面向海绵城市建设的LID-BMPs链规划设计及案例剖析 - DWA.pptx

1、,面向海绵城市建设的,2017环境科学技术国际研讨会,LID-BMPs链规划设计及案例剖析Planning and optimization of LID-BMPs links in Sponge City oriented王政1 贾海峰2清华大学环境学院博士清华大学环境学院,研究员城市径流控制与河流修复研究中心 主任,Background,径流流量和峰值流量降雨径流污染负,径流量：不透水下垫面增加 增大，洪峰提前径流水质：地表累积污染物增多 荷增大,蒸发,下渗,城市化过程带来城市地表径流问题,Background,如果把城市作为一个生命体，城市与水的关系可以借用马斯洛 需求层次理论，划分生存

2、需求、安全需求、发展需求和自我超 越，每一层是对上一层需求的支撑，同时强化下一层功能。马斯洛需求层次理论是行为科学的理论之一，由美国心理学家亚伯拉罕马斯洛在1943年在人类激励 理论论文中所提出。书中将人类需求像阶梯一样从低到高按层次分为五种，分别是：生理需求、安全 需求、社交需求、尊重需求和自我实现需求。,生态文明,防洪防涝，公共健康,安全可靠的给水,超越？,安全,发展,生存,点、面污染控制，景观营造,市政雨污排放、泄洪,市政给水,可持续发展,污染控制，景观美学,Background,Background,Haifeng JIA,Hairong Yao,Ying Tang,Shaw L.YU

3、,Jenny X.Zhen,Yuwen Lu.Development of A Multi-Criteria Index Ranking System for Urban Stormwater Best Management Practices(BMPs)Selection.Environmental Monitoring and Assessment.2013,185(9):7915-7933,02.LID-BMPs措施的多目标筛选.Development Multi-Criteria Index Ranking System for LID-BMPs Selection,城市降雨径 流LI

4、D-BMPs措施,入渗沟,干式滞留池湿式滞留池 砂滤系统植草沟,绿屋顶,雨水罐,透水性铺面,植物蓄留池 人工湿地植被过滤带,Facilities of LID-BMPs,建立指标基准,拟建区域特征,LID-BMPs径流控制功效特征径流流量控制功效 径流水质控制功效其他效益,拟建区域降雨 径流控制目标,拟建区域投 资预算,LID-BMPs方案初选,LID-BMPs适用区域特征,土壤条件 地下水特征 地形地势汇水区性质,位置特点空间需求,LID-BMPs成本投 入 固定投资 管理维护,系统性能,国外城市降雨 径流管理导则,国外数据库信 息提取总结,国内LID-BMPs 措施应用实践 经验国内外行业

5、专 家意见与评分,BMPs措施经济 技术特征分析,2,3,4指标归一整合,1建立比选框架识别比选指标,体系建立,Development the LID-BMPs selection system,位置特点,空间需求,土壤条件,地下水特征,地形地势,汇水区性质,土地利用类型,污染负荷强度,特殊要求,土壤类型,地下水水位,坡度,服务面积,不透水率,占地面积,LID-BMPs适用区域特征,Index decomposition of selection system,ij,xij Min(xij),r,i 1,2,.12,Max(xij)Min(xij),17,Ii fij rij,i 1,2,.1

6、2j1,Index assignment and software,Jia Haifeng,Lu Yuwen,Yu Shaw L.,and Chen Yurong.Planning of LID-BMPs for urban runoff control:The case of Bei jing Olympic Village.Separation and Purification Technology,2012,84:112-119.JIA Haifeng,YAO Hairong,TANG Ying,YU Shaw L,Richard Field;Anthony N.Tafuri.LID-B

7、MPs planning for urban runoff control and the case study in China.Journal of Environmental Management.2015，149:65-76.,03.LID-BMPs链优化布局.Planning and optimization of LID-BMPs links,GIS模拟模型优化模型SUSTAIN、BMPDSSSWMM优化模型ArcGIS,Technical route and tools of planning,优化模块单目标优化多目标优化层次分析,ArcGIS平台界面,BMPs降雨径流控制模拟

8、用地产,流模块,BMPs模 拟模块,径流输 送模块,可变量与控制目标,成本数据库,输入文件,后处理模块方案输出,反馈 调整,Introduction of SUSTAIN Model,04.案例剖析,JIA Haifeng,WANG Xiangwen,TI Chaopu,ZHAI Yanyun,FIELD Richard,TAFURI Anthony N.and YU Shaw L.F ield Monitoring of an LID-BMP Treatment Train System in China,Environmental Monitoring and Assessment.201

