基于SUSTAIN模型的LID设施成本效益分析

以深圳市某低影响开发(LID)示范区为研究对象,利用SUSTAIN模型分析LID措施在削减峰值流量方面的成本效益。构建研究区域排水系统的现状模型,并利用实测降雨数据进行率定,在现状模型的基础上构建LID方案,以雨水排放口的峰值流量为控制目标,以LID设施的规模为决策变量,设置不同重现期设计暴雨作为边界条件,对多种组合的LID设施进行模拟,得到各情景下的优化方案以及成本-效益曲线。结果显示,相同的LID设置方案在不同强度的降雨条件下的成本-效益曲线有较大差异,LID设施在高强度降雨下的径流控制效果较差。该研究方法可为相关规划与设计中控制目标的制定与建设方案的优化提供参考。     

SUSTAIN支持下的LID建设成本效益研究——以南京市鼓楼区为例

目前LID的相关研究已逐渐综合化和多学科化,特别是针对LID措施建设与优化布局的探讨日益增加。以南京市鼓楼区为例,依托ArcGIS与SUSTAIN建立了一套城市雨洪管理评价与优化的方法框架,构建了城市尺度水文模型,并统筹考虑年径流总量控制率和投资效率,模拟得出不同LID连接情景（并联、串并联结合、串联模式）下的LID成本效益曲线和最优方案。结果可知：LID的成本效益存在一定的累积效应,串联模式下LID的成本效益优于并联模式;且当LID的规模和成本超出一定阈值后,径流削减率也逐渐趋于稳定。最后得出鼓楼区LID最优投资成本为7.4亿元,整体年径流削减率可达75%,并有针对性地提出了鼓楼区LID建设投资与空间配置优化的具体对策建议。     

城市降雨径流管理LID—BMPs工程规划方案的优化

基于SUSTAIN技术平台,以扬州市蜀岗汇水区为例,对以最佳管理措施(BMPs)和低影响开发(LID)技术为主的生态排水系统规划方案在降雨径流管理中的资金成本—效益优化进行了研究。结果显示:集成后的LID—BMPs系统工程对研究区地表径流的洪峰流量削减率可达到82.98%~100%(平均为91.27%),对径流总量削减率可达到91.43%~100%(平均为98.81%);最小成本投入方案为以129.23万元的成本投入达到71.53%的径流削减效益,最大效益方案为以181.46万元的成本投入达到85.21%的径流削减效益;而最佳成本—效益方案为以168.40万元的成本投入达到83.94%的径流削减效益,其中,生态水塘、下凹绿地滞留塘、普通植草沟的面积分别占原规划总面积的65%、28%、7%,去掉了渗透型植草沟工程。在LID—BMPs系统工程方案的规划和建设阶段,SUSTAIN显示了强大的优化分析功能,可以很好地应用到我国城市生态排水系统规划和建设方案的评估和优化中。     

小规模新建市政场站的低影响开发设计

文章以天津上仓酒业及绿色食品加工区3号雨水泵站为例,在充分了解低影响开发LID设施的布置设计要求后,从泵站场地规模和平面布局两个方面对低影响开发LID方案进行了细化,参考《天津市海绵城市建设技术导则》中新建场站的规范,对占地面积3 hm2的新建场站的低影响开发(LID)设计方案进行了详细的计算。     

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。     

金山湖路低影响开发建设效益

随着城市道路的开发建设,道路积水和城市洪涝灾害时有发生,低影响开发(LID)是减少城市洪灾、改善城市生态环境的有效举措。以一条城市道路工程为例,介绍低影响开发(LID)在城市道路应用时所采用的技术方案,分析与传统道路排水工程相比所体现的成本优势,并对实施后的效益进行比较和评价。结果表明,合理利用低影响开发技术能实现明显的经济、社会及环境效益。     

基于SWMM模型的萍乡城市道路LID措施组合模式研究

以江西省萍乡市武功山大道为例,通过在城市道路绿化带内布置不同规模和组合方式的低影响开发LID(Low Impact Development)设施,利用暴雨雨洪管理模型SWMM(Storm Water Management Model)软件模拟短历时芝加哥设计雨型条件下,所设置的低影响开发设施对道路雨水径流总量及污染物总量的控制效益。并以各LID设施的下凹深度为主要研究参数,对LID设施的参数进行模拟分析与优化,探索最佳参数阈值,以期为萍乡市其他城市道路海绵城市设计提供理论研究支持。结果表明,LID组合模式能够起到削减径流量和污染物含量,滞后洪峰的作用;下沉式绿地+透水铺装组合、雨水花园+透水铺装组合中下沉式绿地与雨水花园的下凹深度分别到达200mm、150mm时可满足萍乡市雨水控制目标需求。     

低影响开发成本效益研究内容与方法进展综述

低影响开发(LID)是一种新兴的城市雨洪管理技术,能够有效地减少城市径流污染与洪涝灾害发生的风险。随着海绵城市的建设发展,LID在我国得到了大量应用与推广。通过对近20年相关文献的统计分析,发现当前国内外LID的研究热点由单体技术设计转向城市规划与成本效益分析。从LID措施的成本控制和效益评估两方面对LID成本效益的研究内容进行了系统综述,总结了LID成本效益的研究方法及具体应用。最后,提出未来我国应进一步完善综合性的城市雨洪管理效益评估体系,构建城市雨洪管理优化布局方法框架,并在实践中重视城市雨洪管理的动态评估检测。     

