低影响开发设施布设对区域雨洪控制效果研究

以青岛市城区某小区为例,研究了低影响开发(LID)布设下区域雨洪控制效果。基于SWMM和GIS构建区域概化模型,对比分析了现状模式及布设生物滞留网格、绿色屋顶、透水铺装和3种LID设施组合布设方案下,研究区不同重现期水文与水质变化情况,结果表明:相同降雨重现期下,LID设施单独布设时,绿色屋顶对洪峰流量削减效果最好,透水铺装对径流系数削减效果最佳、降雨控制率最高;LID设施组合布设方案优于单独布设方案,且降雨重现期越小,LID设施控制效果越好;LID设施单独布设和3种LID设施组合布设方案下污染物削减能力由强到弱为LID设施组合绿色屋顶透水铺装生物滞留网格。     

基于 SWMM 的 LID 设施分区布局及减排效益

为探讨低影响开发（low?impact?development,LID）设施对缓解城市洪涝灾害以及削减污染负荷的效果,选取绿色屋顶、雨水花园、透水铺装和雨水罐 4 种 LID 设施,通过构建暴雨洪水管理模型（storm?water?managementmodel,SWMM）,并根据实际地形和管网走向将研究区汇水面分为不同分区,分析 LID 设施组合在 7 种布设方案下对径流控制和雨水污染负荷减排的影响。结果表明：对于 7 种布设方案,LID 设施组合均能有效削减径流量和雨水污染负荷,且分区布设时,LID 设施组合在上中游分区对径流量的控制效果较好;在相同设计降雨重现期下,各布设方案的削减效果依次为全区>上中游分区>中下游分区>上下游分区>下游分区>中游分区>上游分区;LID设施组合布设在下游分区时的径流量削减率较布设在上游分区提升 5.19%～6.82%,布设在上中游分区较布设在上下游分区提升 1.87%～3.62%,较布设在下游分区提升 16.48%~18.97%;LID 设施组合全区布设较布设在下游分区提升 29.60%～31.17%,较布设在上中游分区提升 12.20%～13.12%。因此,在海绵城市规划建设之前建议全区按需布设 LID 设施,在进行老旧小区改造时可着重考虑将 LID 设施布设在上中游分区。     

基于SWMM模型与NSGA-Ⅱ多目标优化的LID布局研究

科学的海绵城市设计方案能够在一定程度上缓解由极端暴雨引发的城市内涝。以北京市海淀区老旧小区为研究对象,将雨洪管理模型(SWMM)与非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合,以建设成本费用、总径流削减率以及节点超载时间为优化目标,以各项低影响开发措施(LID)按比例布置的最大面积为约束条件,迭代筛选出Pareto最优曲线,通过分析不同LID措施组合在老旧小区中的雨水排放效率,提出有效的规划建议。研究结果表明：对于单项LID的布置方案,同比例下透水铺装的径流控制效果优于绿色屋顶;LID组合的径流控制效果与建设成本呈正相关,但总径流削减率增长幅度有限,高成本的建设方案并不能达到更优的削减效果,节点超载时间不会持续下降;降雨重现期为10 a时(P=10),该小区LID布局最佳组合为37.12%绿色屋顶+17.7%下沉式绿地+7组雨水罐+9.47%透水铺装。在强降雨条件下耦合SWMM与NSGA-Ⅱ智能算法的多目标优化模型能够为类似社区LID布局设计提供参考。     

海绵城市低影响开发措施综合效益评价体系及应用

为对低影响开发(LID)措施综合效益进行量化评价,综合考虑生态、经济及社会等因素,选取径流量削减率、污染物削减率、成本投资、运行效益、雨水利用、生态价值等16项LID措施评价指标,采用层次分析法和熵权法确定指标权重,基于云模型构建了 LID措施综合效益评价体系.将评价体系应用于南京一住宅小区的4个LID措施初步设计方案...     

