基于 NSGA-II 算法的集雨型绿地低影响开发设施规模优化计算方法及应用 ——以南阳院士小镇为例

目前,在集雨型绿地设计过程中,进行低影响开发（low impact development,简称LID）设施规模设计时存在目标单一、缺乏可量化规模依据等现象,且布设效率低下,雨洪模拟和设计流程衔接不畅。在参数化设计平台Grasshopper中建立多目标优化平台,以雨洪控制效果和建设成本为目标,运用NSGA-II算法对LID设施规模变量进行优化求解,从而在设计前期为LID设施规模设计提供定量依据。在此基础上,将研究成果应用于南阳院士小镇集雨型绿地设计项目,并与传统开发方法进行比较,结果表明该优化计算方法可高效地为LID设施规模设计提供科学的定量依据。根据计算结果,发现在研究区选用的LID设施组合条件下,LID设施的建设成本和雨洪控制效益符合边际递减规律,因此LID设施规模须与海绵规划要求匹配,在一定条件下,适当提升透水铺装和生物滞留设施的比例有利于提升LID设施的性价比。研究成果可以为今后集雨型绿地设计提供新思路。     

子汇水区分割对SWMM低影响开发模拟的影响研究

低影响开发(LID)设施在我国海绵城市建设中被广泛使用,在规划和设计阶段利用雨水管理模型(SWMM)评价其效果是工程界普遍做法。SWMM可以采用两种方法实现LID设施的模拟,一是在子汇水区内添加一种或者多种LID设施,取代等量的子汇水区内非LID面积,二是用单一的LID设施占据全部的子汇水区。基于SWMM地表径流演算原理,通过分析单个子汇水区在不同情况下分割形成的子面积几何属性差异所造成的水文过程变化,发现前一种方法的子汇水区分割会影响到整体水文效应,进而干扰对LID设施效果的定量分析。后一种方法不存在子面积调整的问题,但也应确保LID添加前后模型网络结构不变,排除由于子汇水区调整可能带来的不利影响。     

低影响开发——城市雨水问题解决的景观学方法

低影响开发作为一种生态式、景观化雨水管理方法已在发达国家得到积极采用。该文首先阐述了LID的内涵与作用,介绍了LID的起源与应用状况。其次研究总结了LID的七个目标与八个原则;研究提出LID规划设计的方法,包括阐明雨水管理景观设施的六种作用原理与二十一种雨水管理景观设施的示意模式,及LID景观规划设计的场地雨水水文分析,场地LID景观规划、场地LID景观设计、场地LID雨水管理评价四个步骤。最后对LID解决单体建筑、居住区、城市道路与城市公共绿地四种典型城市场地雨水问题的设计途径进行详细研究与阐述。     

中国海绵城市源头设施数据库设计探讨

我国开展城市雨洪管理研究起步较晚，在海绵城市建设中可参考借鉴的本地化数据不多，为可持续地支持我国海绵城市建设，亟需参照国外相关数据库建设的经验，对我国海绵城市试点建设实践取得的相关数据进行归纳整理，建立海绵城市源头设施数据库。首先分析了我国海绵城市试点建设中海绵城市源头设施相关数据的实际情况，借鉴美国国际BMP数据库的架构，完成了海绵城市源头设施数据库的需求分析，进而通过概念设计、逻辑设计和物理设计三个步骤，设计了一个结构清晰、管理方便、执行效率高的海绵城市源头设施数据库。该数据库主要分为海绵城市源头设施、研究区域、监测站、监测事件和监测数据五个实体集，包含45张表格和上千条字段属性。后续通过中国海绵城市源头设施数据库的建设，可为海绵城市源头设施的效能评估、运营维护和成本效益分析提供数据支持，服务于海绵城市的规划设计和建设。     

基于年径流总量控制率的降雨典型年的研究及确定

在海绵城市建设进程中,低影响开发(LID)设施和雨水调蓄设施规模的确定以及年径流总量控制率的计算,均需要依托于有效、合理的降雨数据。通过整理我国3个城市的多年实测日降雨数据,并运用变量相关性分析,发现各城市多年年均降雨量、累计降雨频率和年径流总量控制率与某一年的相关性均较高,那么该年的降雨数据可以反映该城市的典型降雨特性,因此,可以把该年作为海绵城市降雨年的典型年,把该年的降雨数据作为模型法的输入数据,用于确定LID和调蓄设施规模以及计算年径流总量控制率。     

重庆海绵城市建设中园林绿地LID设计策略探析

重庆是海绵城市建设试点中典型的山地城市,其山地条件增加了径流流量、流速、水质的控制难度,降雨条件增大了径流就地消纳和利用的难度,土壤条件增大了低影响开发工程设施的建造难度,针对上述地域性挑战提出山地海绵城市建设中园林绿地LID设计的主要应对策略,梳理出山地城市绿地的LID设计简要流程,探讨了公园绿地、广场绿地、道路绿地、居住绿地等主要类型在典型坡地条件下的LID设计方法,旨在为山地城市绿地的LID设计提供参考。     

