Area proportion optimization of different LID facilities and effect of runoff pollution controlEI北大核心CSCD

为探究低影响开发（LID）设施对缓解城市洪涝灾害以及削减污染物负荷的效果，以淮南市某老旧小区为研究对象，基于SWMM模型构建了暴雨径流管理模型，分析了单项LID设施不同面积占比时的总成本效益，针对4种LID设施组合方案，模拟了不同设计降雨重现期的地表径流、排放口流量及污染负荷。结果表明：对于单项LID设施，占屋顶总面积45%的绿色屋顶、占不透水道路面积60%的渗透铺装和占绿地总面积10%的生物滞留设施总成本效益最高；不同LID设施组合均有较好的雨洪控制效果及污染物削减效果，但随着降雨量的增大，效果均有所减小。     

基于水文控制目标的中小尺度海绵城市改造方案评价

为正确评价中小尺度低影响开发(LID)措施改造方案的水文控制效能,以重庆市秀山县海绵城市建设试点为例,将LID措施的生态、经济和社会效应具体量化为径流量控制、径流污染控制、建设成本、维护管理成本和径流利用效益等5个指标,构建了基于水文控制目标的LID措施评价体系,并利用暴雨管理模型(SWMM)对不同LID设施改造方案的暴雨径流水文过程进行了验证模拟。研究结果表明:现有LID措施因其规模占比过小且组合方式不合理而对暴雨径流的水文控制效果不佳,不满足75%年径流总量控制率目标,需进行扩容和组合优化;LID设施改造方案综合评价结果显示综合评分与径流总量控制率、峰值流量削减率等水文控制指标呈显著正相关,可直接作为中小尺度海绵城市改造方案评价。     

南京市鼓楼区LID空间配置与雨洪调控效益研究

低影响开发(LID)能够实现源头径流控制,已成为缓解城市内涝的重要策略。以南京市鼓楼区为例,运用GIS和SWMM模型构建LID的空间配置方案,并在城市尺度上模拟分析5个降雨事件下LID组合方案的雨洪调控效应,最后基于费效比方法定量评价成本效益。结果表明:研究区LID的适建面积占总面积的16. 33%,其结果可为LID规划建设所参考; LID建设后地表径流系数平均可减少0. 26,但随降雨重现期的增加径流削减率总体呈递减趋势; LID的雨洪调控效应受诸多降雨特征及LID自身属性特性的多重交互影响;屋顶绿化+透水铺装组合的成本效益最好,包含生物滞留池的方案成本效益相对偏低,综合来看屋顶绿化+透水铺装+生物滞留池+植草沟方案建设潜力最大。研究结果可为城市尺度上LID的空间规划、海绵城市建设和城市雨洪管理提供决策参考和案例借鉴。     

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LID模式的雨水管控能力模拟与综合效益评估

海绵城市的建设理念是在保证城市能够合理排水除涝的前提下,尽可能地实现雨水在城市区域的渗透、蓄存和净化,促进雨水资源的循环利用和生态环境的保护。以山东省临沂市兰山区东关片区B区某地块作为研究区域,运用SWMM模型模拟该区域处于低影响开发前和3种不同LID组合方案下对雨水水量和水质净化的管控能力;然后采用层次分析法评估体系对其综合径流系数、峰值削减率、峰现延迟时间、污染物负荷削减率和LID设施建设造价成本等多效益指标进行综合量化评价,最终得出组合方案1为该研究区域最优的设计方案,其综合效益最佳。研究结果可为临沂市在旧城改造建设过程中进行海绵城市LID设施方案的选择提供借鉴。     

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 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?management model，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。     

