基于耦合SWMM模型和NSGA-Ⅱ算法的多目标低影响开发措施优化设计方法及应用

低影响开发(LID)措施被广泛用于调控由极端降雨和城市扩展所导致雨洪灾害,但其设计常忽略水文控制目标和建设成本等多目标关系。利用基于耦合SWMM模型和NSGA-Ⅱ算法的多目标低影响开发措施优化设计方法,以径流总量削减率和LID措施建设成本为目标,以土地利用现状等为约束条件,对广州某地块进行优化设计。结果表明,该方法能针对区域现状和目标条件计算出最优LID措施的空间布局和面积;揭示径流总量削减率与LID措施建设成本之间的关系;计算某径流总量削减率的最优LID措施布设方案。在径流总量控制目标提出的背景下,该算法为海绵城市设计提供了一种新的计算工具。     

基于SWMM模型的兰州交通大学校园区城市雨洪模拟及LID效果评价

为解决城市内涝问题,从海绵城市视角出发,利用美国暴雨管理模型(SWMM)建立兰州交通大学校园雨洪径流模型,针对研究区水资源短缺和城市内涝的矛盾,选择适合研究区的LID措施,模拟研究区在不同LID措施下不同重现期时的雨洪调控效果。结果表明,LID措施组合布置时对研究区径流的消减作用最好,其中径流总量消减率和径流峰值消减率最高可达58.9%、57.0%;峰现时间最大可推迟12min。在小重现期降雨下,LID措施的雨洪调控效果更佳。     

城市内涝区改造措施的降雨径流模拟和评估

鉴于气候影响和城市化引起的内涝灾害频发、经济损失加剧,研究、模拟和评估城市内涝区的改造对策刻不容缓。以R市为例,基于地理信息系统QGIS和暴雨雨洪模型SWMM,构建和模拟城市排水管网改造和三种典型低影响开发(LID)措施,合理确定改造标准,结合措施的建设成本核算,综合评估措施的工程性和经济性。结果表明,排水管网的改造相比LID措施,对内涝抵抗能力的提升效果更为显著,尤其10年一遇管网改造在工程性和经济性上最优。     

城市既有小区雨洪模拟及LID组合方案综合效益分析

为研究既有小区海绵化城市改造方案，以武汉市洪山区某既有小区为例，建立SWMM雨洪径流模型，根据场地条件、空间需求及下垫面特征的可行性分析确定不同LID组合方案，模拟了研究区域不同重现期下各组合方案径流控制和污染负荷情况，从生态、社会、经济三方面对各组合方案的模拟结果进行综合效益分析。结果表明，生物滞留设施的生态效益和社会效益较高；布设渗渠、植草沟和生物滞留设施的LID组合措施，对研究区域的径流控制、洪峰和污染物削减效果最好，社会效益和经济效益良好，为较优方案。     

基于SWMM模型的雨水管网改造方案优化研究

基于雨洪模型SWMM模拟某老城区雨水管网现状,分析检查井节点溢流与管网荷载状况,分别提出传统改造方案(改变管径(方案1)、改变下垫面性质(方案2))及与海绵理念相结合方案(改变管径+LID即方案3)。在2年降雨重现期下,基于3种方案对管网节点溢流状态进行定量分析。结果表明,3种改造方案均能不同程度地改善区域内涝,其中海绵理念方案缓解节点溢流效果最优。进一步模拟高降雨重现期下(P=5、10年)管网优化效果,发现改变管径+LID方案(方案3)持续有效,较为理想。     

基于SWMM模型的低影响开发模式雨洪控制利用效果模拟与评估

以江苏省淮安市郦城国际小区为例,介绍了SWMM模型中的低影响开发（LID）模块,运用SWMM模型模拟了该区域现状用地场景及下凹式绿地、渗透路面、植被浅沟单独布设和3种LID措施组合布设场景在不同设计降雨重现期下的管道出口断面径流过程,评估了不同LID措施的雨洪控制利用效果。结果表明,各LID措施均具有减小径流系数、削减洪峰流量、推迟峰现时刻的作用,其雨洪控制利用效果在低重现期更显著,尤以组合LID措施的效果最佳。     

