[發(fā)明專利]一種城市排水系統(tǒng)性能評估方法

有效

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• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107292527B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設計）人: 汪明明;高雪蕊;孫遠祥
• 申請（專利權）人: 安徽工業(yè)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

本發(fā)明公開了一種城市排水系統(tǒng)性能評估方法，屬于城市排水技術領域。該方法集成系統(tǒng)彈性評估和可持續(xù)性評估，其具體步驟為：(1)確定系統(tǒng)彈性評估指標和可持續(xù)性評估指標，以及衡量每個指標的因子；(2)利用城市排水系統(tǒng)模型，計算這些因子值，并根據(jù)公式計算相應的指標值；(3)通過集成公式，計算排水系統(tǒng)的性能指數(shù)。本發(fā)明的方法可以評估城市排水系統(tǒng)性能，以及在不同威脅(極端降雨、構件故障等)情況下的系統(tǒng)彈性、可持續(xù)性，評估結果更為準確、客觀，且可操作性強，能夠更好地輔助排水系統(tǒng)的規(guī)劃設計。

技術領域

本發(fā)明屬于城市排水技術領域，更具體地說，涉及一種城市排水系統(tǒng)性能的評估方法。

背景技術

城市排水系統(tǒng)是指收集、輸送、處理、再生和處置污水和雨水的設施以一定方式組合成的總體(分流制雨水系統(tǒng)或合流制系統(tǒng))，在全球氣候變化和城鎮(zhèn)化的背景下，城市內(nèi)澇頻繁發(fā)生。城市排水系統(tǒng)是城市內(nèi)澇防治的重要組成部分，其系統(tǒng)性能的好壞對其使用至關重要，因此，城市排水系統(tǒng)性能的評估就具有重要的意義。

系統(tǒng)性能如何評估？目前開展的對排水系統(tǒng)性能評估的研究，基本都是從水力性能(hydraulic performance)出發(fā)，根據(jù)不同情景(不同重現(xiàn)期、雨型等)，借助模型模擬或計算分析，獲得一些指標，如積水體積、積水歷時、積水深度等，然后根據(jù)這些參數(shù)去評估排水系統(tǒng)的性能。但目前現(xiàn)有城市排水系統(tǒng)性能的評估方法大都存在以下不足：一是未考慮不同威脅(如構件故障)情況下系統(tǒng)的彈性(resilience)；二是未考慮系統(tǒng)的可持續(xù)性，因此，現(xiàn)有評估方法難以真實判斷城市排水系統(tǒng)的性能好壞。

上述系統(tǒng)彈性是指系統(tǒng)在極端降雨情況下(如百年一遇降雨)或系統(tǒng)構件故障下(如管道損壞、雨水口堵塞、泵故障等)對這些威脅(極端降雨、構件損壞等)的響應恢復能力。Mugumeet al.(2015)對排水系統(tǒng)的彈性分析方法開展了研究，采用總內(nèi)澇體積、總入流體積、平均內(nèi)澇時間和模擬時間四個指標計算量化彈性，并分析了管道損壞從0％-100％的排水系統(tǒng)彈性值(隨著管道損壞比例增加，彈性也隨之降低)。TahmasebiBirgani Y.etal.(2013)對系統(tǒng)彈性采用內(nèi)澇體積和恢復時間兩個指標量化。Casal-Camposetal.(2015)中彈性指標包括5個類別：管道內(nèi)澇、河流溶解氧、河流氨氮、合流制溢流、河流洪水，每一類別的彈性量化也不一樣，如管道內(nèi)澇采用內(nèi)澇體積和內(nèi)澇歷時兩個指標量化，河流溶解氧采用年最低濃度和歷時兩個指標量化。其中后兩篇文獻考慮了氣候變化等，但沒有考慮構件損壞(管道損壞等)的威脅情況，因此其對城市排水性能的彈性評估存在較大誤差。

系統(tǒng)可持續(xù)性是指系統(tǒng)保持服務標準的情況下，使社會、經(jīng)濟、環(huán)境指標效益最大化。但是，出于研究的需要，排水系統(tǒng)可持續(xù)性的一級指標，并不局限于社會、經(jīng)濟、環(huán)境三個方面。由于研究目的、對象等不同，一級指標、二級指標(參數(shù))、計算方法也有差異。TahmasebiBirgani Y.etal.(2013)一級指標考慮傳統(tǒng)的社會、經(jīng)濟、環(huán)境三個方面，二級指標分別采用美觀效益、造價和維護成本、雨水水質，量化參數(shù)分別是美化城市的能力(高/中/低)、最佳管理措施建造成本($)與維護成本($/year)、總懸浮固體(Kg)。Casal-Camposetal.(2015)可持續(xù)性一級指標采用管道內(nèi)澇、河流溶解氧、河流氨氮、合流制溢流、河流洪水、能源利用、成本、可接受性，參數(shù)分別為受影響的損失(￡)、對水生資源的影響([6h minimum(mg/l)])、對水生資源的影響([99％ile(mg/l)])、溢流對美觀與健康影響、受影響的損失(￡)、運行時CO₂排放(噸)、生命周期成本(￡)、高/中/低。

因此，將系統(tǒng)彈性和可持續(xù)性納入城市排水系統(tǒng)性能的評估因素范圍，對于城市排水系統(tǒng)性能的準確客觀判斷具有重要意義，從而能夠更好地指導城市排水系統(tǒng)的優(yōu)化設計。

發(fā)明內(nèi)容

1.發(fā)明要解決的技術問題