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基于sustain模型的LID设施成本效益分析

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中国给水排水 2017年第1期33卷 136-139页

作者：梁骞任心欣张晓菊深圳市城市规划设计研究院有限公司广东深圳518028 哈尔滨工业大学深圳研究生院土木与环境工程学院广东深圳518055

以深圳市某低影响开发(LID)示范区为研究对象,利用sustain模型分析LID措施在削减峰值流量方面的成本效益。构建研究区域排水系统的现状模型,并利用实测降雨数据进行率定,在现状模型的基础上构建LID方案,以雨水排放口的峰值流量为控制目... 详细信息

以深圳市某低影响开发(LID)示范区为研究对象,利用sustain模型分析LID措施在削减峰值流量方面的成本效益。构建研究区域排水系统的现状模型,并利用实测降雨数据进行率定,在现状模型的基础上构建LID方案,以雨水排放口的峰值流量为控制目标,以LID设施的规模为决策变量,设置不同重现期设计暴雨作为边界条件,对多种组合的LID设施进行模拟,得到各情景下的优化方案以及成本-效益曲线。结果显示,相同的LID设置方案在不同强度的降雨条件下的成本-效益曲线有较大差异,LID设施在高强度降雨下的径流控制效果较差。该研究方法可为相关规划与设计中控制目标的制定与建设方案的优化提供参考。

关键词： sustain模型低影响开发峰值流量决策变量优化

基于sustain模型的城市雨水管理措施控制效果的模拟与优化

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基于SUSTAIN模型的城市雨水管理措施控制效果的模拟与优化

作者：牛亚朝长安大学

学位级别：硕士

在城镇化快速发展的过程中,城市不透水面积逐渐扩大,使得城市在降雨过程中产生的径流总量增多,导致城市雨洪不断发生。而城市雨水管理措施作为当前国内外调控城市雨洪的主要手段,在城市规划和建设中发挥着至关重要的作用,但当前的研究... 详细信息

在城镇化快速发展的过程中,城市不透水面积逐渐扩大,使得城市在降雨过程中产生的径流总量增多,导致城市雨洪不断发生。而城市雨水管理措施作为当前国内外调控城市雨洪的主要手段,在城市规划和建设中发挥着至关重要的作用,但当前的研究很少关注于雨水管理措施之间内在连接方式对雨洪调控效果的影响。本研究构建了四种情景的雨水管理措施连接方案,通过设计不同的降雨重现期,借助城市雨水处理和分析集成系统(sustain)模型,考虑了四种连接方案(串联、并联、串并联1、串并联2)对西安市小寨区域雨洪调控效果的影响,根据模拟结果选出最优规划方案后,分析布设该方案后对研究区碳排放的影响。主要研究成果如下:(1)对国内外先进的雨水管理措施进行归纳总结,利用层次分析法,从区域适用性、经济效益、环境效益和社会效益四方面选取指标,建立雨水管理措施评选体系,最终选取综合得分最高的绿色屋顶、生物滞留池、植草沟和雨水桶四种雨水管理措施,为后面的情景规划提供参考。(2)模拟了不同情景对城市雨洪的控制效果,由模拟结果可得,低重现期降雨条件下(1a、5a),四种规划情景对峰值流量的削减能力排序均为:情景三(串联)>情景二(串并联2)>情景一(串并联1)>情景四(并联),当面对较高重现期降雨条件时(10a、20a、50a),由于情景四并联连接的方式能够充分利用各雨水管理措施的滞蓄容积,使其对峰值流量的削减效果高于其它三种规划情景,削减能力排序为:情景四(并联)>情景一(串并联1)>情景二(串并联2)>情景三(串联)。四种规划情景对所有降雨重现期的洪峰延迟、径流总量的削减能力排序都为:情景三(串联)>情景二(串并联2)>情景一(串并联1)>情景四(并联)。(3)分析了不同降雨条件下四种规划方案对水质(COD、SS)的削减能力,四种规划情景对COD和SS的削减率都在41.85%～87.11%,情景三(串联)对污染物的削减效果表现最佳,各规划方案对SS的削减能力要强于对COD的削减能力。(4)评估了不同规划情景的成本-效益方案,通过对模拟出的四种规划情景方案的成本-效益曲线图分析可得,规划情景三(串联)为四种规划方案中的最优方案,根据情景三规划方案中各雨水管理措施的分配比例,计算各雨水管理措施的绿地固碳、径流削减固碳、建筑节能固碳、雨水净化固碳的固碳量,结果表明在该方案下一年可减少碳排放189.70t。通过对不同雨水管理措施之间连接方式对雨洪调控效果的分析,选取最适宜城市建设的规划方案,不仅可以缓解城市雨洪问题,还能避免资源浪费,实现资源和效益的最大化,为城市建设和规划提供决策依据和支撑,同时也为其它城市的海绵化建设提供借鉴。