不同LID组合对水质水量影响及成本效益分析

为研究不同低影响开发（low impact development,LID)组合[JP2]对雨水源头控制和污染负荷削减效果,以淮南市某一工业园区为研究对象,基于暴雨洪水管理模型（storm water management model,SWMM)构建5种LID组合方案。在不同重现期下,对5种方案进行水量水质模拟,分析不同方案对径流量、洪峰流量及污染物质量浓度的削减效果,并利用生命周期成本分析和效益货币化分析对5种方案进行比选,选出最合适研究区的LID组合方案。结果表明：绿色屋顶、雨水罐、雨水花园和透水铺装组合方案对径流量和污染物的削减效果最好,绿色屋顶、雨水罐、植被浅沟和透水铺装组合方案对洪峰流量的削减效果最好。成本效益分析显示,雨水罐、雨水花园和透水[JP]铺装组合方案的投资回报比最高;不同的LID方案对水质水量均有一定的削减效果,但随着重现期的增大,削减效果均有不同程度的降低。     

兼顾功能、环境和效益的LID设施配置优化方法研究

本文在对LID(Low Impact Development,低影响开发)设施的建设位置及规模同步优化设计的基础上,研究了一种同时兼顾减少雨水径流量、降低径流污染负荷、节约投资成本的多目标的居住小区LID设施配置优化方法。通过创建SWMM(Storm Water Management Model,暴雨洪水管理模型)雨水模型来模拟各LID布局方案的水量和水质。再借助SUSTAIN(System for Urban Storm water Treatment and Analysis Integration,城市暴雨处理分析集成模型系统)中的BMP(Best Management Practice,最佳管理实践)选址工具对LID设施的适建位置及最大可建规模进行识别。最后,构建多目标优化模型,利用NSGA-Ⅱ算法对优化模型进行求解,从而得到优化设计方案解集。     

低影响开发模式下城市雨洪控制效果模拟研究

由于贵安新区作为国家第一批海绵城市试点,对我国西南地区的其他城市有非常好的借鉴作用。本文以贵安新区示范区为研究对象,构建暴雨洪水管理模型(SWMM),并根据贵安新区海绵城市建设相关规划,结合研究区下垫面特征,在不同重现期降水情景下设计7种LID措施组合情景并进行相应的模拟与分析,评估不同LID措施组合对雨洪控制的效果,寻求最优LID措施组合。结果表明:LID措施组合方案的雨洪控制效果均优于单一LID措施,其中下凹式绿地+透水铺装组合措施对高频暴雨和低频暴雨的洪峰流量削减率高达67.2%和44.5%,延缓洪水峰现时间,可以很好地发挥雨洪控制作用,增加雨洪资源的利用量。结合径流系数控制效果,下凹式绿地+透水铺装组合的造价可以降低60.3%,综合考虑水文效应与经济效应,得到贵安新区LID措施的最优配置为:下凹式绿地+透水铺装。以上结果可为贵安新区的城市雨洪管理及海绵城市建设提供相应的理论支撑。     

基于暴雨洪水管理模型的低影响开发设施应用研究

海绵城市是针对解决我国水危机提出的新理念,而低影响开发(LID)设施是构建海绵城市的关键。为了分析不同降雨重现期、不同降雨历时、占地面积对单项LID设施径流控制能力的影响,以亦庄调节池一期工程为研究区域,利用暴雨洪水管理模型(SWMM)进行模拟计算,研究了不同占地面积下各LID设施对不同降雨过程的径流削减效果,分析了降雨重现期及降雨历时与占地面积影响作用的相关性。结果表明:随着降雨重现期由1年增加至10年,透水铺装径流削减率下降了13%～35%;随占地面积占比由25%增至100%时,其径流削减率增大了4. 8%～23%,且占地面积变化对低重现期降雨径流削减效果影响明显,生物滞留槽和植草沟呈相同规律。相反,下凹绿地占地面积变化对高重现期径流削减效果影响较大。绿色屋顶的径流削减率与土壤层厚度成正比,与降雨重现期成反比,且绿色屋顶厚度对低降雨重现期削减效率影响稍大; LID设施的径流削减率随降雨历时增加而增大(削减率增长区间为1. 7%～7. 7%),且占地面积越大,降雨历时变化对径流削减率的影响就越明显。各LID设施的性价比和适用情况对比计算表明,下凹绿地和透水铺装性价比较高,适于作为主控设施大面积应用,而植草沟、生物滞留池及绿色屋顶适于作为辅助设施部分应用。研究成果为选择效益最优的海绵城市建设模式提供科学参考。     

