[发明专利]一种城市排水系统性能评估方法

说明书

本发明公开了一种城市排水系统性能评估方法，属于城市排水技术领域。该方法集成系统弹性评估和可持续性评估，其具体步骤为：(1)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；(2)利用城市排水系统模型，计算这些因子值，并根据公式计算相应的指标值；(3)通过集成公式，计算排水系统的性能指数。本发明的方法可以评估城市排水系统性能，以及在不同威胁(极端降雨、构件故障等)情况下的系统弹性、可持续性，评估结果更为准确、客观，且可操作性强，能够更好地辅助排水系统的规划设计。

技术领域

本发明属于城市排水技术领域，更具体地说，涉及一种城市排水系统性能的评估方法。

背景技术

城市排水系统是指收集、输送、处理、再生和处置污水和雨水的设施以一定方式组合成的总体(分流制雨水系统或合流制系统)，在全球气候变化和城镇化的背景下，城市内涝频繁发生。城市排水系统是城市内涝防治的重要组成部分，其系统性能的好坏对其使用至关重要，因此，城市排水系统性能的评估就具有重要的意义。

系统性能如何评估？目前开展的对排水系统性能评估的研究，基本都是从水力性能(hydraulic performance)出发，根据不同情景(不同重现期、雨型等)，借助模型模拟或计算分析，获得一些指标，如积水体积、积水历时、积水深度等，然后根据这些参数去评估排水系统的性能。但目前现有城市排水系统性能的评估方法大都存在以下不足：一是未考虑不同威胁(如构件故障)情况下系统的弹性(resilience)；二是未考虑系统的可持续性，因此，现有评估方法难以真实判断城市排水系统的性能好坏。

上述系统弹性是指系统在极端降雨情况下(如百年一遇降雨)或系统构件故障下(如管道损坏、雨水口堵塞、泵故障等)对这些威胁(极端降雨、构件损坏等)的响应恢复能力。Mugumeet al.(2015)对排水系统的弹性分析方法开展了研究，采用总内涝体积、总入流体积、平均内涝时间和模拟时间四个指标计算量化弹性，并分析了管道损坏从0％-100％的排水系统弹性值(随着管道损坏比例增加，弹性也随之降低)。TahmasebiBirgani Y.etal.(2013)对系统弹性采用内涝体积和恢复时间两个指标量化。Casal-Camposetal.(2015)中弹性指标包括5个类别：管道内涝、河流溶解氧、河流氨氮、合流制溢流、河流洪水，每一类别的弹性量化也不一样，如管道内涝采用内涝体积和内涝历时两个指标量化，河流溶解氧采用年最低浓度和历时两个指标量化。其中后两篇文献考虑了气候变化等，但没有考虑构件损坏(管道损坏等)的威胁情况，因此其对城市排水性能的弹性评估存在较大误差。

系统可持续性是指系统保持服务标准的情况下，使社会、经济、环境指标效益最大化。但是，出于研究的需要，排水系统可持续性的一级指标，并不局限于社会、经济、环境三个方面。由于研究目的、对象等不同，一级指标、二级指标(参数)、计算方法也有差异。TahmasebiBirgani Y.etal.(2013)一级指标考虑传统的社会、经济、环境三个方面，二级指标分别采用美观效益、造价和维护成本、雨水水质，量化参数分别是美化城市的能力(高/中/低)、最佳管理措施建造成本($)与维护成本($/year)、总悬浮固体(Kg)。Casal-Camposetal.(2015)可持续性一级指标采用管道内涝、河流溶解氧、河流氨氮、合流制溢流、河流洪水、能源利用、成本、可接受性，参数分别为受影响的损失(￡)、对水生资源的影响([6h minimum(mg/l)])、对水生资源的影响([99％ile(mg/l)])、溢流对美观与健康影响、受影响的损失(￡)、运行时CO₂排放(吨)、生命周期成本(￡)、高/中/低。

因此，将系统弹性和可持续性纳入城市排水系统性能的评估因素范围，对于城市排水系统性能的准确客观判断具有重要意义，从而能够更好地指导城市排水系统的优化设计。

发明内容

1.发明要解决的技术问题