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。     

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PCSWMM的老校区LID设施模拟

以某老校区示范区低影响开发(LID)为例,采用PCSWMM模型,介绍其LID建模原理和方法,对老校区构建现状条件下模型和LID模式下模型,探讨LID规划目标指定方法,LID控制设施布局总体思路及优化思路和方法,最终得到老校区LID设施布局方案,并对比最终方案和现状方案,校核达标情况。模拟结果表明,通过在老校区综合应用一定规模的LID设施(雨水桶、生物滞留池、透水铺装),可使老校区开发建设后的年径流总量和径流峰值不大于现状值。     

“西为中用·顺势利导”——生态雨水机埠 与合流制特点的老旧城区海绵改造

以常德市柏子园汇水片区为例,运用水力模型工具,探讨在老城区现有末端生态雨水机埠情形下,通过优化设置低影响开发(LID)设施和管网改造工程,从源头解决机埠合流制溢流(CSO)污染的效果和可行性。根据棚户区较多、绿地率少、土壤渗透性差、项目实施难度大等情况,进行项目方案布置和LID措施选择;根据现状管网特征,进行近远期管网改造方案和源头截流措施选择。采用典型年降雨数据进行连续模拟,分析评估在老旧城区增设源头控制设施和中途管网改造对既定末端机埠溢流水量及溢流频次的控制效果,并通过情景方案比选,得出在现有土地使用条件下的最优海绵改造方案,以期为类似合流制特点的区域提供参考和借鉴。     

LID措施降低老城区合流制溢流污染的模拟研究

以合肥市老城区杏花排水系统为案例,运用水力模型工具,探讨在老城区设置低影响开发(LID)设施,从源头缓解合流制溢流(CSO)污染的效果与可行性。根据土地紧缺、土壤渗透性差等情况,进行LID措施选择和方案布置;以Info Works ICM为工具,采用典型年降雨数据进行长期连续模拟,讨论LID设施下排水管及生物滞留池储水层的合理设计,分析在老城区增设源头控制设施对CSO溢流水量及溢流次数的控制效果。结果表明,在现有土地使用条件下增设LID设施,可以明显提高现有系统的CSO控制效果。     

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。     

道路LID改造对城市雨洪控制效果研究

以湖北省武汉市某道路为研究对象,对下凹式绿地、透水砖和透水路面3种低影响开发(LID)措施单独布设及其组合布设,得出3种改造方案,并运用暴雨洪水管理模型(SWMM)模拟连续降雨和不同重现期(2、10、100年)设计下海绵城市道路出口的径流过程和污染物(SS、COD、TN、TP)削减过程,分析了道路LID改造方案对城市雨...     

海绵城市市政道路低影响开发综合效益分析

近年来城市内涝问题频发,现有的雨水基础设施已无法完全满足城市内涝排水要求,亟需建设新型海绵城市,选用低影响开发(LID)措施。市政道路作为海绵城市建设项目之一,分析其LID成本效益比具有重要意义。从市政道路中可用的LID技术入手,介绍其设置位置和适用程度,并与传统城市道路进行比较以突出其优点。提出市政道路年径流总量控制、污水再生利用等6种具体效益指标及计算标准,利用全生命周期(LCA)成本理念,构建出环境综合效益和经济综合效益模型。并以南方某城市试点道路为例,验证了综合效益模型的可行性。     

基于SWMM的深圳市某区域LID设施布局与优化

以深圳市某低影响开发(LID)示范区为例,通过对示范区构建现状模型、传统开发模型和LID模型,探讨了示范区LID规划目标的制定方法、LID设施布局的总体思路以及基于LID目标的LID设施优化方法,最终得到示范区LID设施布局方案。模拟结果表明,通过在示范区综合应用一定规模(绿色屋顶、雨水花园、下凹绿地、透水铺装和LID树池等5类LID设施占示范区总面积的比例分别约为9%、4%、3%、15%和0.5%,总计约为31.5%)的LID设施,可使示范区开发建设后的年径流总量不大于现状值、峰值流量接近现状值。     

基于SWMM的某工业园区LID方案及模拟评估

以中山市某具有大面积厂棚的工业园区为研究对象,探讨了其在低影响开发(LID)方面的潜力,通过SWMM建立了优化的LID改造方案,并进行了径流控制及污染削减方面的模拟评估。结果表明,通过多种LID措施的组合及优化,研究区域内径流总量削减率及峰值流量削减率均可达到70%;在重现期为3年、降雨历时为2 h的降雨情景下,对研究区域内NH3-N、COD、SS等径流污染物的去除率分别可达到76.6%、66.7%、57.6%。     

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SUSTAIN的小区LID对径流污染控制效果评价

应用SUSTAIN软件,以嘉兴市晴湾佳苑居民小区A、B期为研究对象,针对开发前、建成未实施LID和建成实施LID三种情景,进行雨水径流量和主要污染物模拟,以评估LID对径流污染的控制能力。结果表明,与建成未实施LID措施情景相比,建成实施LID措施情景可以削减39.7%的年径流量和35.6%的峰值流量,对TN、TP、COD和TSS污染负荷的削减率分别可以达到51.7%、55.3%、52.2%和58.7%,是最具成本—效益的方案之一。提出了SUSTAIN在我国应用的建模方法,然而因其基础数据需求量大、数据精度要求高、参数众多且操作过程较为复杂,推广实用性受到一定限制,因此亟需建立并开放我国高精度土地利用、土壤水文、监测断面水量水质和LID成本数据库。