建筑外环境经济型低影响开发设计模式研究——以南阳一中校园为例

建筑外环境低影响开发(LID)是实现城市高效径流控制与雨水资源利用的重要途径,但目前在LID设施布局时存在设施规模过大、径流利用效率低等建设浪费问题。基于建筑外环境径流特点,依据不同LID设施功能特征,耦合了SWMM模型与NSGA-II算法,构建兼顾径流控制、雨水资源利用率及LID设施成本的建筑外环境经济型低影响开发设计模式,以南阳一中校园为试验对象,运用该设计模式,获取其LID设施优化布局方案,并以2021年降雨模拟验证其径流控制与节水效果。模拟结果表明,在2021年降雨情景中实验对象LID设施优化布局方案的年径流控制率达82.0%,年可节约用水成本5.19万元。研究结果细化了LID设施布局应用场景,弥补了传统低影响开发设计方法对雨水资源利用、LID设施成本量化的缺失,有助于优化LID设施建设投资,推进我国“海绵城市”的高绩效、高质量建设。     

基于雨水管网恢复力评估的LID设施优化布局

低影响开发(LID)作为源头控制技术是创建海绵城市的重要环节。在LID设施总体规模不变的前提下,为了确定LID设施的最佳布置数量和位置,构建了城市雨水管网恢复力计算模型,以城市雨水管网恢复力作为目标函数,采用遗传算法对LID设施的分布情况进行优化。结果表明,通过对LID设施的布置位置进行优化,可明显提升研究区域雨水管网的恢复力,合理的LID设施分散程度是改善雨水管网系统能力的重要因素。     

通州区海绵城市试点区典型LID设施技术集成初探

低影响开发(LID)作为一种城市设计和雨水管理思路现已逐渐成熟。LID设施无需占用大面积的土地资源即可将大部分雨水留在原地,既可以控制雨水径流污染、补充地下水,又可以减轻城市洪涝灾害。通州区作为北京海绵城市建设的试点区,将LID设计理念应用于暴雨管理和面源污染控制设计,掀起了城市规划和雨洪控制理念变革的建设热潮。文章从LID的功能分析及试点区实际应用LID类型分析入手,对LID设施的技术集成进行探讨,为海绵城市建设中如何选择LID设施提供了一定的理论依据。     

基于 PCSWMM 模型的广州典型社区海绵化改造水文效应研究

随着城市化进程加快和海绵城市建设的不断推进，低影响开发（LID）措施在城市建设中备受重视。为评估LID措施效果，构建研究区域PCSWMM模型，模拟分析重现期分别为0.5、1、2、5、10和20年的设计降雨情形下LID 设施的水文效应，结果表明下凹式绿地、绿色屋顶和透水铺装等LID措施的不同组合方案对径流量和污染物均有不同程度的削减能力，且削减效果随着降雨重现期增大而减少，同时设置下凹式绿地、绿色屋顶和透水铺装的组合能达到最佳削减效果，对径流量、BOD5、CODCr、TSS、NH3-N、TN和TP的最大削减率分别为64.77%、56.93%、57.44%、51.20%、51.91%、55.29%和71.37%。     

LID在住区规划设计中的应用

基于社区尺度,通过对美国、澳大利亚、新西兰等发达国家住区LID的实践经验及国内城市住区LID的应用实践,总结了住区规划中融入LID理念的规划设计流程、规划策略、LID景观设施设计及实施保障策略,为海绵住区的建设提供借鉴。     

海绵城市建设中源头减排控制指标研究——以三亚市某新建小区为例

以三亚市某采用低影响开发的建设小区为例,在对小区的地形、雨水径流方向、排水系统进行综合分析后,将小区划分为25个汇水分区,各汇水分区设置下凹式绿地或生物滞留设施,并利用容积法对该小区的径流控制量进行试算;在此基础上,基于暴雨径流管理模型(SWMM)分析该小区在三年一遇一小时降雨条件下开发建设前、传统开发、采用低影响开发(LID)后的3种不同方案径流变化情况,结果表明:采用LID开发后的径流量及高峰径流量较传统开发均有所减小,并且LID开发后的高峰径流量较传统开发削减了56.25%,LID设置能够满足三亚市海绵城市建设提出的控制指标要求。为今后海绵城市LID设施建设提供了理论依据和技术指导。     

