多目標(biāo)優(yōu)化與綜合評價視域下的海綿城市規(guī)劃設(shè)計研究

林金燕

【摘要】建設(shè)海綿城市要從源起始位置開始應(yīng)用各種減排設(shè)施，但是，在執(zhí)行多目標(biāo)優(yōu)化方法與減排綜合評價視域下的海綿城市規(guī)劃建設(shè)依舊缺少足夠科學(xué)的方法。本文針對上述相關(guān)問題進(jìn)行深入探討，分析水文效益高且建設(shè)成本低的建設(shè)方式，整理成功優(yōu)化經(jīng)驗，提出對應(yīng)的科學(xué)建設(shè)方案，為同行業(yè)工作者提供科學(xué)化建設(shè)意見。

【關(guān)鍵詞】海綿城市規(guī)劃設(shè)計;多目標(biāo)優(yōu)化;減排設(shè)施

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.24.

在城市化建設(shè)進(jìn)程不斷深入的過程中，城市中不透水地面所占比例不斷上升，并且下墊面的抗?jié)B透能力也在不斷降低，自然系統(tǒng)所擁有的水資源調(diào)蓄水平也在不斷減弱。面對這種情況，為了進(jìn)一步實現(xiàn)對城市雨水調(diào)劑的掌控，針對源頭減排措施的相關(guān)研究變得越來越多。本文主要以海綿城市的多目標(biāo)優(yōu)化和綜合評價為核心，整理出有效規(guī)劃內(nèi)容，提出海綿城市現(xiàn)代化減排建設(shè)辦法。

1、多目標(biāo)優(yōu)化研究分析

1.1多目標(biāo)優(yōu)化與綜合評價結(jié)果

使用NSGAHI算法能夠?qū)Χ嗄繕?biāo)優(yōu)化進(jìn)行處理，最終可得出包含共200組不同形式的城市減排設(shè)施的城市建設(shè)辦法，其中任一最優(yōu)解中均包含大量相關(guān)信息，主要有6種源頭減排設(shè)施，經(jīng)過對多目標(biāo)優(yōu)化最終結(jié)果的分析可知，新型設(shè)計辦法中，實際雨水徑流不斷降低與城市綜合污染物實際去除效率不斷變高會隨著城市起始位置的減排建設(shè)總體成本變化而發(fā)生變化。

使用層次分析法分別對整理出的200組起始位置設(shè)定的現(xiàn)代化減排設(shè)施建設(shè)計方法加以分析和評價，然后判斷出源頭減排設(shè)施的總體建設(shè)成本以及年綜合徑流系數(shù)分別為0.637與0.258，然后再按照指標(biāo)權(quán)重系數(shù)和對應(yīng)的方案進(jìn)行歸一化處理并得出最終結(jié)果，針對總評價目標(biāo)做出綜合評價，準(zhǔn)確計算出最終的綜合評分指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，然后可得到城市綜合建設(shè)的整體成本[1]。按照不同研究區(qū)域的土地實際利用規(guī)劃情況，綜合海綿城市當(dāng)下階段的規(guī)劃目標(biāo)與建設(shè)指標(biāo)，針對規(guī)劃新區(qū)與城市舊改造區(qū)進(jìn)行科學(xué)的海綿城市設(shè)計，保證源頭減排設(shè)施能夠得到最優(yōu)使用，并為其分配到各不通的排水分區(qū)中，保證各子匯水區(qū)的實際應(yīng)用效果，在此之后可以得出最終設(shè)計方案。

1.2雨水流量控制分析

參照2020年間實際降雨情況展開分析，模擬出海綿建設(shè)設(shè)施和非海綿建設(shè)城市中的兩種情景對比，總結(jié)下降雨徑流出現(xiàn)的變化，整理海綿城市源頭位置減排建設(shè)在使用前后受到的影響，此間城市與非海綿建設(shè)城市之間的區(qū)別十分明顯。

再從長時間降雨的角度進(jìn)行分析，新型海綿設(shè)施應(yīng)用能夠在每場不同規(guī)模的降雨中都均起到關(guān)鍵性的控制作用，真正做到全年總徑流總量的不斷減少。

