Влияние длительной динамики взвешенных наносов на производительность ливневых прудов не следует игнорировать, но этим часто пренебрегают при проектировании и оценке производительности прудов. Была приведена систематическая имитационная количественная оценка долгосрочных взвешенных седиментологических эффектов на производительность ливневых прудов.
Комплексное гидрологическое и двумерное гидроморфодинамическое моделирование и моделирование проводились в течение 32-летнего периода (1984-2015 гг.), охватывающего 3896 случаев выпадения осадков с широким диапазоном объемов, продолжительности и интенсивности осадков. Для сравнения традиционного событийного подхода и нового подхода, представленного в статье, были также смоделированы три основанных на событиях гипотетических сценария осадков: незатопляемое состояние (5 лет), проектное состояние канализации (30 лет) и речное наводнение (100 лет) представленные в исследовании.
Результаты моделирования показывают, что пик ослабления потока и задержка паводка более выражены для малых (< 5 лет) и средних (< 30 лет) паводковых событий. Результаты долгосрочного непрерывного моделирования показывают, что водоем обеспечивает положительную годовую эффективность улавливания, варьирующуюся от 2% до 69% в течение 31 из 32 лет, обеспечивая долгосрочные преимущества качества воды вниз по течению. Тем не менее, экстремальное количество осадков в 2012 году смывает накопившиеся отложения в виде ударной нагрузки на реку вниз по течению, что приводит к отрицательной эффективности улавливания -11%.
Усредненная по пространству скорость осаждения отложений, как и предсказывает модель, варьируется со средним значением (SD) 2 (1,34) см / год в течение периода исследования, что привело к потере объема водоема на 24% за 32 года. На протяжении всего исследуемого периода регулярно исследуется влияние накопленных потерь на мощность затухания паводков в прудах.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что снижение мощности затухания паводка в пруду происходит относительно более выраженно при формирующихся (30-летних) и экстремальных (100-летних) паводковых явлениях, чем при частых малых паводковых явлениях (5-летних). Кроме того, исследуются различия в годовой нагрузке осадками с учетом количества и структуры осадков.
Основные выводы заключаются в следующем:
• Результаты моделирования показывают, что затухание потока и улавливание осадка в ливневом пруду более выражены для более частых малых (< 5 лет) и средних (< 30 лет) событий потока. Это выгодно для регулирования качества городских ливневых вод, поскольку большая часть исторических событий охватывает малые и средние события.
• Годовая эффективность улавливания осадка значительно варьируется (от -11 до 69%) в течение 32-летнего периода исследования со средним значением (SD) 34% (17%), что отражает сложность установления стандартов качества воды для ливневого пруда из-за случайности выпадения осадков.
• Пространственно усредненная скорость накопления осадков колеблется от 0,2 см / год до 5 см/ год при среднем значении (SD) 2 (1,34) см / год. Длительное осаждение может иметь негативные последствия для способности ливневого пруда ослаблять наводнения. Снижение затухания наводнений из-за увеличения осадочных отложений происходит относительно чаще при средних (< 30 лет) и крупных (< 100 лет) паводковых явлениях.
Регулярное техническое обслуживание будет требоваться каждые 8-10 лет для поддержания эффективных гидравлических характеристик пруда и снижения риска ухудшения качества воды из-за ремобилизации загрязняющих веществ, накопленных в донных отложениях.
• Ежегодные осадки демонстрируют достаточно сильную связь с ежегодным поступлением и выпуском осадков и могут быть использованы для оценки годового бюджета отложений в пруду. Однако ежегодные осадки могут быть недостаточно чувствительны для того, чтобы уловить влияние экстремальных осадков на динамику осадочных отложений, что предполагает осторожность при оценке годового бюджета осадочных отложений, когда в исторических записях имеются экстремальные осадки.
Общий вклад этого исследования заключается в улучшении понимания динамики стока и осадка ливневого пруда, что в конечном итоге может служить руководством для определения потребностей в техническом обслуживании, долгосрочной эффективности проектирования и наилучшей практики для проектировщиков и эксплуататоров прудов.
Источник: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022169419301350
