基于水量水质控制目标的LID组合方案评价

为探究低影响开发(LID)对平原河网地区的城市径流和水质控制效果,以张家港中心城区的东北分区为例,提出针对LID设施组合方案雨洪控制效果的多控制目标综合评价体系。通过构建SWMM模型,模拟在1 a一遇、2 a一遇、5 a一遇、10 a一遇、20 a一遇降雨情形下,不同LID设施组合方案的径流控制效果和污染物削减能力;并构建水文、水力、水质效应、成本投入4方面评价指标体系,采用灰色关联分析法对4种组合方案进行比选。结果表明,各项方案在低重现期降雨条件下均能发挥一定控制作用,但遭遇高重现期降雨时,控制作用受到限制。在4种组合方案中,包含透水铺装、绿色屋顶和雨水花园组合方案总体效益最佳,研究结果可为建设海绵城市提供一定理论依据。

LID设施布局对城市径流与污染负荷影响评估

关于低影响开发(LID)空间布局对水量水质控制效果影响的研究较为缺乏。针对上述问题,以郑州市中原区为对象,基于SWMM模型原理构建布设LID设施的研究区城市水量水质模型。所提模型依据城市综合径流系数的经验值以及研究区实际情况,将中原区划分为城市建筑高、中、低密集区,并在研究区高、中、低密集子汇水区布设不同比例的LID设施(S1~S5),计算不同雨量级别下不同空间格局下的LID设施对水量水质的控制效果。结果表明:随着雨量级别的增大,LID方案的径流总量削减率、峰值流量削减率和TSS负荷削减率不断减小。在降雨级别为暴雨、大雨和中雨时,在高、中、低密集子汇水区布设占比分别为35%、35%和30%的LID方案(S5),其径流总量削减率超过80%,峰值流量削减率超过70%,且TSS负荷削减率超过50%。从各事件下水量与水质综合指标评估来看,该方案表现最佳。

基于遗传算法的LID设施优化布设

在系统化全域推进海绵城市建设的背景下,低影响开发设施布设对城市雨洪过程具有重要影响。以江苏省宜兴市区为研究对象基于暴雨洪水管理模型SWMM建立研究区雨洪模型,考虑以径流总量削减率、悬浮物负荷削减率、生命周期成本、低影响开发设施占地面积建立综合目标函数,通过权重调整目标参数的优先级,运用遗传算法求解得到不同情景下低影响开发设施的最佳布设方案。结果表明:①在同等权重条件下,生命周期成本对优化计算的影响远大于面积,径流总量削减率与悬浮物负荷削减率影响较小;②位于管道上游的小面积汇水区内低影响开发设施的优化布设易受降雨重现期影响。研究成果可为海绵城市建设中低影响开发设施的优化布设及城市内涝防治研究提供参考。

基于GWO-PSO算法的小尺度地区LID布设优化模型研究

【目的】海绵城市通过低影响开发(LID)雨水系统来降低降雨相关灾害的影响,合理的LID布设方案是开发效果的决定性因素。【方法】通过耦合暴雨洪水管理模型(SWMM)和灰狼粒子群算法(GWO-PSO),建立了小尺度地区LID优化布设模型。GWO-PSO算法中粒子进行了基于社会等级制度的位置策略调整,以此得到更好地寻优性能。模型依据排放口流量,完成参数自动率定,并以洪峰流量为目标,经济成本为约束,求解雨水花园、生物网格、绿色屋顶和透水铺装四种包含相互独立与制约关系的LID设施的优化布设方案。【结果】将该模型应用于某试点小区,在预算182万元的情况下,得到5 a、10 a、20 a和50 a重现期下的布设方案,洪峰削减率分别为61.5%、53.2%、42.4%和31.1%。【结论】结果表明:在小尺度地区进行LID建设时,需要考虑子汇水区面积的影响;对于道路汇水区,需要联系地理位置布设;在低重现期下,各LID设施调控效果均较好,而在高重现期下,绿色屋顶的承受能力最强,且需要更多预算进行削峰。