1.3雨水峰值期間的實際流量分析

按照暴雨強度公式，將重現(xiàn)期進(jìn)行設(shè)定，時間分別為1年周期、5年周期、10年周期和50年周期，將上述四場暴雨事件進(jìn)行分析和模擬，整理出模型并計算結(jié)果，最終得出上述這四種短時暴雨事件條件下的研究區(qū)范圍內(nèi)降雨總徑流量曲線圖（圖1），具體情況如圖1所示。在暴雨強度不斷增大的過程中，區(qū)峰見得流量會出現(xiàn)大幅增加的情況，與其他類型的非海綿建設(shè)相對比，海綿城市建設(shè)工作本身具有特殊性，既可以對徑流峰值加以控制，同時還能夠?qū)Ψ逯盗髁科鸬疥P(guān)鍵性的削減作用，此間的徑流變化會隨降雨強度發(fā)生變化。當(dāng)處于1年周期、5年周期、10年周期或者50年周期的特殊降雨背景下，已經(jīng)規(guī)劃完畢的研究區(qū)所在地的徑流峰值出現(xiàn)了明顯的變化，實際削減率也正式達(dá)到了46.6%、44.9%、44.1%以及41.2%的預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

在歷經(jīng)四場暴雨后，最終經(jīng)過計算后得出，新型海綿城市減排效果統(tǒng)計數(shù)據(jù)十分明顯，并且城市雨水排放口未知的雨水徑流量出現(xiàn)了較大變化[2]。將源頭減排設(shè)施的主要建設(shè)區(qū)設(shè)定為排放口，此間的雨水溢流量結(jié)果統(tǒng)計分析十分明顯，并且在暴雨強度相對較低時，此間的起始位置減排設(shè)施可以更好的發(fā)揮出自身的“滲”、“滯”、“蓄”作用，同時還能夠?qū)Ρ┯陱搅髁孔龀鲇行鳒p，大幅延后城市降水徑流峰值的出現(xiàn)頻率;在此之后的暴雨強度也會逐漸加大，并且起始位置的減排設(shè)施還可以對短時暴雨起到有效的控制作用，實際徑流峰值所對應(yīng)的削減能力同樣會由此變得衰弱，此間徑流峰值延后的總體時間同樣會逐漸縮短。

2、綜合評價視域下的發(fā)展對策

（1）綜合雨水徑流量、海綿城市源頭減排設(shè)施建設(shè)成本以及污染物控制數(shù)據(jù)指標(biāo)，正式提出一種基于雨水綜合徑流系數(shù)以及污染物最終控制效率的NSGAHI多目標(biāo)優(yōu)化辦法，然后使用綜合評價方法進(jìn)行判斷，真正做到有效控制條件背景下的新時期海綿城市設(shè)計發(fā)展目標(biāo)[3]。

（2）將A地域設(shè)為案例目標(biāo)，結(jié)合最終優(yōu)化分析方式，正式提出一種針對發(fā)展現(xiàn)狀與未來規(guī)劃建設(shè)的新時期海綿城市起始位置減排設(shè)施辦法。

（3）海綿城市正式建設(shè)完成后，研究區(qū)所在位置的全年雨水下滲量出現(xiàn)顯著增加、并且蒸發(fā)量也有小幅增加、實際徑流量則大幅削減，雨水年徑流總量總體控制率正式達(dá)到70.1%，可以滿足研究區(qū)針對海綿城市建設(shè)提出的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

（4）海綿城市建設(shè)，不僅可以削減徑流峰值期間的徑流總量，同時還可以在暴雨場景下更好的完成建設(shè)期間的目標(biāo)任務(wù)。實驗區(qū)域范圍內(nèi)的流峰值實際被削減率的平均值也要超出40%，并且此間的峰值流量也會被削減，實際效果則會隨降雨強度的變大而減小。

（5）現(xiàn)代海綿城市建設(shè)工作，能夠?qū)τ晁廴締栴}起到良好的處理效果，布設(shè)起始位置減排設(shè)施后，實驗區(qū)域的目標(biāo)位置需要面對的各類型雨水徑流污染總量也會得到明顯的削減作用，此中又以Ss削減效果為最佳，總體削減量421.2t，削減率45.9%。在上述內(nèi)容外，布設(shè)起始位置減排設(shè)施的區(qū)域，實際徑流污染物能夠得到更高標(biāo)準(zhǔn)的削減，實際削減率可以控制在70%左右。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫會航，李俐頻，田禹，等.基于多目標(biāo)優(yōu)化與綜合評價的海綿城市規(guī)劃設(shè)計[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2020，024（010）：173-174.

[2]王俊嶺，鐘敬康，張海艷，等.城市道路與綠化體系低影響開發(fā)方案多目標(biāo)優(yōu)化研究——以北京市某組團7號路為例[J].數(shù)學(xué)的實踐與認(rèn)識，2020，056（018）：9-19.

[3]方咸根，陶若凌，尹航，等.基于多目標(biāo)優(yōu)化的雨水管網(wǎng)耐受度分析[J].科技通報，2020，259（003）：94-99.