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典型lid设施降雨径流调控效应研究

水利水电技术(中英文) 2024年

作者：廖如婷徐宗学叶陈雷舒心怡黄亦轩贾书惠北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室中国城市规划设计研究院

【目的】为明晰海绵城市在缓解城市内涝中的作用，以晋城市金村起步区为研究对象，深入分析lid设施不同空间尺度径流及内涝调控效应。【方法】通过构建SWMM与InfoWorks ICM二维模块耦合的城市暴雨内涝模型，模拟多种暴雨情景和lid布设... 详细信息

【目的】为明晰海绵城市在缓解城市内涝中的作用，以晋城市金村起步区为研究对象，深入分析lid设施不同空间尺度径流及内涝调控效应。【方法】通过构建SWMM与InfoWorks ICM二维模块耦合的城市暴雨内涝模型，模拟多种暴雨情景和lid布设方案下地块、排水区、区域降雨径流过程，分析其产汇流和内涝淹没特征。【结果】lid设施能有效降低径流峰值、削减径流总量、加快径流消退，减少溢流节点和超载管段，缩减内涝面积、降低内涝水深。不同空间尺度下lid设施调控效果差异不大，都在1～5a重现期间表现良好，1a重现期降雨下lid最大面积布设方案可削减75%以上地表径流。【结论】lid设施应对短重现期暴雨效果良好，对长重现期暴雨内涝调控能力有限，尤其对严重内涝点调控能力不足。扩大lid设施规模可有效提高其径流调控能力。

关键词：海绵城市径流调控 lid设施城市内涝地块

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基于遗传算法的lid设施优化布设

中国农村水利水电 2024年第5期 105-112,121页

作者：施力铭周悦孙陶然赵超鲁征圣周宏刘俊河海大学水文水资源学院江苏南京210098 宿迁市水利局江苏宿迁223800

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... 详细信息

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。

关键词： lid设施遗传算法 SWMM 成本效益优化布设海绵城市

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海绵城市lid设施运行效能衰减机理及寿命分析研究综述

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水资源与水工程学报 2022年第5期33卷 45-52,61页

作者：郭超王璐瑶谢潇牛岩王益权陕西省土地工程建设集团自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室陕西西安710075 陕西省土地工程建设集团陕西省土地整治工程技术研究中心陕西西安710075 陕西省土地工程建设集团自然资源部土地工程技术创新中心陕西西安710075 西北农林科技大学陕西杨凌712100

为了研究海绵城市lid设施长期受纳降雨径流后填料理化性质的演变规律,揭示设施运行效率的衰减过程及机理,探索设施合理的使用寿命,以海绵城市lid设施为研究对象,从设施填料理化性质与水分入渗和污染净化能力的关系、入渗性能改变及污染... 详细信息

为了研究海绵城市lid设施长期受纳降雨径流后填料理化性质的演变规律,揭示设施运行效率的衰减过程及机理,探索设施合理的使用寿命,以海绵城市lid设施为研究对象,从设施填料理化性质与水分入渗和污染净化能力的关系、入渗性能改变及污染物吸附饱和、lid设施运行效能衰减及运行寿命几个方面,通过文献资料综合评述国内外研究的进展与不足。结果表明:现有研究大多围绕lid设施结构、效果与影响机制展开,对其填料理化性质的演变规律、入渗性能改变及污染物吸附饱和等缺乏系统研究,对设施运行效率的阶段性、动态化衰减过程研究鲜见报道,制约设施运行寿命的机理不明确,影响其合理使用。建议今后从以下3个方面开展进一步研究:(1)明确lid设施填料在运行期间理化性质的动态演变过程,发展基于lid设施水量调控和污染物净化效果的新方法;(2)揭示填料入渗性能和污染物吸附量随运行时间尺度的变化规律,从径流水质、材料两个方面探索海绵城市集中入渗条件下,lid设施不同填料发生堵塞和污染物吸附饱和的内在机理及驱动因子;(3)阐明lid设施运行效能衰减机制,建立lid设施运行效能衰减评价方法,进一步研究并确定lid设施合理的使用寿命。

关键词：海绵城市 lid设施理化性质水分入渗污染物净化衰减机理寿命分析

基于多目标进化算法和SWMM模型的lid设施空间布局优化研究

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水资源保护 2023年

作者：程麒铭尹超陈垚杨真梅苏义鸿刘非重庆交通大学河海学院重庆交通大学环境水利工程重庆市工程实验室江津区生态环境监测站

低影响开发(lid)设施的空间布局方案通常依赖于设计经验，使其无法以最低成本实现最佳的径流控制效果，并受设计人员水平影响较大，而传统的多目标优化算法已无法满足lid设施空间布局优化模型求解的性能要求。以重庆秀山海绵城市建设区... 详细信息

低影响开发(lid)设施的空间布局方案通常依赖于设计经验，使其无法以最低成本实现最佳的径流控制效果，并受设计人员水平影响较大，而传统的多目标优化算法已无法满足lid设施空间布局优化模型求解的性能要求。以重庆秀山海绵城市建设区域(占地61 hm2)为例，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CAMOEA等7种多目标进化算法(MOEA)对lid设施空间布局优化问题的求解结果与性能评价指标，并以此提出研究区域的最佳方案。结果表明，MOEA算法大部分性能指标均优于传统算法，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算法可获得研究区域不同重现期下的Pareto近似前沿，即lid设施空间布局的最优解集，其中以径流削减为控制目标的最佳方案在P为5～100 a下径流总量控制率为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/m2。

