[发明专利]基于溢流污染负荷控制的分布式雨水调蓄池优化设计方法

权利要求书

1.基于溢流污染负荷控制的分布式雨水调蓄池优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101.SWMM模型的构建步骤：构建SWMM模型，包括水文模块、水动力模块和水质模块；

S201.SWMM模型参数的率定及验证步骤：选取小雨、中雨、大雨三种典型降雨事件，至少监测m场有效降雨事件来进行SWMM模型参数的率定及验证，其中m≥3；

S301.降雨过程线设计步骤：利用芝加哥雨型生成降雨过程线，生成不同降雨重现期条件下的降雨强度-时间序列；

S401.溢流水量水质模拟步骤：基于率定后的SWMM模型模拟得到不同降雨重现期条件下的雨水管网末端排放口溢流水量水质随时间的变化曲线，以及未设置调蓄池时排口处污染负荷排放总量；

S501.雨水调蓄池位置及数量确定步骤：根据研究区域的土地利用类型，确定调蓄池的数量以及每个调蓄池所处的位置；

S601.分布式雨水调蓄池优化模型构建步骤：以调蓄池总体积最小化、溢流污染负荷削减最大化为优化目标，不同位置最大可利用土地面积为约束条件，不同位置调蓄池的体积为目标函数，构建分布式雨水调蓄池优化模型；

S701.分布式雨水调蓄池优化模型求解步骤：首先随机生成初始种群，通过分布式雨水调蓄池优化模型生成新种群；

S801.分布式雨水调蓄池体积确定步骤：确定目标溢流污染负荷削减率，在种群的所有个体中进行搜索，得到对应目标削减率的最优个体，从而获得相对应的各个雨水调蓄池的截流时间及体积；

S901.Pareto最优曲线及拟合方程获取步骤：针对种群中的最优个体，根据其对应的目标函数绘制Pareto最优曲线，利用二次函数对不同典型降雨重现期条件下的溢流污染负荷与最小调蓄池总体积的关系进行拟合，得到拟合方程，利用拟合方程实现雨水调蓄池的优化设计。

2.根据权利要求1所述的基于溢流污染负荷控制的分布式雨水调蓄池优化设计方法，其特征在于，

S101中水文模块和水动力模块参数包括但不限于：曼宁系数、洼地蓄水深度以及入渗模型参数；水质模块参数包括：不同土地利用类型对应的最大累积量、半饱和累积时间、冲刷系数、冲刷指数。

3.根据权利要求1所述的基于溢流污染负荷控制的分布式雨水调蓄池优化设计方法，其特征在于，

S201中通过纳什系数R_NS来分析降雨事件中水量水质模拟值与实测值之间的吻合程度，以此来率定并验证模型参数。

4.根据权利要求3所述的基于溢流污染负荷控制的分布式雨水调蓄池优化设计方法，其特征在于，

R_NS的计算公式如下：

式中，R_NS为纳什系数；Q_obs为i时刻的实测值；Q_sim为i时刻的模拟值；Q_ave为所有实测值的平均值；n为监测次数。

5.根据权利要求1所述的基于溢流污染负荷控制的分布式雨水调蓄池优化设计方法，其特征在于，

S301的具体内容为：基于设计暴雨强度公式，选取芝加哥雨型生成降雨过程线作为SWMM模型的输入条件，暴雨强度公式如下式：

式中，q为设计暴雨强度；P为设计降雨重现期；t为降雨历时；X、Y、Z、k均为地方参数，根据历史统计降雨数据获取。

6.根据权利要求1所述的基于溢流污染负荷控制的分布式雨水调蓄池优化设计方法，其特征在于，

S501的具体内容为：根据研究区域的土地利用类型，确定调蓄池的数量m以及每个调蓄池i所处的位置；其中，m为≥1的整数，i为调蓄池的编号，i是区间[1，m]内的整数。