9、5,187(6):373.DOI:10.1007/s10661-015-4595-2,Cases analysis降雨径流LID-BMPs链效能监测 Performance monitoring of LID-BMPs links集总式LID-BMPs链布局优化研究Planning and optimized of integrating LID-BMPs links,LID-BMPs链示范工程 LID-BMPs links pilot project2011年在广东省环境保护职业学院（佛山），针对汇水区的划分与降雨径流控制管理目标，分别设计了植被草沟、植生滞留槽、渗透洼地、雨水湿 地和缓冲草

10、带5种不同的LID-BMPs，形成一个链。,BMPs整体设计,Cases analysis,17,BMPs观测点位,采样点6,降雨径流观测 Monitoring of rainfall and runoff工程建设与2011年12月开始，于2012年4月底完成水质监测指标：pH,COD,NH3-N,TSS,TN,TP,Cu,Zn.2012-2013，监测了19场降雨,其中10场降雨LID-BMPs设施有出流,Cases analysis,不同LID-BMP降雨径流的控制效果,Cases analysis,单体LID-BMPs径流量控制Runoff performance of single L

11、ID-BMPs(Bioretention)2012年5.27进水与出水径流比较,10 May 2017,19,0,10,30,40,706050403020100,concentration(mg/L),20t(min),COD TSS,0,10,30,40,0.0750.0700.0650.0600.0550.0500.0450.0400.0350.0300.0250.020,concentration(mg/L),20t(min),TPZn,0,1.81.71.61.51.41.31.21.11.00.90.80.70.60.5,concentration(mg/L),3,TN NH-N,

12、Cu,30,40,8.07.87.67.47.27.06.86.6,value,pH,1020Pollut(tmioinn),304001020concentrations of inflow to the bioretentito(mninc)ell for the May 20,2012 storm,Cases analysis,Pollutant removal performance of single LID-BMPs(Bioretention),20,NH3-N,TN,Zn 和 Cu去除效果很好;COD去除效果中等;TSS,TP负值.2013 去除效果明显好于2012,特别TSS从

13、负到正；说明植生滞留设施需要稳定期.,Overall removal efficiency for bioretention cell,Cases analysis,0,20,40,60,80,100,TN,NH-N3,COD,TSS,TP,Removal rate/%,74%,73.5%,18.5%,34.9%,95.3%,NH3-N,TN,TP很好,Cases analysis,LID-BMPs链的总处理效率Total performance of LID-BMPs links,Mao Xuhui,Jia Haifeng,YU Shaw L.Assessing the ecological

14、 benefits of aggregate LID-BMPs through modelling.Ecological Modelling,DOI:10.1016/j.ecolmodel.2016.10.018,04.案例剖析,Cases analysis降雨径流LID-BMPs链效能监测 Performance monitoring of LID-BMPs links集总式LID-BMPs链布局优化研究Planning and optimized of integrating LID-BMPs links,问题的提出我国城市降雨径流控制研究起步较晚，完成的工程设施较少规划、设计参考发达国家

15、数据，缺 少本地的数据支持有少量场地尺度的规划模拟，缺少针对大的区域尺度的规划方法研究目标我国LID-BMPs数据收集整理城市降雨径流模型参数本地化区域尺度LID-BMPs控制规划模拟广东佛山新城重点开发区，总面积29.5 km2,Cases analysis,技术路线图,集总式LID-BMPs方案设计及优选,SUSTAIN模型建立,研究区域LID-BMPs控制规划模拟,开发后基础情景分析,LID-BMPs控制方案优化及评估,文献调研,LID-BMPs类型地点尺寸效能成本参数设置,规划控制目标,LID-BMPs情景分析,研究区域基础资料处理土地利用规划排水规划,气象土壤地理数据输入 汇水区划分

16、,高程,Cases analysis,研究区域基础资料处理土地利用重分类外部径流时间序列分别对应城市绿地、其他透水面、建筑物和其他不透水面外部径流时间序列说明,01）,不同土地利用类型绿地率、建筑密度城市用地分类与规划建设用地标准GB50137-20佛山市城市规划管理技术规定（2011修订版）城市居住区规划设计规范GB50180-93（2002版佛山市绿化管理规定,土地利用重分类,Cases analysis,1 Shoemaker L,Riverson J,Alvi K,et al.SUSTAINa f ramework for placement of best management practices in urban watersheds to protect water qualityR.EPA/600/R-09/095,US EPA,2009.,研究区域汇水区划分,汇水区划分依据土地利用重分类、排水概化：4个大的汇水片区，47个子汇水区研究区域子汇水区面积分布统计,Cases analysis,生态控制型针对区域本身的绿地和水系等透水面进行设计 依托绿地建造生物滞留设施和植