低影响开发措施综合布设条件下区域径流削减效果

低影响开发(LID)措施可有效缓解城市暴雨径流对地区的影响,但不同的LID措施综合布设时可能会相互影响。为研究不同子汇水区域内布设的LID措施之间的相互影响,选取张家港市老城区为例,以构建SWMM模型为研究手段,选取透水路面、雨水桶、下凹式绿地3种LID措施,对研究区域进行概化。分析了在遭遇2、5、10、20年一遇暴雨重现期情况下单独布设1种LID措施和LID综合布设情况下径流的变化情况。结果表明,这3种LID措施对径流系数的削减效果透水路面最好,雨水桶和下凹式绿地效果相当,而当不同方案组合布设时,它们之间相互影响,对径流的削减效果不是简单的叠加关系。     

地块尺度下海绵措施低冲击布设优化研究

针对我国海绵城市低冲击开发(LID)普遍缺乏规划指引的问题,制定一种综合考量径流水量削减、水质控制、措施布设潜力等多重影响因素的低冲击布设优化框架,主要包含基于地理信息系统(GIS)的地理分析与空间规划模块,该模块借助GIS水文分析、矢量计算和空间聚合等工具,获取研究区域的水文、用地、水环境约束及措施布设潜力描述、基于模糊综合评价法(FCE)的评级模块,该模块用于构建优先级排序系统,协助海绵城市建设目标在地块内的调控和分配、基于遗传算法(GA)的优化模块,该模块通过计算满足多个目标函数的帕累托(Pareto)最优解集,描述不同分配方案之间的权衡关系,完成地块内LID布设的优化配置。示范区结果表明,提出的规划框架能够实现地块尺度下LID措施的科学选择和布局优化,可为海绵城市建设提供指引。     

低影响开发雨水系统在满融经济开发区径流削减效应分析中的应用

低影响开发雨水系统(LID)是建设海绵城市的主要途径之一,为研究LID建设规模对降雨径流产生的影响,以沈阳市满融经济开发区西部区域为例,运用SWMM模型计算了绿色屋顶、透水铺装、下沉式绿地三种措施对径流的削减效应。结果表明,三种措施均能有效削减区域径流量,且各单项措施所占总面积比例与径流系数之间存在良好的负相关线性关系;雨强的增大削弱了绿色屋顶、下沉式绿地对径流的削减效果,而透水铺装受降雨条件的影响不明显;三种措施的削减效果由大到小依次为透水铺装、绿色屋顶、下沉式绿地;组合措施相较于单项措施具有更好的径流削减效益。研究结果为海绵城市的规划建设提供了理论依据。     

城市排水管网混合流数值模拟研究进展

全球气候变化背景下,城市洪涝灾害事件频发,城市雨洪模型将扮演愈发重要的角色。精细化的城市雨洪模型离不开对排水管网水流的准确模拟。混合流在排水管网系统中普遍存在,研究其机理和精确模拟技术对城市排水模型和雨洪模拟精度的提升意义重大。因此,从混合流数值模拟方法、混合流物理模型及城市排水管网模型等三个方面综合分析了国内外在混合流模拟和计算方面的研究进展,并分析了当前研究存在的不足,在此基础上对未来排水管网混合流方面的研究工作进行了展望。     

SWMM模型中的低影响开发模块在排水防涝系统中的应用

针对近年来福建省龙岩市主城区内涝严重的问题,基于SWMM模型中的低影响开发模块(LID),模拟分析了现状条件及渗透路面、植被浅沟单独布设和两种LID措施组合布设场景在不同暴雨重现期时地面淹水状况,评估了不同LID措施对城市洪涝的缓解作用。结果表明,渗透路面、植被浅沟均可有效降低径流系数、推迟峰现时刻、减少溢流检查井个数和最大淹水深度,且对内涝的缓解作用在低重现期时更为显著,尤以组合LID措施对内涝的控制效果最佳。     

SWMM模型在城市排水系统规划建设中的应用

鉴于城市化的飞速发展、极端降雨事件的频繁发生,以及城市地区现状排水设计标准偏低,从而导致城市地区暴雨内涝现象频发,借助ArcGIS数据处理工具,基于SWMM模型,对拟建的开封市运粮河组团项目区的雨水管网系统进行概化,模拟了多种情景下城区规划雨水管网系统运行状况,分析了不同雨型和重现期暴雨情景及不同城市化水平下的暴雨内涝情况,并采取低影响开发(LID)设施对研究区的雨洪控制效果进行模拟与评估。结果表明,SWMM模型可以对规划方案进行初步校核,在规划区具有良好的适用性;低影响开发措施的合理应用可有效控制城市洪水,从而在一定程度上提高城市抵抗大暴雨的能力。     