关键词： sustain模型 AHP 雨水管理措施成本效益碳排放

基于sustain模型的LID径流控制效果模拟与优化研究

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基于SUSTAIN模型的LID径流控制效果模拟与优化研究

作者：王旭西安理工大学

学位级别：硕士

城市化改变了下垫面类型,导致硬化面积增多,降雨径流无法入渗至土壤层,增加了城市内涝风险,使水环境污染问题更加严重。为解决上述问题,我国提出了海绵城市理念,低影响开发(Low Impact Development,LID)措施作为实现海绵城市理念的重要... 详细信息

城市化改变了下垫面类型,导致硬化面积增多,降雨径流无法入渗至土壤层,增加了城市内涝风险,使水环境污染问题更加严重。为解决上述问题,我国提出了海绵城市理念,低影响开发(Low Impact Development,LID)措施作为实现海绵城市理念的重要技术手段,可以有效削减径流量,净化雨水水质。本研究以西安市某办公住宅小区为研究对象,基于sustain模型建立研究区的雨洪模型,根据LID措施汇流关系设计LID方案,模拟不同降雨条件下不同方案的水量水质状况,评估LID措施对径流量和污染物的控制效果,揭示LID汇流关系对径流控制效果的影响,并利用遗传算法优化模块,优化LID规模配置。主要研究成果如下:(1)对西安市降雨特性进行了分析,概化了研究区的汇水区和雨水管网系统,结合下垫面属性、水文气象、地形地貌、土壤及地下水等资料构建了 sustain模型,利用径流系数法验证了模型精度,结果表明:西安市多年降雨量平均值为634.5mm,年降雨量呈现缓慢增长趋势,最大日降雨量呈增长趋势;降雨事件主要集中在7-9月份,降雨事件等级主要为小雨和中雨;不同降雨事件下模拟径流系数的变异系数均在±5%以内,说明模型精度较好,可用于降雨径流模拟分析。(2)通过LID措施比选为研究区确定了雨水花园、下沉绿地、透水铺装、植草沟、雨水罐等五种LID措施,根据LID措施汇流关系设计了三种LID方案,其中方案一 LID措施均按照并联方式设置;方案二将雨水罐分别与雨水花园、下沉绿地串联,其他LID措施按照并联方式设置;方案三将雨水罐分别于与雨水花园、下沉绿地串联,透水铺装分别于与雨水花园、下沉绿地、植草沟串联。输入设计和实际年降雨数据模拟水量水质情况,模拟结果表明:LID措施可以有效推迟产流时间、峰现时间、削减峰值流量和径流总量。在设计降雨条件下,三种方案的径流总量控制率均大于78.4%,峰值流量削减率均大于17.2%,污染物负荷削减率均大于66.6%,污染物峰值浓度削减率均大于3.8%;在实际年降雨条件下,方案一、二、三的年径流总量控制率均大于85%,污染物负荷削减率均大于69%。设计降雨与实际年降雨条件下水量水质控制效果均表现为方案三>方案二>方案一,可见LID之间的汇流关系显著影响径流控制效果,串联关系会增加LID措施之间的连通性,增长汇流路径,增加LID措施对降雨径流的处理时间,导致LID串联方式在综合效能上优于LID并联方式。(3)利用sustain模型遗传算法优化模块,对方案三LID措施规模配置进行优化,得到最优配置,结果表明:径流总量控制率和SS污染负荷削减率均随着LID措施成本的增加而增加,但径流控制效果与LID措施成本为非线性关系,LID成本增加至一定阈值,再增加径流控制效益需投入大量成本,因此在可适建范围内不必要都设置LID措施,在某一汇水区内,设置一定面积比例的LID措施即可达到控制目标,根据经济因素和控制效果合理规划LID配置,可避免资源浪费。配置2为最优配置,LID建设成本为133.2万元,较优化前节省了 362万元,LID措施面积比例占总面积21.9%,年径流总量控制率为86.5%,不同降雨重现期下的径流总量控制率在70%以上,COD、SS、TP、TN等污染物削减率在80%以上。