海绵城市建设中LID设施的生态景观设计

以滕州高铁新城养德公园海绵城市建设为例,针对工程实施中遇到的景观效果与LID设施功能需求之间如何平衡的问题,探索出一套海绵城市生态景观设计策略,将城市雨洪调蓄渗技术、城市规划和风景园林设计融为一体。为海绵城市规划与设计中植物选择、LID设施的应用、植物对雨水净化作用等提供技术支持,同时为如何平衡景观效果和功能需求提供经验和借鉴。     

海绵型城市道路的路面径流控制技术研究

为提高城市道路路面径流控制效果,基于低影响开发(LID)雨水系统原理,探究海绵城市道路路面径流控制技术。首先,分析城市道路径流雨水的汇流与转输过程,确立城市道路低影响开发雨水系统典型流程;其次,厘清分流制与合流制径流污染物总量计算参数,阐明低影响开发雨水系统的径流污染物控制机理;最后,分别阐明透水人行道铺装、下沉式绿化带、生物滞留、雨水弃流等道路径流控制的工程技术,为制定海绵城市道路路面径流控制方案提供依据。     

海绵城市理论视角下的居住建筑景观设计分析

居住建筑景观建设是推进海绵城市建设的微观层面,需要切实发挥其"海绵功能"。对"海绵城市"的相关理论和绿色建筑理论进行了分析,针对LID引导的海绵城市建设、居住建筑的海绵功效设施展开研究,探讨出海绵城市理论落实到居住建筑景观设计层面的具体措施。     

LID滞留设施的规模设计计算方法研究

LID滞留设施是一种生态型雨水收集、输送和净化措施,被广泛应用于城市园区雨水利用和城市径流非点源污染控制系统。本文对LID滞留设施设计关键参数的选择及雨水滞留量的计算等进行了研究,提出了一种基于建设项目动态发展的LID滞留设施规模设计计算的简便方法,并以典型LID滞留设施-雨水花园为例进行设计示例探讨。     

基于SWMM模型的低影响开发雨洪控制效果模拟

介绍了SWMM模型中低影响开发(LID)模块的模拟原理,通过案例介绍了场地LID雨水系统规划过程,并运用SWMM模型对传统管线设计进行了校核,对LID场地径流的控制效果进行了评价。对设计场降雨事件及连续降雨事件的模拟表明,场地LID雨水系统规划可实现峰值流量及年径流外排率恢复到开发前的状态,LID设施对污染物削减效果显著。     

南方平原城市生态滞蓄设施运行效果的模拟评估

《海绵城市建设技术指南——低影响开发雨水系统构建(试行)》(简称《指南》)对不同地区低影响开发(LID)系统的年径流总量控制率提出了具体要求,但《指南》中同一类型地区的LID达标却面临不同的问题。以上海市为研究对象,探讨在南方平原城市地下水位高、土壤渗透性差、建筑密度高等限制条件下,适用的生态滞蓄型LID设施的选择问题;利用SWMM模型评估下渗作用受限制的应用条件下,设施的年水量控制效果。结果显示,在接近最大可能条件下进行低影响开发,上海典型城区LID系统的年径流总量控制率低于55%,难以达到《指南》的要求。因此建议,在南方平原地区将滞蓄型LID设施排水管道的出流水量计入受到控制的水量范围,以体现不同区域雨水管理目标的差别。     

基于SWMM的海绵改建小区雨水径流调控研究

以北京通州某建筑小区海绵改建示范项目为研究对象,利用SWMM雨水管理模型,依据降雨径流实测数据率定、校验模型参数,构建了海绵改建小区雨水径流多级调控系统,分析了海绵改造前后以及不同情景下LID设施参数、管道参数等对雨水调控能力的影响。结果表明,一级LID措施调控后年径流总量控制率可达到41. 51%～57. 40%、污染物削减率均在25%以上;二级调控雨水管道尺寸最为有效,当排水沟底宽或最大深度增加60%时,可保证小区10年一遇降雨重现期下无积水现象发生;三级调控蓄水池容积,可以实现小区3年一遇降雨重现期下无积水现象发生,同时雨水资源利用率达到3. 93%。     

雨洪管理设施管理维护方法研究—以天津大学阅读体验舱为例

伴随海绵城市建设试点城市工作的不断推进,生态化雨洪管理理念正在海绵城市建设项目中逐步得到落实。由于相关设施后期运行管理与维护直接影响其效能的发挥以及在城市中的广泛推广,因此雨洪管理设施后期监测与维护方法研究的重要性日渐凸显。以天津大学建筑学院"海绵城市构建与效能"实验基地为观测原型,归纳总结了一系列雨洪管理设施维护工作的主要内容,并聚焦于"日常管理维护的具体操作方法""北方冬季休眠期后设施的激活方法"以及"不利环境外因弱化转化的创新管理方法"三方面,为中国"海绵城市"提供操作性强,完整度高的管理维护方案,为城市建设投资收益发挥指导性作用。