基于多目标进化算法和SWMM的LID设施空间布局优化研究

针对传统算法无法满足低影响开发(LID)设施空间布局优化模型求解的性能要求的问题,以重庆秀山海绵城市建设区为研究区,基于MATLAB软件的platEMO4.0平台,对比分析了NSGA-Ⅱ、NSGA-Ⅲ、MOEAD、PICEA-g、MOEAPSL、CCMO与CAMOEA7种多目标进化算法对LID设施空间布局优化问题的求解结果与性能评价指标,并提出最佳方案。结果表明:新算法大部分性能指标优于传统算法,其中CCMO算法的多样性与收敛性最佳,而MOEAPSL算法的求解速度最快,搜索能力最强,且最优解数量最多;采用CCMO和MOEAPSL算法可获得研究区不同降雨重现期下的Pareto近似前沿,即LID设施空间布局的最优解集;以径流削减为控制目标的最佳方案在降雨重现期为5~100 a时径流总量控制率为67.23%~76.70%,洪峰流量削减率为66.42%~77.86%,LID单位面积建设成本为203.90~245.23元/m 2。

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。

基于Visual MODFLOW模型的LID设施对地下水调蓄关系研究

海绵城市建设能够增加自然降水对地下水的回补,减少城市开发对自然环境的破坏。然而,现有研究多集中于单一或典型LID设施,缺乏对大尺度和长周期海绵城市建设对整体地下水水位变化影响的探讨。论文基于Visual MODFLOW模型模拟了LID设施建设前后的研究区地下水水位动态。结果显示,LID建设典型区埋深上升0~2 m,降水对潜水的补给量增加了1.83%。这表明LID设施在局部区域能够显著增强降水对地下水的回补,但对整体地下水位的动态影响不明显。

基于SWMM精细化建模的LID措施径流削减能力量化研究

城市化进程不断加快使得地表透水面积比例不断缩减,加剧了城市洪涝灾害风险,利用低影响开发(LID,Low-Impact Development)理念对雨洪进行管理,能增强地表对雨水的入渗、储存等能力。基于暴雨洪水管理模型(SWMM,Storm Water Managemant Model),对城市建成区某场地精细化建模,采用绿色屋顶、下沉式绿地及透水铺装这3种LID措施对研究区域进行多形式布设,通过模拟量化了单项LID措施径流削减能力,基于较优布设形式设计了措施组合而成的四种方案,并量化其径流削减能力。结果表明:暴雨重现期越小,径流削减能力越显著;措施面积一定时,多项措施组合方案径流削减能力明显优于单项措施;重现期越小,3种措施均衡布置的方案最优,重现期越大,径流削减能力强的单项措施组合而成的方案最优。

基于InfoWorks ICM模型的城市小区LID组合方案成本效益研究

针对低影响开发(LID)雨水系统建设中存在成本与效益难以平衡的问题,选取甘肃省天水市某居住小区为研究对象,构建InfoWorks ICM一、二维耦合模型,以不同LID组合方案在不同降雨重现期下的径流总量控制率、径流峰值削减率、积水面积削减率、积水量削减率、固体悬浮物(SS)削减率、化学需氧量(COD)削减率为效益表征量,结合LID设施的生命周期成本定量分析成本效益。结果表明:包含绿色屋顶的LID组合方案成本效益偏低,但对于高重现期降雨具有较强的适应能力,更适用于暴雨频发地区;LID组合方案对于积水面积削减率与积水量削减率的成本效益较高,能有效缓解内涝积水,对于COD削减率的成本效益较低,需进一步优化;雨水桶+生物滞留设施+透水铺装作为总成本效益最高的方案,更适用于研究区域LID雨水系统的建设。研究成果对LID雨水系统的优化设计具有重要参考意义。

传统理水智慧对海绵城市建设的启示与运用--以朗清园居住区LID系统设计为例

对我国造园专著《园冶》中的理水手法进行研究,总结出“疏源之去由,察水之来历”的理水智慧,分析调查现实案例颐和园的水系统情况,论述这一理水智慧的有效性与指导意义。将其运用到新建居住区朗清园LID系统规划设计中,结合现代技术与经验,构建以传统理水手法为基础,科学完整的住区LID系统。