关键词：海绵城市 sustain模型低影响开发汇流关系

基于sustain模型的海绵校园BMP规划布局与优化方案研究

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基于SUSTAIN模型的海绵校园BMP规划布局与优化方案研究

作者：武阳长安大学

学位级别：硕士

随着城镇化速度的加快,城市自然水文循环系统遭到破坏,不透水下垫面比例增加,在极端降雨事件下极易发生内涝风险。降雨产生的地表径流受到人类生活和生产的影响,流过地表经排水管网进入水体时会携带大量污染物,造成受纳水体的污染。以... 详细信息

随着城镇化速度的加快,城市自然水文循环系统遭到破坏,不透水下垫面比例增加,在极端降雨事件下极易发生内涝风险。降雨产生的地表径流受到人类生活和生产的影响,流过地表经排水管网进入水体时会携带大量污染物,造成受纳水体的污染。以最佳管理措施(BMP)为代表的城市雨洪管理技术,在处理城市降雨径流的问题上有较好的效果,受到越来越多研究者的关注和应用。本文以西安市主城区长安大学雁塔校区为研究对象,采用层次分析法AHP建立研究区的城市降雨径流BMPs措施比选体系,应用降雨径流管理决策支持系统sustain建立研究区的降雨径流模型,设置了经济实用型(规划一)和效率最大化(规划二)雨洪管理情景,进行水量水质的模拟分析,根据模拟结果,对两种规划方案用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化,以满足西安市城市降雨径流控制目标,最终确定最具成本-效益的优化规划方案。研究成果为:(1)开发前研究区的降雨径流总量、峰值径流量、SS年污染物年平均累积量和SS年污染物平均浓度分别为20261 m、2.67 m/s、542.31 kg、和10.81 mg/L。传统开发较开发前各水量和水质指标分别增加了32049.5 m、2.82 m/s、716.03 kg和4.61 mg/L。而开发后包含BMPs措施的现状情景较开发前水量和水质指标分别增加了24576.5 m、1.34m/s、254.5 kg和1.72 mg/L。说明场地开发后水文环境会受到很大的影响,径流量和径流水质会大幅增加。而BMPs措施的应用,能在一定程度上缓解这种影响,起到控制降雨径流的作用。(2)对经济实用型规划情景一和效率最大化规划情景二进行模拟,模拟结果与现状场景比较,规划一情景年径流总量和峰值流量分别削减了14.25%和14.21%,SS年污染物累积量和SS年污染物平均浓度削减了18.45%和5.35%。规划二情景年径流总量和峰值流量分别削减了17.25%和18.75%,SS年污染物累积量和SS年污染物平均浓度削减了33.16%和12.85%。结果表明,无论哪种规划情景,在现状情景基础上增加BMPs措施的种类和数量都能明显增强径流控制效果,并使研究区情况尽可能的接近开发前的状态。(3)规划一优化情景较现状情景径流总量削减率为21.07%,总成本为421.93万元;规划二的优化情景较现状情景径流总量削减率为27%,总成本为596.75万元。在两种优化规划方案均满足西安市海绵城市降雨径流的控制目标后,选择规划一的优化方案作为本研究最具成本-效益的方案。雨水花园、透水铺装和绿色屋顶三种BMPs措施在研究中的控制效果最好。综上所述,BMPs措施是建设海绵校园的重要手段,可以有效控制降雨径流对人类生活潜在的危害,而本研究是针对老旧校区海绵校园的改造可以为今后其他高校海绵校园建设提供参考和借鉴。

