[发明专利]一种初期雨水调蓄池优化设计方法

说明书

本发明公开了一种初期雨水调蓄池优化设计方法，以城市水系水质保障为前提，以水系水质保障总成本最低为优化目标，以所有调蓄池总容积为约束条件，利用人工神经网络模型训练出的调蓄池截污率与总成本之间的数学模型，采用粒子群优化算法得出各调蓄池的最优截污率，并结合各调蓄池截污率与径流量累积量之间的关系，得出各调蓄池的设计容积；有助于科学、经济、快速、高效的确定调蓄池容积，在满足受限条件下，节约总成本，避免不必要的人力、物力、财力的浪费。

技术领域

本发明涉及初期雨水调蓄池设计领域，具体涉及一种初期雨水调蓄池优化设计方法。

背景技术

城市雨水径流所产生的非点源污染是城市水质恶化的主要原因。由于初期雨水污染物浓度较高，因此，设置初期雨水调蓄池是解决雨水径流污染最优有效的手段之一，也是大部分老城区解决雨水径流污染的主要方法。将初期雨水收集到调蓄池中，雨季过后，排入污水处理厂进行处理，处理达标后再就近排入河中。初期雨水调蓄池大小不仅与运营建设成本有关，也直接影响城市水体的水环境质量，因此，合理确定初期雨水调蓄池的大小是老城区非点源污染控制的重要研究工作之一。

目前，对于初期雨水调蓄池的设计，一般是根据《室外排水设计规范》(GB50014-2006)中初期截流降雨量4～8mm和地表径流面积确定得到的。通过分析平原城市污染物累积特性可以发现，污染物前期累积速度较慢，中期累积速度较快。因此，如果按照规范只截取前期累计，截污效果必然较差。

初期雨水调蓄池的大小与初雨径流下污染物累积特性密切相关，影响污染物累积特性的主要因素有城市地形、土地利用性质、地貌、雨量、雨强、降雨前的干旱天数、交通量、尤其是不透水面积等，各调蓄池对应汇水区的地面情况均不同，若各初期雨水调蓄池按照规范进行统一设计，必然会造成调蓄池截污效果不一、调蓄池容积浪费等问题。但除上述因素外，初期雨水调蓄池的设计还需要考虑运维期的总成本，包括调蓄池的建设成本、污水处理厂的处理费用和治理水至达到标准的措施费用，以及城市水体的运行维护成本。受限于地方经济和占地等因素，各调蓄池均有最大容积的约束，并且受当地污水处理厂日处理污水水量的影响。综合以上问题，如何高效快速设计满足受限条件且总成本较低的初期雨水调蓄池，是目前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种初期雨水调蓄池优化设计方法解决了如何高效快速设计满足受限条件且总成本较低的初期雨水调蓄池的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种初期雨水调蓄池优化设计方法，包括以下步骤：

S1、根据城市初期雨水的蓄水和排水需求，设定调蓄池的数量M以及每个调蓄池i所处的位置，其中M为大于1的整数，i为调蓄池编号，其值为区间[1,M]内的整数；

S2、根据城市初期雨水的蓄水和排水需求，设定每个调蓄池i的排水口数量N_i以及每个调蓄池i所对应的每个排水口j所处的位置，其中N_i为大于1的整数，j为排水口编号，其值为区间[1,N_i]内的整数；

S3、建立SWMM城市非点源污染数学模型，模拟计算得到每个调蓄池i其下每个排水口j的连续时间污染物过程变量c_i,j(t)和连续时间径流过程变量q_i,j(t)，其中t为时间；

S4、根据每个调蓄池i所处地段的占地条件，得到每个调蓄池i的最大容量

S5、根据每个调蓄池i的最大容量和每个调蓄池i其下每个排水口j的连续时间径流过程变量q_i,j(t)，采用径流量累积方程计算得到每个调蓄池i蓄满最大容量的时间

S6、根据每个调蓄池i其下每个排水口j的连续时间污染物过程变量c_i,j(t)和每个调蓄池i蓄满最大容量的时间采用调蓄池累积截污比方程计算得到每个调蓄池i的最大截污率