[發明專利]一種基于海綿城市理念的城市雨水優化系統和方法

在審

• 申請號: 201910323604.2
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN110033139A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 李松良;王鵬;劉榮榮;邱小燕;宋志雄;呂艷;陳彥;張淑靜;劉榮自
• 申請（專利權）人: 揚州市職業大學（揚州市廣播電視大學）
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/26;G06F17/50
• 代理公司: 南京業騰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32321
• 代理人: 董存壁

本發明公開基于海綿城市理念的城市雨水優化系統，包括確定研究內容模塊、查閱文獻收集資料模塊、城市雨水系統理論基礎模塊、海綿城市建設研究模塊、研究區域實例分析模塊及雨水系統優化方法模塊；海綿城市建設研究模塊與實例分析模塊之間依次插有雨水系統優化模型建立模塊和模型求解方法確定模塊；城市雨水系統理論基礎模塊下方分別連接有設計重現期模塊、年徑流總量控制率模塊及徑流系統模塊；海綿城市建設研究模塊下連接有合理規模研究模塊和城市雨水系統設計影響因素研究模塊；研究區域實例分析模塊上方插有基礎資料數據分析模塊和雨水計算模型建立模塊。本發明利用模型對城市雨水系統進行模擬分析，為城市雨水系統優化設計提供可靠依據。

技術領域

本發明涉及一種基于海綿城市理念的城市雨水優化系統和方法，屬于城市雨水優化利用技術領域。

背景技術

海綿城市指城市能夠像海綿一樣，在適應環境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，通過“吸、蓄、滲、凈、用、排”等技術修復城市生態，提高城市防洪排澇的安全性能。海綿城市建設應遵循規劃引領、生態優先、安全為重、因地制宜和統籌建設等原則，將自然途徑與人工措施相結合，在確保城市防澇安全的前提下，最大限度地實現雨水在城市區域的積存、滲透和凈化，促進雨水資源利用和生態環境保護。海綿城市建設的技術模式突破了“以排為主”的傳統雨水管理理念，它強調構建低影響開發(Low Impact Development，LID)雨水系統，結合源頭減排、城市雨水管渠系統及超標雨水徑流排放系統實現城市現代雨洪管理。

雖然海綿城市理念提出不久，但本質上與我國古代治水措施及國際上流行的其他雨洪管理方法有異曲同工之處。20世紀70年代到80年代，美國完成了大量的雨洪最佳管理措施(Stormwater Best Management Practice， BMPs)，主要依靠雨水塘、雨水濕地、滲透池等末端措施來控制徑流污染，但單純的末端處理方式存在投入大、效率低等問題；到20世紀90年代，美國環保局提出了從分散式源頭管理雨水徑流的低影響開發技術(LID)，但對流域大暴雨事件的控制能力有限；1999年，美國國家資源保護委員會在雨洪管理措施的研究報告中詳細列舉了低影響開發的應用案例；3年后，美國低影響開發技術研究中心在其研究報告中指出，低影響開發技術可用于舊城改造、城市雨洪管理和生態環境的改善；到2007年，美國環保局提出了綠色雨水基礎設施(GSI)，是以低影響開發技術為基礎的雨水管理措施，涉及源頭、中途和末端全過程多尺度的雨水徑流控制，和海綿城市原理基本一致。20世紀90年代，英國以BMPs為基礎發展形成了可持續城市排水系統(Sustainable UrbanDrainage System，SUDS)理念，通過規劃過程控制、雨水排放許可監管及建設維護管理三種機制進行實施。澳大利亞在20世紀 90年代也出現了類似的設計，即現在常被提及的水敏感性城市設計(Water SensitiveUrban Design，WSUD，它以雨水系統為核心，通過雨水水量、水質、水生態及水景觀的整合設計，構建城市良性水循環系統，具有實效性和可操作性。其他發達。國家，如：德國采用水敏感性城市設計理念，并通過設備集成化，將大量收集、過濾、儲存、滲透雨水的產品投放到市場上；新西蘭采用低影響城市設計與開發(LIUDD)技術，制定了以保護城市生態和雨洪安全的技術導則，對我國海綿城市建設有一定借鑒意義。我國歷史悠久，古人為我們留下了豐富的物質文明，在我國古代便有與海綿城市理念不謀而合的案例可供借鑒。例如：北宋期間，江西贛州建造的“福壽溝”，福、壽兩溝總長12.6公里，“福溝”排放城東南之水，“壽溝”排放城西南之水。“福壽溝”采用明溝和暗渠結合并與城區池塘串通的方式，有效避免了溝水外溢，又可利用廢水種植水生植物。近千年過去了，贛州人民至今還在享受“福壽溝”的余蔭，仍有900多米下水道在使用，這也算是世界上最早的海綿城市。遺憾的是，中國進入近現代以來，主要依賴雨水管網系統解決雨洪問題，投入較少，城市雨水系統沒有太大發展。20世紀 80年代末，我國開始對雨洪管理開展較為系統的理論技術研究和工程實踐。到21世紀，我國出現了一些比較有代表性的雨洪管理相關理論與技術體系，臺灣學者陳瑞文提出的機動車道“海綿體”結構設計(JW生態工法)；車伍、李俊奇等提倡和推廣基于“滯、滲、蓄、凈、用、排”原理和多功能雨洪控制利用的應用體系；尹澄清等開展研究城市面源污染控制原理與技術；周玉文等提出了構建三套排水系統解決城市排澇問題；俞孔堅等提出了有關雨洪管理的“安全格局”和“反規劃”理論，并在許多景觀項目中應用。這些理論也包括對發達國家的理念和方法的直接引用。近年來，我國開始進行城市雨洪控制利用的系統性研究和應用：在深圳西坑水庫開展了第一個低影響開發試點；Zhang等通過進行屋面雨水收集、地表徑流滲透等措施的實地實驗，分析了低影響開發措施在控制雨水徑流量和凈化徑流水質等方面的作用；晉存田等對下凹式綠地的水文水質作用進行了實驗研究；北京建工學院的專家們對比分析了國內外雨洪控制利用的技術方法，并對各國的綠色建筑標準進行了評價。2014年11月，住建部頒布了《海綿城市建設技術指南--低影響開發技術雨水系統構建》，在總體上對海綿城市建設提供政策指導；2016年4月，己評選兩批城市進入“海綿城市”試點，先后有30多個城市開始進行海綿城市改造：如池州市未來三年規劃相關項目共117個，總投資約221.6億元，包括道路交通海綿城市系統、園林綠地系統、建筑小區系統、水生態及水安全系統，以期全方位打造城市水環境整體解決方案。可見，在構建現代雨洪管理體系的進程中，我國正在奮起直追并進入一個迅速發展的關鍵時期。