关键词：海绵校园 sustain模型最佳管理措施(BMPs) 面源污染降雨径流

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基于sustain模型的雨洪管理规划

湖北工程学院学报 2016年第3期36卷 71-74页

作者：林伟斌郑郁善福建农林大学园林学院福建福州350002

在我国推行海绵城市的背景下,各地区开始大量建设雨洪管理项目,但缺乏科学合理的前期评估方法。笔者采用EPA开发的sustain模型作为载体,以福建农林大学下安校区作为研究基地,分析对比其在开发前、现状场景、雨洪措施规划场景下年径流削... 详细信息

在我国推行海绵城市的背景下,各地区开始大量建设雨洪管理项目,但缺乏科学合理的前期评估方法。笔者采用EPA开发的sustain模型作为载体,以福建农林大学下安校区作为研究基地,分析对比其在开发前、现状场景、雨洪措施规划场景下年径流削减和污染物削减情况,结果表明,基于sustain的雨洪管理措施能有效减少径流和污染物。

关键词：海绵城市 sustain模型校园绿地低影响开发

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类别学习的SUSTA IN模型

应用心理学 2006年第1期12卷 77-83页

作者：姜子云肖慧邓铸南京师范大学教科院南京210097

sustain模型是关于类别学习的类群或群集规则的选择模型,它强调多层次的类别子结构和模型的结构搜索功能。模型的运行以类别相似性为基础,从最简单的规则开始,有灵活的参数及其运算过程,与其他主要的类别学习模型相比有更多的优势。因此... 详细信息

sustain模型是关于类别学习的类群或群集规则的选择模型,它强调多层次的类别子结构和模型的结构搜索功能。模型的运行以类别相似性为基础,从最简单的规则开始,有灵活的参数及其运算过程,与其他主要的类别学习模型相比有更多的优势。因此,sustain模型是迄今解释人类类别学习的最优模型。

关键词： sustain模型类别学习群集规则有/无指导学习

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杨梅河流域“海绵型”综合管廊水文效应模拟

水资源保护 2022年第2期38卷 68-75页

作者：李珊珊王兆礼赖成光吴旭树陈晓宏林广思赵俊维华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510641 中山大学水资源与环境研究中心广东广州510275 肇庆市恒发农业科技有限公司广东肇庆526114

以广州市国家综合管廊试点区域——杨梅河流域为研究对象,利用SWMM和sustain模型对传统开发情景、传统综合管廊情景、低影响开发情景、低影响开发和综合管廊联合作用的“海绵型”综合管廊情景下的水文效应进行对比评估,结果表明:实测降... 详细信息

以广州市国家综合管廊试点区域——杨梅河流域为研究对象,利用SWMM和sustain模型对传统开发情景、传统综合管廊情景、低影响开发情景、低影响开发和综合管廊联合作用的“海绵型”综合管廊情景下的水文效应进行对比评估,结果表明:实测降雨条件下,SWMM模型的模拟结果与流域内涝实际情况相符,证明该模型适用于杨梅河流域水文效应研究;结合SWMM和sustain模型的优势,将sustain模型中的低影响开发优化布局方案输入至SWMM模型进行水文模拟,使得低影响开发布局更科学合理;“海绵型”综合管廊情景下,溢流量削减效果最佳,50 a重现期设计降雨条件下溢流总量削减率超过60%,与“快排”模式下的传统综合管廊情景相比,“海绵型”综合管廊使杨梅河出水口峰值流量明显降低,峰现时间也相应延迟。