低影响开发单项设施模拟模型研究与应用进展

随着我国城市化进程的加快,城市内涝、雨水径流污染及水质恶化等问题日益严峻。低影响开发(LID)作为目前国际上城市水环境保护和可持续发展的雨洪管理新策略,在削减城市雨洪和滞留污染物等方面效果显著。为更好的模拟LID措施对环境带来的影响,不同尺度低影响开发模拟模型应运而生。本文总结了SWC、HYDRUS、DRAINMOD、RECARGA等典型小尺度单项设施模拟模型的特点、结构、适用条件和优缺点,分析了现有典型单项设施模拟模型的不足之处,指出模型参数选择、模型适应性检验以及水质水量耦合模型研发为今后的研究方向。     

基于SWMM的城市初雨净化设施布局优化研究

本文基于低影响开发理念及海绵城市建设,以河南省扶沟县城南新区作为研究区域,采用SWMM模型,研究分析了雨水涵养池在不同上下游区域、不同布设密度和不同降雨重现期的情况下,其对雨水径流的调控效果和污染物的削减作用,并通过对比分析后确定空间布局最优方案。结果表明相同降雨重现期和布设密度时,雨水涵养池布设在上游区域对污染物削减效果明显,排放口洪峰削减大;并且相同降雨重现期,涵养池布设在上游区域时,其分布越分散,污染物和洪峰的削减效果越好。     

耦合NSGA-Ⅱ算法与高精度水动力模型的LID设施优化设计方法研究

目前LID设施优化设计方法中常采用水文方法进行模拟计算,而该方法存在模拟精度不高等问题。基于NSGA-Ⅱ算法并利用城市一、二维耦合水动力高精度数值模型提出了LID设施优化设计成本效益方案的自动寻优方法。将该优化设计方法应用于西安市西咸新区海绵城市建设,分别对单项及组合LID设施优化解集中 3 种不同建设成本方案进行了分析。结果表明：随着建设成本的增加,单项及组合LID设施的建设效果也随之增加;在相同建设低成本的方案中,组合LID设施建设效果会低于某单项LID设施建设效果,但随着建设成本的持续增加,最终组合设施的建设效果会优于单项设施;决策者可以基于此种方法得到LID设施建设成本与建设效果间的规律,选择满足实际工程需求的设施建设最优方案。     

灰绿耦合雨洪系统多目标优化建模与应用

以中山市某开发区为例,以灰绿基础设施总成本、径流系数和节点总溢流量为目标函数,以子汇水区内涝风险等级作为罚函数构建灰绿耦合排水系统多目标优化模型,基于NSGA-Ⅱ算法,编写SWMM接口程序,调用SWMM进行雨洪模型计算及方案寻优,对24h设计暴雨条件下的灰色调蓄设施和绿色LID设施的规模进行多目标优化设计及综合评估。结果表明:绿色LID设施径流系数和节点总溢流量削减量均随其成本的增加呈近似线性下降的趋势,并随重现期增加而加快;灰色调蓄设施容积与节点总溢流量曲线存在明显拐点,拐点后规模增大的边际效益趋0;提出的灰绿耦合基础设施优化模型及求解程序对初始种群设置技术要求低,且能稳定收敛,可为城市雨洪管理方案的制定提供支持和依据。     

基于效益-成本的绿色基础设施规模设计

选取西安建筑科技大学校园一部分,结合场地实际情况,按照效益-成本双重目标进行绿色基础设施规模设计,在提升一定的设计降雨重现期后,以最低的建设成本使新建绿色基础设施发挥最大的效能,运用NSGA-Ⅱ算法寻找绿色基础设施建设规模效益-成本关系的Pareto前沿面。结果显示:在一定范围内,随着汇水区域降雨截留量比例的提高,汇水区域单位面积承担的建设成本提高较缓慢,在此范围内选取建设方案比较经济,一旦超出这个范围后,汇水区域降雨量截留比例的增加会使汇水区域单位面积承担的建设成本急剧变大。     

屋顶绿化技术在低影响开发中的作用

屋顶绿化技术是实现城市低影响开发的有效手段之一。其植物层和土壤层可对屋顶起到隔热节能、蓄水减排和消除屋顶径流污染物质的作用,改善建筑环境。在土地稀少的城市中,屋顶绿化独特的种植场所不占用城市土地资源,增加了城市绿化率,并且减缓了城市热岛效应,提高了屋顶雨水资源的利用率。     

