[01437573]海绵城市建设与低影响开发雨水系统监控与评估技术研究

1、课题来源与背景：本课题来源于广州市科技计划项目“海绵城市建设与低影响开发雨水系统监控与评估技术研究”（编号：201707020020）。广州市目前正处在城市化快速发展阶段,在城市建设各方面取得巨大成就的同时,也像国内外其他城市一样,不可避免地出现各种水问题,主要表现为城市洪涝灾害频发、雨水径流污染严重、城市水体水质恶化、河流基流丧失以及雨水资源流失等。因此,为了降低城市洪涝灾害发生频率,解决城市面源污染问题,恢复城市化开发前的水文环境并充分利用雨水资源,使其从简单的“排放”过程转变为可持续的、良性水循环的利用过程,采用低影响开发雨水利用技术十分必要。本项目借鉴国内外低影响开发雨水利用技术的先进经验,采用现代信息化技术手段,提出海绵城市建设与低影响开发实时监控与评估研究课题,以解决目前国内的海绵城市监控系统并不完备、评估技术落后,不能适应海绵城市建设快速发展的要求,其研究成果可为广州市海绵城市建设、评估、绩效考核等提供重要参考。 2、技术原理及性能指标：（1）通过对雨水系统监测点的优化布设,完善雨水系统监测点位网络,通过设置雨量计、流量仪和液位自动监测设备等,构建陆地地面、排水管网工况等全方面的雨水系统监控网络,基于物联网、互联网Internet和GPRS网络等,采用统一的数据协议、通讯网络、数据库共享等技术平台,实现工情、水情、雨情等城市雨水情数据的自动在线采集和控制,构建基于物联网的海绵城市建设雨水监控系统。（2）基于区域内排水管网、地形、遥感图和土地利用类型图等资料构建基于SWMM的城市雨洪模型,利用研究区域内的降雨径流同步监测数据进行模型参数的率定和验证,所构建的SWMM模型精度较高,该模型在天河智慧城具有较好的适用性。（3）从装置试验、现场试验和现场监测等系统地研究广州市等赤红壤区域的低影响开发措施雨水径流控制效应,探索下凹式绿地、透水铺装、绿色屋顶、生物滞留池、人工湿地等低影响开发措施在不同降雨强度、不同结构参数和不同影响条件等情况下对雨水径流的控制效果,为广州等赤红壤地区推广低影响开发措施及推进海绵城市建设提供参考。（4）基于SWMM模型评估研究区域开发建设后的水文效应以及组合式LID技术调控后径流水量和水质变化情况,选择透水铺装、生物滞留池、绿色屋顶、下凹式绿地共四种LID措施进行研究并将其进行组合,采用不同设计暴雨重现期探究不同降雨强度下LID措施对研究区的水量和污染物削减效应,阐明低影响开发雨水系统控制目标,对研究区域的年径流总量控制率和污染物指标SS的年负荷总量平均削减率进行计算。（6）构建海绵城市建设与低影响开发雨水系统监控平台,建设研究区域工情、水情、雨情等城市雨水情数据的自动在线采集分析与成果展示平台,综合运用在线监测、数学模型、地理信息系统等先进技术,集中反映研究区域降雨、液位和流量等雨水情数据,展现研究区域低影响开发改造后的雨水径流控制效果,为海绵城市建设与低影响开发雨水系统的有效实施提供现代数字化管理手段。 3、技术的创造性与先进性：（1）基于物联网、互联网Internet和GPRS网络,采用统一的数据协议、通讯网络、数据库共享等技术平台,构建基于物联网的海绵城市与低影响开发雨水系统监控体系即海绵城市感知系统。（2）从装置试验、现场试验和现场监测等研究低影响开发措施雨水径流控制效应,探索下凹式绿地、透水铺装、绿色屋顶、生物滞留池、人工湿地等在不同降雨强度、不同结构参数和不同影响条件等情况下对雨水径流控制效果。（3）提出基于解析概率模型的LID措施年平均径流削减率计算新方法,利用NAGA-II算法对实施LID措施建设规模进行优化,根据历史降雨资料和LID设计参数可以较为方便地估计LID的径流削减效益。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性：本课题所研发的海绵城市与低影响开发技术和绩效评估系统处于中期阶段,适用于粤港澳大湾区海绵城市规划、设计、建设和评估工作,可为海绵城市规划设计和管理提供技术支撑。 5、应用情况及存在的问题;本课题所得到的研究成果已初步应用于广州市海绵城市建设、城市雨洪利用等工作中,为广州市海绵城市建设工作提供一定参考。由于本成果应用性较强,今后努力将其进一步推广到粤港澳大湾区海绵城市规划和设计中,为粤港澳大湾区城市洪涝灾害防控和水污染防治提供技术支撑。 6、历年获奖情况：目前本课题未获奖。