城市雨洪排水系统多目标优化设计研究

发布时间：2023-12-09 09:34

　　随着城市化进程的不断推进,流域下垫面和产汇流条件发生改变,自然水循环受到影响,城市面临着一系列雨洪问题,比如暴雨频发、内涝灾害和边坡失稳等,现有雨水管网系统规划设计不合理和雨洪管理政策的不完善是造成这些问题的两个重要原因。因此,设计经济、合理、高效的雨水管网和雨洪管理方案,对城市安全和可持续发展有重要意义。首先,分析研究区水文气象、地形地势、规划土地利用、排水体制等实际情况,建立SWMM模型,并且对模型参数进行合理性分析。对于城市雨水管网,本文以降低成本、提升水力性能为目标,以管道直径和管道坡度为变量,以地面无积水和规范要求的水力学条件为约束,建立多目标优化模型。选择NSGA-II作为求解算法,利用Python程序将SWMM源码嵌入寻优过程,并开发一种启发式解法,得到成本效益平衡关系。选取解集中六种典型方案与原规划方案对比分析,优化方案在满足排水能力的前提下费用分别下降了13.9%,13.2%,12.5%,11.1%,7.4%,3.8%。探讨了优化算法在大规模雨水管网设计问题中的可行性,说明了利用有压流排水的可行性与适用性。对于城市雨洪管理措施,本文基于低影响开发理念,建立了LID设施...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 城市排水管网优化概述
        1.2.2 低影响开发研究概述
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
2 研究区概况与SWMM模型构建
    2.1 研究区概况
        2.1.1 自然地理与水文气象
        2.1.2 规划用地与排水体制
        2.1.3 降雨特征分析
    2.2 城市雨洪模型选择
    2.3 SWMM模型介绍
        2.3.1 SWMM模型概况
        2.3.2 SWMM模型原理
    2.4 SWMM模型构建
        2.4.1 排水管网概化与子汇水区划分
        2.4.2 模型参数设置与合理性分析
    2.5 本章小结
3 城市雨水管网多目标优化设计
    3.1 雨水管网系统设计概述
    3.2 多目标优化模型建立
        3.2.1 目标函数
        3.2.2 决策变量
        3.2.3 约束条件
    3.3 水力模拟与优化算法的耦合
        3.3.1 多目标优化的理论基础
        3.3.2 NSGA-Ⅱ原理
        3.3.3 NSGA-Ⅱ与 SWMM的耦合
    3.4 启发式解法
    3.5 优化结果与分析
    3.6 本章小结
4 低影响开发措施组合优化设计
    4.1 LID措施初选
        4.1.1 LID措施初选指标
        4.1.2 研究区场地条件分析
    4.2 LID措施参数设计
        4.2.1 下凹式绿地
        4.2.2 绿色屋顶
        4.2.3 透水铺装
    4.3 子汇水区LID措施适建面积分析
    4.4 LID措施组合优化模型建立
        4.4.1 目标函数
        4.4.2 决策变量
        4.4.3 优化求解流程
    4.5 优化结果分析
    4.6 优化方案多目标模糊优选
        4.6.1 方案评价指标
        4.6.2 多目标模糊优选
    4.7 本章小结
5 结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3871303