海绵城市低影响开发措施雨洪控制效应

　　《海绵城市低影响开发措施雨洪控制效应》主要介绍了海绵城市低影响开发措施雨洪控制效应。通过中试试验研究了下凹式绿地、透水铺装和绿色屋顶等典型低影响开发措施在不同降雨条件和结构特征下的径流量削减与污染物去除效果，开展了基于现场试验的生物滞留池雨水径流控制效应研究，利用现场监测手段研究了透水铺装、绿地、人工湿地等LID措施水量水质控制效应。基于Hydrus-1D模型模拟分析LID措施雨水径流控制效应。利用解析概率模型计算LID措施径流控制效应，采用多种方法综合分析城市区域降雨径流面源污染特征，构建基于人工智能算法的LID措施空间布局多目标优化模型，对区域LID措施布局方案进行优化分析，探讨未来气候变化情景下LID措施综合性能。

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目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 2
1.3 海绵城市与低影响开发雨水系统内涵 3
1.3.1 海绵城市概念 3
1.3.2 LID雨水系统内涵 4
1.4 国内外研究进展 6
1.4.1 海绵城市建设与LID 6
1.4.2 LID径流控制效应研究 10
1.4.3 LID措施设计优化与评估 15
1.5 主要研究内容 18
第2章 基于中试试验的LID措施雨水径流控制效应研究 20
2.1 中试试验装置设计 20
2.1.1 下凹式绿地试验装置设计 20
2.1.2 透水铺装试验装置设计 22
2.1.3 绿色屋顶试验装置设计 23
2.1.4 下凹式绿地试验供水系统 24
2.1.5 人工模拟降雨系统 25
2.2 试验研究方案 25
2.2.1 下凹式绿地试验研究方案 25
2.2.2 透水铺装试验研究方案 27
2.2.3 绿色屋顶试验研究方案 28
2.3 试验结果与分析 28
2.3.1 评价指标 28
2.3.2 下凹式绿地试验结果分析 29
2.3.3 透水铺装试验结果分析 34
2.3.4 绿色屋顶试验结果分析 36
2.4 小结 37
第3章 基于现场试验的LID措施雨水径流控制效应研究 39
3.1 试验设施 39
3.1.1 试验设施设计 39
3.1.2 填料性质及其铺填情况 41
3.1.3 试验供水系统及其径流走向 43
3.2 试验研究方案 44
3.2.1 研究因素与方案 44
3.2.2 雨水径流计算与模拟 45
3.2.3 样品采集及其水质检测方法 47
3.3 试验结果与分析 47
3.3.1 数据分析方法 47
3.3.2 填料含水量变化 48
3.3.3 雨水径流水量控制效果分析 49
3.3.4 生物炭分布状态对径流污染物去除的影响 52
3.3.5 淹没区高度对径流污染物去除的影响 56
3.3.6 渗透条件对径流污染物去除的影响 60
3.4 小结 62
第4章 基于现场监测的LID措施水量水质控制效应研究 64
4.1 监测场地及监测方案 64
4.1.1 透水铺装和绿地 64
4.1.2 人工湿地 65
4.2 样品采集及其水质检测方法 66
4.3 透水铺装和绿地雨水径流控制效应分析 66
4.3.1 透水铺装和绿地雨水径流水量控制效应分析 66
4.3.2 透水铺装和绿地雨水径流水质特征分析 72
4.4 人工湿地在不同季节和降雨强度下的水质变化分析 76
4.4.1 监测数据整理及其分析方法 76
4.4.2 人工湿地在不同季节下的水质变化分析 78
4.4.3 人工湿地在不同降雨强度下的水质变化分析 82
4.5 小结 88
第5章 基于Hydrus-1D模型的LID单项措施雨水径流控制效应研究 89
5.1 模型原理与构建 89
5.1.1 水流模型选择及其参数设定 89
5.1.2 溶质运移模型选择及其参数设定 90
5.1.3 填料剖面划分 91
5.2 模型参数率定与验证 91
5.2.1 参数率定与验证评价指标 91
