[发明专利]基于LID措施的面源污染控制模拟方法

说明书

本发明公开一种基于LID措施的面源污染控制模拟方法，包括：步骤1：使用拉格朗日插值法获取开发前降雨径流系数；步骤2：划分子汇水区域；步骤3：利用SWMM模拟面源污染物的累计‑冲刷；步骤4：根据待开发区域的清扫参数更新污染物累积量；步骤5：利用SWMM的水质编辑器，根据有效承载系数模拟LID措施对污染物的去除参数。本发明在机理模型的基础上利用暴雨管理模型模拟面源污染物的累计‑冲刷，具有数值计算简单，操作性强的优点。

技术领域

本发明涉及雨水管理技术，具体涉及一种基于低冲击开发(Low ImpactDevelopment， LID)技术的面源污染控制模拟方法。

背景技术

目前，我国大多数城市的雨水排水系统依照传统雨水排水设计方法建造。传统的城市雨水排水设计多采用快速排出雨水的方式，在短期内保证了城市雨水排水系统安全。但是，随着城市化水平的提高，城市不透水面积比例逐年增加，传统设计方式下的重现期水平已不能满足现代城市的雨水排水需求。尤其是特大暴雨发生时，对短时间内汇集的大量雨水，缺乏有效的、及时的排水方式是造成城市排水系统瘫痪和内涝的根本原因。对我国而言，淡水资源十分宝贵，但雨水这种污染轻，水量大的淡水资源的利用率却很低，雨水资源的流失无疑是一种巨大的浪费。还有，雨水对地面的快速冲刷和排放又会为区域水环境带来严重的面源污染问题。

“Low Impact Development”这一术语首次于1977年Barlow等人编写的美国佛蒙特州土地利用规划报告中出现。现有研究多关注LID措施单体的性能研究，缺少与设计要素，例如措施设计规模，建设成本的关联。其次，部分研究从重现设计场景的角度出发，研究设计方案能达到的控制程度。鲜有研究从设计目标出发，通过优化设计计算直接给出在满足预期设计目标的情况下，LID措施的设计规模和建设成本。

非点源污染(non-point source pollution，NPS)又称为面源污染。非点源污染具有广泛性、随机性、不确定性和难监测等特点，其负荷计算远比点源困难，但获得准确的水体污染负荷量又是对水环境实施污染总量控制管理的基础和关键。目前使用的模拟计算方法主要有输出系数模型、实证模型和机理模型。但是输出系数模型对尺度不敏感，实证模型虽然对尺度敏感性高但是可移植性差。目前机理模型使用较多，其具有尺度敏感性高和可移植性好的优点，但是其对数据要求性高。

发明内容

本发明的目的是基于LID措施的面源污染控制模拟方法。

为解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种基于LID措施的面源污染控制模拟方法，包括：

步骤1：使用拉格朗日插值法获取开发前降雨径流系数

首先利用暴雨管理模型(Storm water management model，SWMM)中LID控制编辑模块，获取LID措施参数取值范围，再根据设计需要调整表面层、路面层、土壤层、蓄水层和暗渠的参数；

然后利用SWMM接收降雨数据，模拟水流在地表的运动，模拟水流和污染物的传输迁移过程；

步骤2：划分子汇水区域

按照待模拟的城市实际汇流情况将待开发区域划分为若干子汇水区域，形成以具有实际汇水能力的主干河流为中心的一级汇水区域；在一级汇水区内，将影响汇流途径的因子信息融入进数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)图，再根据细化的DEM图进行二级汇水区划分，从而形成二级汇水区；在二级汇水区内，根据排水设施空间的分布情况，利用Voronoi图进行三级划分，从而形成三级汇水区；

步骤3：利用SWMM模拟面源污染物的累计-冲刷

SWMM通过污染物增长，污染物冲刷和街道清扫参数定义土地使用类型，依据土地使用类型或地表特征设计污染物的增长情况；