基于SWMM的杭州小和山区域LID措施

【目的】缓解杭州城西小和山区域涝水问题。【方法】基于海绵城市理念,利用层次分析法(analytic hierarchy process, AHP)针对研究区域设置的5种低影响开发(low impact development, LID)改造设施的效益指标权重进行判别,实现不同LID设施下的综合效益优选,并利用暴雨管理模型(storm water management model, SWMM)构建研究区域雨洪模型,比较LID设施布设前后的汇水情况。【结果】对研究区域中12%的学校和住宅区域用地增添雨水花园,25%的广场铺装改造为透水铺装,65%的道路设置渗渠,可使洪峰出现时刻延迟45 min,洪峰流量削减率达61.5%,径流系数削减率为19.2%。可见,改造措施对洪峰流量、地表径流系数和洪峰时间等均起到显著的削弱作用。【结论】本研究结果对缓解同类区域涝水问题及提升防涝治理技术具有参考意义。

LID措施在海绵城市景观设计中的应用

低影响开发(LID)理念是海绵城市的核心要素之一,在海绵城市建设中的措施包括生态植草沟、下凹式绿地、雨水花园、绿色屋顶、地下蓄渗、透水路面等。文章主要从透水铺装、植草沟、雨水花园3方面提出LID措施在市政道路景观设计中的应用研究,并对这些措施下植物的选择提出一定思考。通过实际项目的测试对比得出,当滞留带标准低于10.0mm/min时,道路不存在溢流情况,最大溢流量仅为4.95mm/min,对应的入渗量始终稳定在5.0mm/min以上,可以实现对水资源的有效利用。

海绵城市建设中低影响开发(LID)技术的实践与应用研究

随着城市化进程快速推进,城市水环境问题日益凸显,特别是在暴雨季节,城市内涝、水质污染等问题屡见不鲜。为了有效应对这些挑战,海绵城市理念应运而生,其中低影响开发(LowImpactDevelopment,LID)技术成为一大关键策略。LID技术以其分散式、小规模的源头控制方法,有利于模拟自然水文条件,减少雨水径流污染,提升城市的“弹性”。鉴于此,本文深入探讨LID技术在海绵城市建设中的实践与应用,分析其如何通过渗透、滞留、过滤等方式,实现雨水的自然积存、渗透和净化,从而推动城市可持续发展。

基于LID设施的最优水文效益研究

城市化的发展造成了城市不透水地面迅速增长,破坏了水文环境对雨水径流原有的渗透性,从而造成了城市内涝、径流污染等问题的时常发生。LID设施(低影响开发设施)通过采用恢复生态水文的方法,已成为解决内涝、径流污染等问题的有效方案,通过源头控制措施,如绿色屋顶、雨水花园、渗透性路面等设施,特别适用于已建地下排水系统的高度城市化地区。为了实现在城市地区实施LID设施,以改善其雨水系统,恢复其自然流态这一目标,通过SWMM模型对LID设施的不同的方案,包括单一LID设施及组合LID设施进行了模拟。结果表明:单一LID设施按总铺设比例的15%完全铺设时,径流控制率仅为44.1%~46.3%,SS负荷削减率仅为51.9%~55.1%,当3种设施组合使用时,径流控制率最大可达78.5%,SS负荷削减率最大可达81.2%,优化效果显著。

基于模糊综合评价的LID综合效能评估研究——以武汉市国家网络安全基地一期工程为例

本研究以武汉市国家网络安全基地一期工程为例,介绍了利用模糊综合评价法计算LID综合效能的步骤。提出了四项LID建设方案,为比选出综合效能最优的方案,利用模糊综合评价法构建了含3个层次、14项指标的评价体系,结合CRITIC法和层次分析法确定各指标的组合权重,采用加权平均和最大隶属度原则两种方法分析处理评价结果向量,所得出的结果具有高度一致性,说明该方法可以为类似海绵工程改造提供指导。