基于成本效益分析的公园低影响开发设施布局的遗传算法优化

以秦皇岛市栖云山公园为研究对象,在SWMM和NSGA-Ⅱ算法支持下,提出了基于权重成本效益分析的公园LID布局优化框架。优化结果表明：在以径流调蓄量、运营成本和建设用地面积作为优化目标时,遗传算法能够有效完成满足设计效益目标的方案优化,得到3种LID设施(生物滞留池、下沉式绿地、雨水花园)的面积,并且通过熵权-TOPSIS方法证明这种情况下径流调蓄量的权重是决策者最优先考虑的因素。该方法可以帮助决策者基于SWMM模型和NSGA-Ⅱ更科学地平衡施工成本和建成环境效益来选择最佳LID布局方案。     

西咸新区海绵城市建设对中型降雨致涝影响

全国海绵城市试点建设已稳步开展,但试点区内海绵设施对内涝的实际缓解效果尚缺资料验证。通过对西咸新区海绵城市建设试点区域内涝积水进行监测,对比试点区域内LID改造前后的两场相似中型降雨致涝资料,定量分析了该地区内涝点数量、积水范围和水深变化情况及其成因。发现西咸新区海绵城市LID改造完成区海绵效果较为明显,LID措施可缓解中型降雨造成的城市内涝积水问题。     

基于海绵城市理念的北京永定河文化新区雨水系统规划研究

以"海绵城市"建设理念为指导,将内涝防治和污染负荷控制作为目标,开展北京永定河文化新区低影响开发(LID)雨水系统、雨水管道系统和超标雨水径流排放系统等规划;利用SUSTAIN软件对地块和道路层面LID雨水设施进行布局规划和规模计算,采用传统方法开展雨水管道规划;利用Micro Drainage Windes软件在对LID雨水系统和雨水管道系统暴雨模拟分析基础上,确定超标雨水径流排放系统中道路坡度调整及调蓄设施规划方案。通过案例分析,旨在介绍基于"海绵城市"理念的雨水系统规划内容和方法,为同行提供借鉴。     

不同LID设施组合对区域雨洪控制效果的影响模拟

为研究不同LID设施组合对区域雨洪控制效果的影响,以南京市雨花台区一区域为研究区构建了暴雨径流管理模型,在模型中分别设定4种LID设施组合来模拟分析研究区2年一遇、3年一遇、5年一遇、10年一遇降雨条件下的地表径流、排水管网溢流及污染物排放情况。结果表明:不同LID设施组合对研究区均有减小径流量、缓解节点溢流和削减污染物排放量的作用,但随着降雨重现期的增大,对雨洪控制效果降低;以绿色屋顶和透水铺装为主,加以适当比例生物滞留设施和雨水花园的LID设施组合对研究区的雨洪控制效果较好。     

典型LID措施对城市降雨径流过程影响

为探讨海绵城市建设中低影响开发(low impact development,LID)措施对城市降雨径流的影响,以深圳市光明区某居民小区为研究对象,通过建立区域SWMM模型,分析不同LID措施及其组合对城市雨洪过程的影响。利用研究区几场典型的降雨径流数据对模型校核验证,结果表明：构建的SWMM模型可以较好地模拟研究区降雨径流过程,纳什效率系数为0.868,峰值流量相对误差0.186,模型模拟效果较好;LID对径流峰值和总量都有削减作用,并在一定程度上延缓峰现时间,且LID布设面积越大,LID对径流的削减效果越明显;组合布设方案对径流的调控效果优于单独布设方案,单独布设方案中径流量削减效果最好的是透水铺装,峰值流量调控效果最好的是绿色屋顶,下沉式绿地的径流调控效果在三者中最差。因此,LID布设结构以及布设面积均对城市降雨径流产生影响,合理布设LID在一定程度上可以有效缓解城市内涝。     