关键词：多目标进化算法 SWMM lid设施空间布局 platEMO4.0平台

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

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水资源与水工程学报 2022年第4期33卷 133-142页

作者：张文晴侯精明王俊珲周思敏李智星李东来张松杨霄西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048 四川水利职业技术学院四川成都611845 中国电建西北勘测设计研究院有限公司陕西西安710065

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... 详细信息

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。

关键词： lid设施水动力模型 NSGA-Ⅱ算法成本-效益优化设计

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变电站lid设施的雨洪调控碳排放强度研究

给水排水 2023年第11期49卷 45-52页

作者：孙长昊韦新运詹伟马俊成李朋亚张会芳金炳武孙泽珍甘肃电通电力工程设计咨询有限公司兰州730046

为了定量分析lid设施单位雨洪调控能力的碳排放量,提出了生命周期径流总量控制量的碳排放强度和碳减排效益的概念,并以甘肃省某新建750kV变电站为对象进行了研究。结果表明,生物滞留设施和透水铺装的组合方案的年径流总量控制率为85.11... 详细信息

为了定量分析lid设施单位雨洪调控能力的碳排放量,提出了生命周期径流总量控制量的碳排放强度和碳减排效益的概念,并以甘肃省某新建750kV变电站为对象进行了研究。结果表明,生物滞留设施和透水铺装的组合方案的年径流总量控制率为85.11%,5年重现期下的径流峰值削减率为70%,对变电站雨水有着较好的径流总量控制以及径流峰值削减作用。30年生命周期碳排放强度为0.94kg CO_(2)/m^(3)径流总量控制量,说明lid设施在30年生命周期内控制的径流量越多,产生的碳排放量越少。碳减排效益为0.34kgCO_(2)/元,具有较好的经济价值。

关键词：变电站 lid设施雨洪调控碳排放强度碳减排效益

基于Morris、Sobol和EFAST的lid设施模型参数全局敏感性分析

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中国农村水利水电 2022年第6期 104-110页

作者：金梦潇田勇 Michele Lancia 于江郑春苗哈尔滨工业大学环境学院哈尔滨150090 南方科技大学环境科学与工程学院地表水-地下水污染综合治理国家环境保护重点实验室广东深圳518055 北京大学工学院水科学中心北京100871

SWMM低影响开发模块可模拟暴雨情景下lid设施的水文效应,已在我国城市雨洪管理中得到广泛应用。研究以深圳市宝安区新桥河流域为例,选用Morris法、Sobol法和EFAST法分析了SWMM模型输出变量中的蒸发量、雨水下渗、地表径流量和峰值流量对... 详细信息

SWMM低影响开发模块可模拟暴雨情景下lid设施的水文效应,已在我国城市雨洪管理中得到广泛应用。研究以深圳市宝安区新桥河流域为例,选用Morris法、Sobol法和EFAST法分析了SWMM模型输出变量中的蒸发量、雨水下渗、地表径流量和峰值流量对4种lid设施(植被草沟、绿色屋顶、生物滞留池和透水铺装)模型参数的全局敏感性响应,并对比了3种方法的分析结果。研究表明:生物滞留池导水率对蒸发量、雨水下渗和地表径流量影响最显著,生物滞留池植物覆盖率和导水率对峰值流量影响最显著。Morris法、Sobol法和EFAST法计算的参数敏感性有较高的一致性。通过3种方法的对比分析,可有效地提高lid设施参数的敏感性分析的可靠性和准确性,从而为海绵城市优化设计提供技术支撑。

关键词： lid设施 SWMM Morris法 Sobol法 EFAST法全局敏感性海绵城市

基于海绵城市子汇水分区lid设施的峰值径流控制效应

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水电能源科学 2023年第9期41卷 73-76页

作者：陈泳帆张华廷吴晓林刘雅丽中机中联工程有限公司重庆400039 中煤科工重庆设计研究院(集团)有限公司重庆400042

为探索海绵城市设计中子汇水分区的积水内涝风险的解决途径,采用SWMM建模针对不同重现期下lid设施及组合的峰控特性、容积型lid设施增量规模的峰控规律进行研究。结果表明,容积型lid设施主要通过延时达到峰控效果,渗透型lid设施主要通... 详细信息

为探索海绵城市设计中子汇水分区的积水内涝风险的解决途径,采用SWMM建模针对不同重现期下lid设施及组合的峰控特性、容积型lid设施增量规模的峰控规律进行研究。结果表明,容积型lid设施主要通过延时达到峰控效果,渗透型lid设施主要通过整体产流削减达到峰控效果,容积型lid设施峰控效果更为明显;仅渗透型lid设施组合对5年及以上重现期降雨无明显的峰控效果,搭配容积型lid设施后能够对重现期为10年以内的降雨达到20%以上的削峰率;渗透型lid设施规模增加60%及以上时,对重现期50年及以内的降雨削峰效果较为明显;其规模增加80%及以上时,基本能够保证重现期50年及以内开发后径流总量不超过开发前。研究结果旨在探索局部区域的积水内涝风险的解决途径,为实际海绵城市子分区峰值径流控制设计提供理论参考。

关键词：海绵城市子汇水分区 lid设施峰值径流

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基于遗传算法的lid设施优化布设

中国农村水利水电 2023年

作者：施力铭周悦孙陶然赵超鲁征圣周宏刘俊河海大学水文水资源学院宿迁市水利局

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... 详细信息

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。

关键词： lid设施遗传算法 SWMM 成本效益优化布设海绵城市