城市化進程對排水系統(tǒng)的影響及改造措施分析.pdf

1、近年來，隨著城市化進程的加快和極端天氣的頻發(fā)，城市內澇現象日益嚴重。從城市排水管網角度分析，主要有兩方面的原因:一是城市不透水鋪裝面積的增加導致產流量增大;二是城市不斷擴張導致位于下游的老管網排水壓力過大，而對其進行改造常用的工程措施往往成本較大，如何在控制成本的基礎上對城市內澇進行防治是非常有意義的工作。
　　目前管網改造常用的工程措施包括蓄水池、泵站、透水鋪裝和綠色基礎設施等，蓄水池適合低洼難以排水地區(qū)，泵站適合臨近受納水體（

2、河流、湖泊等）的易澇地區(qū)，而透水鋪裝和綠色基礎設施適合于存在大量易改造不透水面積的市區(qū)。并且以上幾種措施投資成本、占地成本都比較高。近年來，一種利用優(yōu)化制動閥(Hydro-Braker Optimum)控制洪水的方式在國外得到了許多應用，該設施主要通過控制上游的管網中的水流，使其與下游管網中水流錯峰，從而達到減緩下游管網洪水壓力的目的。
　　本文主要應用SWMM模型，結合ArcGIS，研究了城市化進程對排水系統(tǒng)的影響、優(yōu)化制動閥改

3、造措施分析和基于模糊決策理論的方案優(yōu)選三方面的內容。
　　(1)城市化進程對排水系統(tǒng)的影響。以大連市某片區(qū)為研究區(qū)，城市化進程加快，一方面增加了不透水面積比例，一方面城市面積向外擴張，形成新的排水管網系統(tǒng)。本文應用SWMM模型，在3年、5年和10年重現期的降雨條件下，對城市化前后的排水管網系統(tǒng)進行模擬計算。從出水口狀況、地面徑流情況和管道負荷情況三方面分析城市化進程對排水系統(tǒng)的影響。結果顯示，城市化后地面徑流量增大，在老管網未進行

4、相應的改造以適應新管網的條件下，城市化進程增加了老管網的排水壓力，出現了溢流量。
　　(2)基于優(yōu)化制動閥的措施改造分析。在城市化后的排水管網中，應用優(yōu)化制動閥改造措施。在不同重現期降雨條件下，應用SWMM模型對優(yōu)化制動閥添加前后的排水管網系統(tǒng)進行模擬計算。從四個方面分析優(yōu)化制動閥的作用效果:對流量和流速的控制效果分析;對節(jié)點水深的控制效果分析;對溢流量的影響分析;對下游管道負荷的影響分析。結果顯示，優(yōu)化制動閥可以達到減緩下游淹沒

5、狀況的目的。但相應地增加了上游溢流量，基于這種情況，本文做了優(yōu)化制動閥與蓄水池相結合的措施分析。
　　(3)基于模糊決策理論的方案優(yōu)選。通過改變優(yōu)化制動閥的數量和位置，本文設計了四種不同的優(yōu)化制動閥添加方案，利用模糊決策理論方法，選擇最優(yōu)方案。選擇溢流量，溢流節(jié)點個數，費用等指標，在10年重現期降雨條件下，應用SWMM模型對各個方案的排水系統(tǒng)模擬計算，得到特征值矩陣。應用二元法計算各個方案的權重向量，最終計算得出各個方案的優(yōu)越性排