城市区域LID性能评价及优化设计研究

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1、城市区域LID性能评价及优化设计研究StudyonPerformanceEvaluationandDesignOptimizationofLIDinUrbanArea学科专业：市政工程作者姓名：王冲指导教师：牛志广教授天津大学环境科学与工程学院二零一七年十二月独创性声明取得的本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作和以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表研宄成果，除了文中特别加或证或其他教育机构的学位－或撰写过麵究成果，也不包含为获得天津大学中一的任何贡献均己在论文书而使用过的材料。与我同工作的同

2、志对本研宂所做作了明确的说明并表示了谢意。签字日期：么〇年Ｕ月／又日１学位论文作者签名：￥７＾了－－ｐ学位论文版权使用授权书夭涑女牵有关保留。本学位论文作者完全了解、使用学位论文的规定特将构夭洗大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检描等复制手段保存、汇编以供査阅和借阅。同意学校索、缩印或扫，并采用影印向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学位论文在解密后适用本授权说明〉（保密的乙导师签名：学位论文作者签名：日签字日期年月曰（又：上年ｉ？月签字曰期／／上摘要城市化进程

3、降低了下垫面的透水性，阻碍了自然水文循环过程，致使城区雨洪灾害频发，扰乱正常生活生产活动，造成生命财产损失。低影响开发（LowImpactDevelopment，LID）作为一种分散式的小规模雨水源头控制措施，可有效缓解城市洪涝灾害。本研究针对城市复杂的土地使用构成和有限的可开发空间，建立了LID措施性能量化评价指标和一套LID优化设计方法。首先，将LID理念融入城市雨水管理系统，作为地表径流汇入雨水排水系统前的源头控制措施，建立城市化区域中的雨水管理设计规划框架。本研究采用美国环保署开发的暴雨管理模型（StormWaterManageme

4、ntModel，SWMM）作为构建LID措施量化评价指标的辅助工具，结合措施设计参数、设计降雨情景、开发前径流系数、有效控制范围等量化要素对生物滞留池、透水路面、植草沟、绿色屋顶四类LID措施进行水文模拟，构建出有效承载系数（EffectiveLoadFactor，ELF）作为LID性能量化指标。并进一步进行非点源污染去除模拟研究。同时，采用地理信息系统（GeographicalInformationSystem，GIS）对研究区域的下垫面数据进行水文分析。将城市人工构筑物信息与水文分析结果相叠加，划分子汇水区域中各类LID措施的可建设范围

5、，作为优化设计的建设限制条件；采用全生命周期（WholeLifeCycleCost，WLCC）对各类LID措施进行长期经济效益评价，计算LID措施在初始投资，运行维护等整个设计使用周期内产生的成本，作为优化设计的经济分析指标。然后，采用交互式线性通用优化求解软件（LinearInteractiveandGeneralOptimizer，LINGO），以LID有效承载系数为主要计算参数，设置水文和资金优化目标，在土地资源限制条件下进行编辑计算。求解设计范围内每个子汇水区域中各类LID措施的建设规模。此外，本研究以天津某综合住宅区为研究区域，通

6、过现场实测和设计院资料建立研究区域的数字高程模型（DigitalElevationModel，DEM）。采用本研究建立的LID措施性能量化评价指标和LID优化设计方法对研究区域进行设计计算，得出在满足开发前径流系数且全生命周期成本现值最低时，每个子汇水区域中四类LID措施的建设规模。关键词：LID，性能量化评价，地理信息系统，全生命周期，优化计算IABSTRACTTheprocessofurbanizationreducedthepermeabilityoftheunderlyingsurfaceandhinderedthenaturalh

7、ydrologicalcycleprocess,resultinginfrequenturbanwaterloggingdisasters,confusedlifeproductionactivities,andlossesoflifeandproperty.LID(LowImpactDevelopment),asadecentralizedsmall-scalerainwatercontrolmeasurement,caneffectivelyalleviateurbanfloodsinsource.Forthecomplexlandus

8、estructureandthelimiteddevelopmentspaceofthecity,aquantitativeevaluationindexofLIDmeasure