基于LID调控的雨水系统建模及优化研究

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雨水在人类活动中占据了重要的地位,随着城市化进程的加快,我国各个地区陆续出现了洪涝灾害,在科技高度发展的今天,城市建设者们不但要选择最优的城市建设方案改善人们的生活环境,更要将宝贵的淡水资源收集利用。计算机模型在工程领域的应用已基本普及,在模拟中解决了大量实际中难以解决的问题,节约了巨额的成本。因此优化城市截污减排方案使用计算机处理显得意义深远。对比国内外工程实例及美国一些大学的设计手册,对各种截污减排理念及措施进行了对比,最终选择LID源头控制,根据LID措施的不同特点,对其污染物去除、径流削减、建设造价进行了全方位的评价,最终选择生物滞留池、植被草沟、透水路面、下渗渠作为本研究的重点。根据已有雨水管网建设模型的成果,本文探讨了各种模型的利弊,并最终选择SWMM建立JZ市雨水管网模型,根据SWMM模拟城区雨水系统运行,找出各个存在洪流、溢流问题的管段及节点,根据NSGA-Ⅱ算法计算出所列多目标优化方程的最小值,在优化方程中加入各目标的偏重系数,根据实际需要设置偏重系数值的大小,最终取得优化结果。根据优化结果确定每个子集水区使用的LID措施类型及建设面积,并对各个方案进行再模拟评价,确定方案的可行性和逻辑符合性。通过方案优化评价,可以确定LID措施在污染物去除方面有着显著的功效,在P=3a的重现期下,各地块的COD去除达到了 63%~84%,大部分地块去除率在70%以上;TSS的去除率达到了 64%~85%,大部分地块去除率在80%以上;TN去除率达到了 41%~79%,大部分地块去除率在60%以上;TP去除率达到了35%~80%,仅有个别地块低于40%,大部分地块去除率高于50%。径流削减也达到了 10%以上,但随着暴雨重现期达到P=20a及以上时,径流削减能力开始骤减,因此不认为LID措施可以在防洪排涝中占据主导地位。
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