溶解性有机质对低影响开发设施运行影响的研究进展

低影响开发(LID)设施在治理城市内涝和径流污染中发挥重要作用,在我国海绵城市建设中应用广泛。溶解性有机质(DOM)是一类具有较强的吸附、络合作用的溶解态物质,其质量占比高达径流污染物的50%以上。为阐明DOM对LID设施运行的影响,结合国内外研究现状及进展,综述DOM自身性质及其对LID设施中重金属(HMs)、持久性有机物(POPs)的归趋以及对微生物环境的影响,指出DOM会通过吸附、络合与HMs、POPs作用,造成LID设施填料吸附位点饱和、填料堵塞、微生物相对丰度(RAs)改变等。本研究旨在为LID设施设计和运行优化提供参考。     

基于第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的水资源优化配置

水资源优化配置作为解决水资源短缺的重要手段,对于区域社会经济的可持续发展具有重要的意义。水资源优化配置模型是一个结构复杂的综合系统,传统的优化方法难以求得模型的全局最优解。第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)是当前解决多目标优化问题最有效的方法之一,但在水资源优化配置领域应用很少。本文以浐灞河流域为例,尝试利用NSGA-Ⅱ优化方法求解该地区水资源多目标优化配置模型,研究了该方法在水资源优化配置模型求解中的适用性。结果表明:该方法得到的水资源优化配置结果合理、可行。     

基于NSGA-Ⅱ的三门峡水库汛期多目标优化调度

结合三门峡水库汛期减淤、发电需求的特点,建立了三门峡水库汛期多目标优化调度模型。利用Matlab2009a遗传算法工具箱编制计算程序,将NSGA-Ⅱ算法应用于三门峡水库汛期优化调度模型求解,得到了一系列Pareto最优解,选择较优方案与实际值比较表明,用最优化算法能取得较满意的调度效果,既满足了排沙减淤的需要,又可取得较大的发电量。     

基于遗传算法的污水管网布局优化方法设计

城市污水管网设计布局优化可以提高排污效率、节约建设成本。运用遗传算法,建立以管道费用为目标函数的数学模型,求解污水管网的水力参数和建设费用。结果表明,基于遗传算法优化后的污水管网,管网的主次分明,污水的传输路径明确,管道铺设的路径减小,有效地提高了污水的运输效率和降低了铺设造价。遗传算法在污水管网布局优化设计中具有良好的计算效率和适用性,可进行推广使用。研究结果为管网布局设计提供参考。     

基于成本效益分析的城市雨洪管理设施研究

以成都某研究区域为例,以成本、径流控制为目标函数,以设施的建设面积和调蓄容积为约束条件,构建城市雨洪管理设施布局的多目标优化模型,并采用NSGA-Ⅱ与SWMM耦合的算法进行多目标求解,得到Pareto非劣解集。通过非劣解的成本-收益分析显示,在重现期为10年时,3 000万～5 000万区间是雨洪管理设施建设的“成本-效益”高效区间,当成本超过5 000万时,继续增加设施的建设面积,对于径流的控制变化不明显。     

基于低影响开发理念的城市中小河道治理

利用低影响开发理念开展城市中小河道治理,能够对城市与河道的关系进行更为系统地梳理,有利于降低降水过程对滨水地区的洪涝风险,同时,降低城市中小河道的行洪排涝压力.城市中小河道治理采用低影响开发技术也有利于城市水文、滨水景观以及生态环境的全面改善,对城市和水系的可持续发展有十分重要的意义.     

基于萤火虫算法和熵权法的水资源优化配置

以经济、社会、环境综合效益最大为目标建立多目标水资源优化配置模型,利用熵权法计算得到多目标的客观权重系数,采用主观权重与客观权重相结合的方式得到综合权重,避免了仅由人的主观因素确实权重而形成的偏差,结合实例利用萤火虫算法对所建立的模型进行仿真。结果表明:萤烛算法具有较快的收敛速度和较高的寻优性能,能有效地找到最优解,为解决复杂水资源优化配置问题提供了新思路。     

新型城镇化建设中基于低影响开发的水系规划

传统的城镇化追求高土地利用率,填埋水系河塘、破坏水系结构的问题十分突出,水系规划理论与方法亟待改进。为此,引入低影响开发理念,提出新型城镇化建设中的水系规划原则和方法,并通过实例应用,将低影响开发理念前置到水系规划阶段。所提出的"挖大填小,大直小弯,随弯就弯""水系路网相随"的规划方法取得了保障防洪除涝安全、最大限度地保护现有水系、对生态环境扰动较小的规划效果。