[发明专利]一种城市排水系统性能评估方法

权利要求书

1.一种城市排水系统性能评估方法，其特征在于：该方法集成系统弹性评估和可持续性评估，对城市排水系统性能进行综合评定，具体包括如下步骤：

步骤一、确定系统弹性评估指标和可持续性评估指标，以及衡量每个指标的因子；衡量系统弹性的指标为：{系统弹性}，衡量指标{系统弹性}的因子为：{弹性}；衡量系统可持续性的指标为：{社会，经济，环境}，衡量指标{社会}的因子为：{系统内涝体积}；衡量指标{经济}的因子为：{系统造价，系统运行维护费用}；衡量指标{环境}的因子为：{污染控制率，雨水利用量}；

步骤二、利用城市排水系统模型，计算上述因子值，并计算得到相应的评估指标值；所述系统弹性评估的具体步骤如下：

(1)从水力性能角度出发，利用城市排水系统模型，模拟极端降雨情况或系统构件故障情况，获得相应的参数值：内涝体积，内涝历时，进入系统的径流总体积，总模拟历时；

(2)计算衡量因子{弹性}，其计算公式如下所示：

上式中，R₀为{弹性}因子，范围为[0,1]，对于某一特定的情景，0表示弹性很低，1表示弹性很高；F为系统总内涝体积，为所有节点内涝体积的总和；D为系统中所有内涝节点平均内涝历时；V_ti为进入系统的径流总体积；t_n为系统总模拟历时；

(3)计算衡量指标{系统弹性}，其计算公式为：

上式中，R为{系统弹性}指标，R越大，表示排水系统的弹性越好，在特定威胁中的适应能力越强，恢复得越快；i为系统损坏的构件数量；n为系统总的构件数量；R_0,i为当i个构件损坏时对应的{弹性}因子值，由公式(a)计算；P_i为当i个构件损坏时对应的损坏分数，由某特定类型构件损坏数除以某特定类型构件总数计算得到；

所述系统可持续性评估的步骤如下：

(1)利用城市排水系统模型，模拟不同威胁情况下的降雨，获得到相应的参数值：内涝体积，年径流总量控制率，单个污染指标或污染组合指标，雨水下渗量，雨水储存量；

(2)结合待评估的排水系统实际情况，设置可持续性评估指标评价因子的最大值和最小值，对评价因子作归一化处理，选用Min-max标准化方法，公式如下：

式中，实际值为某参数的数值，由模型模拟获得或通过计算所得；最小值取零或取多个方案的实际值下限取值；最大值，内涝体积取值，参考不设置低影响开发设施情景下的系统总内涝体积取值；污染控制率最大值设置为0.9，其他参数的最大值参考实际值设置；

(3)计算衡量指标{社会}，其计算公式为：

I_So＝1-I_F (d)；

式中，I_So为{社会}指标，I_So越大，表明系统的社会效果越好；I_F为归一化的内涝体积，由模型模拟和归一化公式(c)计算获得；

(4)计算衡量指标{经济}，其计算公式如下：

I_Ec＝[(1-I_c1)(1-I_c2)]^1/2 (e)；

式中，I_Ec为{经济}指标，I_Ec越大，表明系统的经济效果越好；I_C1为归一化的系统造价，I_C2为归一化的系统维护运行费用；

(5)计算衡量指标{环境}，其计算公式如下：

I_En＝(I_K·I_S)^1/2 (f)；

式中，I_En为{环境}指标，I_En越大，表明系统对环境的效果越好；I_K为归一化的污染控制率，可由年径流总量控制率表示，或以单个污染指标或污染组合指标表示；I_S为归一化的雨水利用量，通过雨水下渗量和雨水储存量计算，雨水下渗量和雨水储存量由模型模拟和归一化公式(c)计算获得；

(6)计算衡量指标{可持续性}，其计算公式如下：

S＝(I_So·I_Ec·I_En)^1/3 (g)；

式中，S为{可持续性}指标，S越大，表示排水系统的可持续性越好；I_So为{社会}指标，由公式(d)计算；I_Ec为{经济}指标，由公式(e)计算；I_En为{环境}指标由公式(f)计算；

步骤三、通过集成公式，计算得到排水系统的性能指数；所述排水系统性能指数的计算公式为：

PI＝(R·S)^1/2 (h)；

式中，PI为系统性能指数，PI越大，表示排水系统的性能越好；R为{系统弹性}指标，由公式(b)计算；S为{可持续性}指标，由公式(g)计算。

2.根据权利要求1所述一种城市排水系统性能评估方法，其特征在于：当排水系统规划设计中存在多个方案时，公式(c)中的参数最大值参考多个方案中的参数实际值上限取值；当仅有单个方案时，参数最大值直接参考实际值上限取值，并控制在实际值上限取值的2倍以下。