5.2.2 评价指标的结果 92
5.3 模拟方案及结果分析 98
5.3.1 防渗型生物滞留池 99
5.3.2 渗透型生物滞留池 107
5.3.3 下凹式绿地 109
5.3.4 透水铺装 112
5.4 小结 116
第6章 SWMM模型原理与构建 118
6.1 模型原理 118
6.1.1 水文模块 118
6.1.2 水质模块 118
6.1.3 LID措施模块 119
6.2 研究区域概况 121
6.2.1 基本情况 121
6.2.2 数据监测 121
6.3 模型构建 122
6.4 模型率定与验证 123
6.4.1 模型参数验证指标 123
6.4.2 水文水力参数率定与验证 124
6.4.3 水质参数率定与验证 126
6.5 参数敏感性分析 127
6.5.1 分析方法 127
6.5.2 分析结果 128
6.6 小结 129
第7章 基于解析概率模型的LID径流控制效应 131
7.1 降雨特征概率分析 131
7.2 基于解析概率方程的LID水文效应 132
7.2.1 绿色屋顶的解析概率方程 132
7.2.2 透水铺装的解析概率方程 136
7.2.3 生物滞留池的解析概率方程 139
7.3 解析概率模型的评估验证 142
7.3.1 绿色屋顶解析概率模型评估 142
7.3.2 透水铺装解析概率模型评估 143
7.3.3 生物滞留池解析概率模型评估 145
7.4 基于解析概率模型的LID效益优化评估 146
7.4.1 LID生命周期成本分析 146
7.4.2 NAGA-Ⅱ优化算法 147
7.4.3 LID措施效益优化评估 149
7.5 小结 152
第8章 城市区域径流污染特征及LID措施控制效果 154
8.1 径流样品采集及水质检测 154
8.1.1 径流采样方法 154
8.1.2 降雨特征与污染物指标 155
8.2 基于主成分分析法的污染物特征分析 158
8.2.1 主成分分析法 158
8.2.2 污染物相关性分析 159
8.2.3 不同下垫面EMC的得分评价 162
8.3 降雨径流的初期冲刷效应 163
8.3.1 初期冲刷效应定性分析 163
8.3.2 初期冲刷效应定量分析 166
8.4 LID措施对径流污染削减效果评估 169
8.4.1 下垫面类型概化 169
8.4.2 设计暴雨过程 169
8.4.3 模型参数设置 170
8.4.4 LID措施对径流污染的削减效果 171
8.4.5 LID措施设置比例对污染物削减的影响 173
8.5 小结 175
第9章 LID措施空间布局多目标优化研究 176
9.1 多目标优化算法介绍 176
9.1.1 BPSO算法 176
9.1.2 NSGA-Ⅱ算法 179
9.2 LID措施空间布局优化模型构建 182
9.2.1 目标函数 182
9.2.2 算法求解过程 183
9.3 不同优化算法对LID措施布局优化效果差异评估 185
9.3.1 不同算法种群粒子分布情况 185
9.3.2 算法优化性能对比 188
9.3.3 Pareto前沿方案成本分析 190
9.3.4 LID措施布局方案 192
9.4 小结 193
第10章 LID措施综合性能评价及未来气候变化情景分析 194
10.1 LID措施对径流的综合影响 194
10.1.1 LID措施选址 194
10.1.2 各种LID措施的性能比较 195
10.1.3 成本效益分析 197
10.2 基于TOPSIS的LID措施组合方案优选 198
10.2.1 TOPSIS分析方法 198
10.2.2 组合的LID措施方案径流控制效果 200
10.2.3 基于TOPSIS的方案优选 201
10.3 基于气候变化情景的LID措施性能评估 204
10.3.1 设计暴雨公式推求方法 204
10.3.2 气候变化条件下的设计降雨 206
10.3.3 气候变化对LID措施的性能影响 207
10.4 小结 210
参考文献 212