关键词： “海绵型”综合管廊低影响开发水文效应模拟 SWMM sustain模型杨梅河流域

基于LID-BMPs的历史文化区降雨径流管理方案及模拟评估

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环境工程 2020年第4期38卷 158-163页

作者：毛旭辉许鲁萍刘哲刘海龙贾海峰清华大学环境学院北京100084 北京正和恒基滨水生态环境治理股份有限公司北京100084 北京清华同衡规划设计研究院北京100085 清华大学建筑学院北京100084

历史文化区由于建设年代久远,早期排水系统不完善,后期工程改造限制较多,在降雨事件中时常面临积水和内涝问题。在国家大力推行海绵城市建设的大背景下,如何针对历史文化区的特征进行降雨径流管理是决策管理者及技术专家要解决的问题。... 详细信息

历史文化区由于建设年代久远,早期排水系统不完善,后期工程改造限制较多,在降雨事件中时常面临积水和内涝问题。在国家大力推行海绵城市建设的大背景下,如何针对历史文化区的特征进行降雨径流管理是决策管理者及技术专家要解决的问题。以清华大学早期建筑大礼堂周边区域为研究对象,基于对其历史文化景观格局和场地自然现状的解析,筛选了4种基于自然功能的LID-BMPs(蓄水池、雨水花园、透水铺装和植草沟)设施,并设计了这些类型LID-BMPs设施的空间布置方案。随后采用sustain模型进行LID-BMPs方案的水量水质控制效果及成本效益分析。结果表明:LID-BMPs方案能够在设计降雨条件下中满足区域降雨径流控制目标,并且在典型年中实现径流量和污染负荷的显著削减。

关键词：历史文化区 LID-BMPs 海绵城市降雨径流控制 sustain模型

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基于GI措施的城市雨水管理模型评析

长江科学院院报 2016年第8期33卷 11-17,27页

作者：付恒阳李榜晏符锦陕西理工大学历史文化与旅游学院陕西汉中723000 陕西理工大学秦岭与蜀道地理研究所陕西汉中723000 西安建筑科技大学建筑学院西安710055 西安理工大学艺术学院西安710048

鉴于模型应用的广泛性以及软件升级的可能性,评析了国内外近些年较为流行的8个基于绿色基础设施(GI)的城市雨水管理模型。分别从GI雨水水质和径流量控制、GI经济效益分析、GI雨水管理及经济分析集成模型3方面对模型进行分类;从GI实践的... 详细信息

鉴于模型应用的广泛性以及软件升级的可能性,评析了国内外近些年较为流行的8个基于绿色基础设施(GI)的城市雨水管理模型。分别从GI雨水水质和径流量控制、GI经济效益分析、GI雨水管理及经济分析集成模型3方面对模型进行分类;从GI实践的典型性、空间尺度、模型的算法、数据的输入和输出、用户界面和工具应用几个方面对模型进行详细阐释;从模型支持的GI类型、模拟方法、输入参数、模拟精度、应用范围几个方面比较了模型的不同属性;总结了几个典型模型在中国的应用情况,指出亟待解决的问题。针对目前模型的优缺点,提出未来雨水管理模型研发的方向和趋势。通过本研究,帮助城市雨水管理者和研究人员了解不同的基于GI措施的雨水管理模型的特征及用途,有助于他们在实践中根据自身需求恰当选用模型。

关键词：雨水管理模型绿色基础设施(GI) 径流量经济效益分析 sustain模型