基于SWMM模型的城市道路LID设施设计参数优化研究

以深圳市光明新区为例,运用SWMM模型研究了生物滞留设施、透水沥青道路、透水铺装三种LID设施对区域内道路综合径流总量和污染负荷总量控制效果的影响中7个设计参数的优化,模型中水文水力、水质参数通过典型降雨过程进行率定。结果表明,E_(NS)、R^2值基本在0.77和0.80以上,SWMM模型模拟与实测水量水质过程趋势线基本一致,精度较好;7个设计参数中,D_A和D_C对径流总量和污染负荷总量控制呈负相关,其余参数呈正相关,且影响最大是D_C;B_H、S_(T1)和S_(T2)的设计优化值分别为0.15~0.3、0.6~0.8、0.5~0.7m,DC的设计优化值为0.5~1.5,H_A和D_A应在10%范围内予以优化。

低影响开发(LID)的工程措施及其效果

低影响开发(Low Impact Development,LID)是一种采用源头控制理念实现雨水控制与利用的一种雨水管理方法。低影响开发对径流水文水质的作用效果不仅受到降雨强度、降雨时间、温度等环境因素的影响,还受到各种工程措施的材料、结构与组成的影响。文章总结了这些因素对低影响开发技术作用效果的影响,归纳低影响开发技术的现存问题,提出改善低影响开发技术的一些措施,可为低影响开发的应用与普及提供参考,从而有利于实现环境效益和城市发展的双赢。

基于NSGA-Ⅱ算法的海绵城市LID设施布设比例优化

为分析城市小流域雨洪特性、探索低影响开发设施(LIDs)布局的优化方法,以西安市沣西新城海绵城市建设试点区域为研究对象开展了定量分析。首先,基于暴雨洪水管理模型(SWMM)模拟计算了不同降雨重现期下城市传统开发(TD)和低影响开发(LID)两种模式的雨洪过程。其次,基于基础规划数据,对部分子汇水区采用多元回归法建立了LIDs布设比例与径流总量及建设成本之间的代理函数。最后,以最低成本削减最多洪量为目标,采用非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)对代理模型进行了求解。结果表明:LID模式下的径流总量削减率为43.9%~50.1%,洪峰削减率为32.3%~39.1%,削峰减洪效果明显;但随着重现期的增加,洪峰和洪量的削减率均有所降低;验证了SWMM与NSGA-Ⅱ结合进行优化计算的有效性,获得了研究区3种LID设施(雨水花园、透水铺装、绿色屋顶)的最佳布设比例。研究成果可为城市内涝机理探索和海绵城市雨洪精细化管理提供城市水文学依据。

LID措施在道路雨水利用工程中的应用

道路径流污染是城市地表径流污染的主要来源,而城市地表径流污染是仅次于农业污染的第2大非点源污染源,传统的道路雨水规划已经不能满足需求。根据城市道路规划和道路雨水利用现状,借鉴国外先进的雨洪控制利用的技术,开拓道路雨水规划利用新思路,提出了把低影响开发措施(LID)因地制宜地应用于道路规划中,将道路绿化带及周边的绿地进行改建设计,就近收集道路径流,以期为提高道路雨水利用率和道路径流污染物的原地消纳提供有效的借鉴。

SWMM模型中不同LID措施在排水系统模拟中的应用

针对城镇内涝问题,以陕西省汉中市某镇为例,利用芝加哥降雨过程线合成了该地区的典型降雨过程线;利用SWMM模型系统,对子汇水区域进行划分、管网概化以及参数确定,建立了该区的雨洪模型;设计LID调控方案,分别对1、3、5和10a重现期的雨洪过程进行模拟,结果表明:采用透水砖以及下凹式绿地的方式改变下垫面,可以有效削减降雨峰值流量;相同面积的下凹式绿地,布置在下游与布置在上游对雨峰流量的削减率基本相同,但布置在下游能延缓雨峰到来时间。