輸入電子錶格工具,將填充每種土地使用類型的估計 SCS 曲線編號 CN。 然後將專案後區域加權平均 CN 計算為89(圖 4-44)。
請注意,專案后 CN (89) 小於專案前 CN (91)。 這是有道理的,因為項目減少了專案前條件的場地總不通面積。
圖4-43。 專案後建立量。
圖4-44。 專案前和專案后曲線編號。
4.5.8.4計算 EISA 卷需求。
此時,使用專案前 CN、專案後 CN、網站面積和 95百分位風暴深度的輸入,可以計算專案的EISA體積要求。 對於此示例,沒有像前面的示例那樣計算95 百分位降雨深度,而是使用本指南表4-1中給出的95th百分位降雨深度(也位於 EPA 根據《能源獨立和安全法》第438節執行聯邦專案暴雨徑流要求的技術指南表 1中),為 1.6英寸。
電子表格工具使用 SCS CN 方法計算專案前和專案後條件的峰值徑流量。峰值徑流量計算為9,946英尺3和8,372英尺3。 這些卷之間的區別在於 EISA 卷要求,即需要使用 LID BMP 在現場保留的徑流量。
由於專案后 CN 小於專案前 CN,專案後徑流量也從專案前體積中減小,導致負值,如圖 4-45preproject所示,為EISA容積要求-1,574 ft3。
由於 DoD 將「開發前」條件定義為「專案前」(UFC 3-210-10),因此此重建專案改善了水文條件(徑流量減少),need無需額外保留任何要求遵守 EISA。
4.5.8.5選擇 LID BMP 來管理 EISA 卷。
雖然EISA第438條已經完成,但該專案仍必須符合馬里蘭州雨水管理要求。 這個專案使用以下 LID BMP 來滿足國家要求: 。
非結構 LID BMP:保護敏感區域、減少不清潔表面、河岸緩衝區恢復和重新造林。
結構 LID BMP:生物重生、草叢、植被過濾條。
輸入參數:
場地面積 (A) = 28.5 英畝。
第 95次風暴 (P) = 0.94 英吋。
現有 CN = 61.6。
郵政 CN = 74.9。
�vP�{ 0.2S�w2 1000
�vP�y 0.8S�w CN
輸出:
現有 Q = 0.016 英寸。
后 Q = 0.02 英寸。
輸入參數:
場地面積 (A) = 16.1 英畝。
第95次風暴 (P) = 1.88 英寸。
現有 CN = 79.3。
郵政 CN = 81.0。
�vP�{ 0.2S�w2 1000
Q�� S �� =10 。
�vP�y 0.8S�w CN
輸出:
現有 Q = 0.46 英寸。
發佈 Q = 0.53 英吋。