基于模糊综合评价的海绵城市LID措施综合效能评价体系研究

发布时间：2020-07-25 17:42

【摘要】：经济的快速发展促使城市化水平不断提升,地表可渗透面积比例不断减小,下垫面对降雨的截流和渗蓄能力减弱,进而加剧城市内涝风险,使得雨水资源大量流失。本文在“海绵城市”建设的战略背景下,以西咸新区沣西新城一片区(新建区)与西安市沪河流域一片区(建成区)为研究对象,结合实际监测、模型模拟与综合评价等方法,分别研究了新建区不同低影响开发(LID)措施布设条件与建成区不同排水系统改造方案下的城市水文、水力与环境效应等,并建立以“环境—技术经济—社会”为核心评价指标的海绵城市LID措施综合效能多指标评价体系。主要结论如下:(1)建立了新建区与建成区的SWMM模型,揭示不同重现期条件下城市水文、水力与环境效应。降雨历时一定时,径流系数、径流总量与负荷总量等参数随重现期增大而增大,但增幅逐渐减小;径流与负荷的削减效果随重现期的增大而减小。在降雨冲刷过程中,雨强越大的降雨冲刷出的污染物量越接近于最大累积量,冲刷量趋于饱和,浓度峰值增幅减小。后期衰减过程中,重现期越大的降雨,达到稳定浓度的时间越短,稳定浓度越小。(2)量化了新建区不同重现期与不同LID措施布设条件(不同组合、不同位置与不同面积)下的雨水径流与面源污染负荷的响应情况。不同LID措施组合条件下,方案一条件(雨水花园+渗透铺装+绿色屋顶)下的径流总量与污染负荷削减效果最优,单项措施中雨水花园效果最优;将LID措施布置在排水系统下游时,径流水量与污染负荷削减效果最优;不同LID措施面积条件下,方案四(20%)的径流水量与污染负荷削减效果最好,但当面积增长达一定程度时,削减效果将不再发生变化。三种设计条件中,LID组合措施对径流水量与面源污染负荷的削减效果最优。(3)量化了建成区不同重现期与不同改造方案(增大雨水管径、添加LID措施以及两者相结合)下的雨水径流与面源污染负荷的响应情况。各方案的径流系数、径流及污染负荷削减效果大小排序为:方案三(增大雨水管径+LID)方案二(添加LID)方案一(增大雨水管径)。改变雨水管径大小与添加LID措施均可以减少溢流,使得更多的雨水能够通过城市雨水管网排出系统;LID措施对雨水径流有很好的截留、集蓄与削减效果;增大管径对污染负荷削减效果几乎无影响,而添加LID措施能够明显提高各污染负荷的削减效果。(4)基于模糊评价方法,综合评价了新建区不同布设条件下的LID措施综合效能。评价等级分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ与Ⅴ级,分别表示综合效能很高、较高、一般、较低与最低。不同LID措施组合条件下,各方案均隶属于Ⅱ级,方案四(绿色屋顶+渗透铺装+植草沟)的综合效能最大,各单项LID措施效能大小排序为:渗透铺装绿色屋顶植草沟雨水花园。不同LID措施位置条件下,各方案均隶属于V级,LID措施布置在下游时综合评分最高,综合效能最大。不同LID措施面积条件下,各方案隶属于V级,LID措施布置面积为20%时综合效能最大。在新建区海绵设计过程中,应优先考虑不同措施组合,其次在土地条件与规划标准允许的情况下,尽可能多的布设LID措施,且将LID措施布置在靠近排水系统下游的位置。(5)基于模糊评价方法,综合评价了建成区不同改造方案下的LID措施综合效能。方案一(增大管径)的评分最高,综合效能最大。建成区雨水系统改造过程中应优先考虑增大雨水管径,其次考虑在可利用土地部分添加LID措施。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU992;X52
【图文】：

市与环境的协调发展，我国于《2012低碳城市与区域发展科技论坛》会议中首次提出“海绵城市”概念。习近平总书记也强调应当建设自然存积、自然渗透、自然净化的海绵城市（见图1-1），利用自然的力量提升城市雨水管渠的排水能力，合理节约与利用雨水资源。20世纪70年代以来，最佳管理措施（Best Management Practices，BMPs）、水敏感性城市设计（WaterSensitive Urban Design，WSUD）、低影响开发（Low Impact Development，LID）、低影响城市设计与开发（Low Impact Urban Design and Development，LIUDD）等[5]城市雨水径流管理技术措施和方法体系不断发展与完善，这些措施与体系的建设理念与海绵城市相似，不仅能够减轻城市排水系统压力

低影响开发措施

将每个子汇水区的表面近似看作非线性水库处理[66]，其概念示意图如图2-2所示。子汇水区进流来自降水、融雪与上游子汇水区。出流包括蒸发、入渗与地表径流。图 2-2 地表径流概念图Figure 2-2 Concept map of surface runoff入渗是降雨穿透地表进入渗透性子汇水区面积非饱和土壤区域的过程。其计算模型主要初始损失地表径流LID控制冲刷处理/分流渠道、管道与蓄水演算污水流量融雪蒸发累积蒸发下渗地下水RDII

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本文编号：2770154