[發明專利]一種城市排水系統性能評估方法

有效

• 申請號: 201710519452.4
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107292527B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 汪明明;高雪蕊;孫遠祥
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 平靜

1.一種城市排水系統性能評估方法，其特征在于：該方法集成系統彈性評估和可持續性評估，對城市排水系統性能進行綜合評定，具體包括如下步驟：

步驟一、確定系統彈性評估指標和可持續性評估指標，以及衡量每個指標的因子；衡量系統彈性的指標為：{系統彈性}，衡量指標{系統彈性}的因子為：{彈性}；衡量系統可持續性的指標為：{社會，經濟，環境}，衡量指標{社會}的因子為：{系統內澇體積}；衡量指標{經濟}的因子為：{系統造價，系統運行維護費用}；衡量指標{環境}的因子為：{污染控制率，雨水利用量}；

步驟二、利用城市排水系統模型，計算上述因子值，并計算得到相應的評估指標值；所述系統彈性評估的具體步驟如下：

(1)從水力性能角度出發，利用城市排水系統模型，模擬極端降雨情況或系統構件故障情況，獲得相應的參數值：內澇體積，內澇歷時，進入系統的徑流總體積，總模擬歷時；

(2)計算衡量因子{彈性}，其計算公式如下所示：

上式中，R₀為{彈性}因子，范圍為[0,1]，對于某一特定的情景，0表示彈性很低，1表示彈性很高；F為系統總內澇體積，為所有節點內澇體積的總和；D為系統中所有內澇節點平均內澇歷時；V_ti為進入系統的徑流總體積；t_n為系統總模擬歷時；

(3)計算衡量指標{系統彈性}，其計算公式為：

上式中，R為{系統彈性}指標，R越大，表示排水系統的彈性越好，在特定威脅中的適應能力越強，恢復得越快；i為系統損壞的構件數量；n為系統總的構件數量；R_0,i為當i個構件損壞時對應的{彈性}因子值，由公式(a)計算；P_i為當i個構件損壞時對應的損壞分數，由某特定類型構件損壞數除以某特定類型構件總數計算得到；

所述系統可持續性評估的步驟如下：

(1)利用城市排水系統模型，模擬不同威脅情況下的降雨，獲得到相應的參數值：內澇體積，年徑流總量控制率，單個污染指標或污染組合指標，雨水下滲量，雨水儲存量；

(2)結合待評估的排水系統實際情況，設置可持續性評估指標評價因子的最大值和最小值，對評價因子作歸一化處理，選用Min-max標準化方法，公式如下：

式中，實際值為某參數的數值，由模型模擬獲得或通過計算所得；最小值取零或取多個方案的實際值下限取值；最大值，內澇體積取值，參考不設置低影響開發設施情景下的系統總內澇體積取值；污染控制率最大值設置為0.9，其他參數的最大值參考實際值設置；

(3)計算衡量指標{社會}，其計算公式為：

I_So＝1-I_F (d)；

式中，I_So為{社會}指標，I_So越大，表明系統的社會效果越好；I_F為歸一化的內澇體積，由模型模擬和歸一化公式(c)計算獲得；

(4)計算衡量指標{經濟}，其計算公式如下：

I_Ec＝[(1-I_c1)(1-I_c2)]^1/2 (e)；

式中，I_Ec為{經濟}指標，I_Ec越大，表明系統的經濟效果越好；I_C1為歸一化的系統造價，I_C2為歸一化的系統維護運行費用；

(5)計算衡量指標{環境}，其計算公式如下：

I_En＝(I_K·I_S)^1/2 (f)；

式中，I_En為{環境}指標，I_En越大，表明系統對環境的效果越好；I_K為歸一化的污染控制率，可由年徑流總量控制率表示，或以單個污染指標或污染組合指標表示；I_S為歸一化的雨水利用量，通過雨水下滲量和雨水儲存量計算，雨水下滲量和雨水儲存量由模型模擬和歸一化公式(c)計算獲得；

(6)計算衡量指標{可持續性}，其計算公式如下：

S＝(I_So·I_Ec·I_En)^1/3 (g)；

式中，S為{可持續性}指標，S越大，表示排水系統的可持續性越好；I_So為{社會}指標，由公式(d)計算；I_Ec為{經濟}指標，由公式(e)計算；I_En為{環境}指標由公式(f)計算；

步驟三、通過集成公式，計算得到排水系統的性能指數；所述排水系統性能指數的計算公式為：

PI＝(R·S)^1/2 (h)；

式中，PI為系統性能指數，PI越大，表示排水系統的性能越好；R為{系統彈性}指標，由公式(b)計算；S為{可持續性}指標，由公式(g)計算。

2.根據權利要求1所述一種城市排水系統性能評估方法，其特征在于：當排水系統規劃設計中存在多個方案時，公式(c)中的參數最大值參考多個方案中的參數實際值上限取值；當僅有單個方案時，參數最大值直接參考實際值上限取值，并控制在實際值上限取值的2倍以下。