基于SWMM与NSGA-Ⅲ的城市排水系统多目标优化

快速城市化和气候变化导致城市内涝频发,城市排水系统设计优化对城市排水防涝具有重要意义。以西安市小寨区域为例,选取排水管网和调蓄池两种灰色设施,基于SWMM模型与NSGA-Ⅲ算法结合,提出以管网溢流量最小、经济成本最低和径流控制率最大为目标的优化方法,对城市排水系统进行优化设计。结果表明：排水系统优化后,管网溢流量最小、经济投入最低和径流控制率均优于原设计方案,50 a一遇设计降雨条件下,管网溢流量减少11.70%,经济成本降低4.55%,径流控制率提升4.06%;10 a一遇和20 a一遇设计降雨重现期条件下,三个目标均有不同程度的改进。该研究成果可为城市排水系统优化设计提供理论基础和技术支撑。     

基于多耦合模型的盛桥河流域水环境模拟研究

【目的】对流域水环境污染进行解析、评估和预测,为流域水环境综合治理决策提供参考。【方法】以合肥市庐江县盛桥河流域为例,搭建流域水文、水动力与水质多耦合水环境模型,通过陆域-水体全过程模拟,解析污染负荷分布与河道水质响应规律,预测城镇截污纳管、农村污水处理、畜禽水产养殖整治、非点源污染管理措施及其组合情景下水环境治理效果。【结果】模拟可知,盛桥河流域典型丰、平、枯水年非点源NH_3-N入河污染负荷分别为88.23,42.81与35.45 t/年,TP入河污染负荷分别为7.53,3.65与3.24 t/年。最不利水文年(枯水年)汛期和非汛期河道水质均有超标现象,NH_3-N和TP最大超标倍数分别为1.42和0.90。河道流量与水质有较强的相关性,在低流量区间内,随着流量的增大水质有所好转;当流量大于0.52 m~3/s时,TP的质量浓度趋于稳定,NH_3-N的质量浓度有所升高。多措施综合治理后,盛桥河水质可达到地表Ⅲ类水标准,流域出口NH_3-N的月平均质量浓度低于0.91 mg/L,TP低于0.18 mg/L。【结论】所构建的流域水文、水动力与水质多耦合水环境模型在流域水环境污染解析、评估与预测应用中具有较好的可靠性和普适性。盛桥河流域汛期与非汛期河道水质的主导因素分别是非点源和点源污染,流域水-陆统筹、点-面兼治是解决流域水环境问题的根本原则。