SWMM模型在感潮河网城市排水防涝计算中的应用

针对感潮河网城市地区产汇流特性,考虑河道排涝和管道排水的相互影响,采用SWMM模型对某研究区域内管渠系统进行概化。利用无因次潮位单位线法确定该区域沿江潮位过程,将区域防洪计算结果作为外河水位计算边界条件,输入经过同频率缩放的短历时设计暴雨过程,模拟计算了城市排水防涝过程。结果表明,水闸工程可有效控制各防洪分区的水位,河网水面率对防洪高水位具有一定的调节作用,管道排水和地面积水会因河道初始水位过高而受到影响。     

基于低影响开发内涝改造及经济性评估

受气候变化和城市化的影响,城市内涝频发,在传统管网应对城市内涝问题出现瓶颈的背景下,低影响开发理念应运而生。基于城市暴雨管理模型(SWMM)及其低影响开发(LID)控制模块,结合地理信息系统(GIS)对排水系统和低影响开发措施进行模拟和评估。采用生物滞留网格、雨水花园、透水铺装和植草沟四种LID措施,依据5、10年设计标准分别对H市A区排水系统进行改造,引入费用效率法分析其工程性与经济性。结果表明,在研究区内布设透水铺装设施对减少内涝影响最为经济,其次为植草沟、生物滞留网格和雨水花园。研究成果可为LID措施的比选和建设提供参考。     

昌北工业园区不同暴雨强度下不同LID布置方式的排水防涝控制效果

为分析南昌市昌北工业园区不同暴雨强度下不同LID布置方式的排水防涝情况,采用SWMM模拟分析其排涝效果。采用构建低影响开发雨水系统(LID)的方法增加排水防涝重现期,并通过改变LID设施间布置方式提高排水防涝标准。结果表明,LID设施的加入可使传统情形下的1年排水标准提升至5年,1年的防涝标准提升至10年;LID串并联布置进一步将排水标准增加到10年,防涝为20年;经过LID串并联的优化,排水标准仍为10年重现期,除个别难以治理的低洼区外,防涝标准可视为达到50年重现期。     

低影响开发在海绵城市建设中的应用

低影响开发(LID)作为海绵城市概念的重要组成部分,将其理念、技术措施、设计方法、适用性等融入海绵城市的建设当中,对于加快海绵城市的建设步伐、推进城市绿色海绵体骨架的构建及海绵城市功效的发挥,具有重要意义。因此,首先介绍了LID设施在海绵城市建设中的分层布置及LID设施在雨洪管理中的应用效果,然后分析了小尺度的LID与大尺度海绵城市理念的融合,提出了以流域控制为基础,以城市管网及"山水林田湖"等大海绵体为依托,以LID为建设重点,多尺度多学科交叉建设海绵城市的途径,同时分析了LID设施在工程应用中的难点及其发展前景,最后以临海市海绵城市建设区为例,分析了LID在海绵城市建设中的综合效果,以期为LID在海绵城市建设的应用中提供一些借鉴与启示,以便更好地推动海绵城市的建设。     

基于SWMM的住宅区多LID措施雨水系统径流控制

为分析不同的LID措施对雨水径流的控制效果,以江西省南昌市某住宅小区为例,利用SWMM模型模拟了多LID措施串联的不同方案在不同重现期降雨条件下的削峰减排效果。结果表明,采用下凹式绿地、渗透铺装、植被浅沟的小区雨水系统,在降雨重现期为1、2、5、10、20年时总径流量、洪峰流量分别减少13.9%~25.1%、31.6%~47.9%;在此基础上分别串联屋面雨水桶、绿色屋顶、绿色屋顶+雨水桶的设计方案均能得到更好的径流控制效果;雨水桶相比绿色屋顶对总径流量有更强的削减作用,而绿色屋顶比雨水桶有更好的洪峰控制效果,尤其是在高强度降雨条件下单用雨水桶不能发挥削峰效果;绿色屋顶与雨水桶串联相比单独使用能发挥更强的削峰减排效能,且在高降雨强度下串联优势更明显。研究成果可为住宅区雨水系统的径流控制提供参考。