基于海绵城市理念的LID措施优化布局：以济南市黄台桥流域为例

从广义与狭义角度阐释海绵城市理念的内涵,梳理常见低影响开发（low impact development,LID）措施的功能特征,系统归纳LID措施优化布局研究中使用的模型工具、优化算法以及规划目标。最后,以济南市黄台桥流域为例,运用NSGA-II算法,以LID措施的成本、雨洪要素控制率为目标进行LID优化布局,结果表明：居住区和公共设施区的透水铺装对径流总量削减效果最显著;居住区、公共设施区和园林区的透水铺装及公共设施区的绿色屋顶组合对洪峰延迟时间效果最显著;公共设施区的透水铺装和绿色屋顶组合对洪峰流量削减效果最显著。研究结果可为我国城市防洪减灾、海绵城市建设提供参考。     

某低影响开发公共建筑雨洪效应的SWMM模拟与评估

以深圳市某已建公共建筑为例,研究低影响开发设施的雨洪控制效果。对SWMM5.1.8中新增的LID模块以及研究区域的建模过程进行了详细介绍。研究结果表明,在年降雨条件下,研究区域在含有绿色屋顶、下沉式绿地、植被草沟、透水性铺装和雨水桶5种组合LID设施的条件下,其年径流总量控制率可达60%;场降雨条件下,5种组合LID设施对峰值流量的削减率最高可达43%。通过对单项LID设施雨洪控制效应的研究,得知绿色屋顶和透水铺装对雨水径流总量的削减贡献较大,其贡献率分别为36.1%和30.5%;绿色屋顶对峰值流量的削减贡献最大,为53.7%。     

基于SWMM的银川市金凤区雨洪模拟及LID效果评估

针对城市内涝及非点源污染问题,从海绵城市建设的角度出发,以银川市金凤区作为研究区域,采用SWMM建立雨洪模型,选取设计雨峰系数为0.4的5种降雨重现期和降雨重现期为0.5 a的4种雨峰系数共9场降雨,评估研究区在下凹式绿地、透水铺装、雨水花园、下凹式绿地组合透水铺装及雨水花园组合透水铺装5种LID方案下对径流及4种污染物的控制效果。模拟结果表明：随着重现期的增大,5种方案的径流控制率及污染物负荷削减率均有所减小;下凹式绿地组合透水铺装方案的削减效果最为显著,重现期为0.5～5 a时,该方案径流控制率均大于65%,污染物负荷削减率均大于45%;重现期为10 a时,径流控制率及TSS、COD、TP与TN负荷削减率分别为61.38%、42.86%、58.23%、44.03%和55.95%;重现期为0.5 a时,随着雨峰系数的增大,5种LID方案的径流控制率及污染物负荷削减率的变化均不明显。LID方案对中小重现期降雨有较好的控制效果,但因组合方案各措施间受到相互作用及不透水面积等因素的影响,并未达到“1+1>2”的叠加效应,最优方案还需深入研究。     

基于多种LID模式的深圳市内涝防治研究

随着城镇化进程的不断加快,不透水面面积不断增加,城市内涝问题也日益严重。为有效降低城市雨洪内涝出现频率及其影响破坏,选取深圳市光明区光明凤凰城新城公园周围区域,通过SWMM模型构建区域降雨径流模型,对比分析了4种单独布置方案与1种组合布置方案对于区域内径流总量和洪峰总量削减的效果。结果表明:①在削减径流总量方面,LID组合效果最佳,其次是生物滞留池、透水铺装、雨水桶,绿色屋顶最差;②在削减洪峰总量、推迟洪峰时间方面, LID组合效果最佳,其次是生物滞留池、透水铺装、绿色屋顶,最差的是雨水桶。