珠江三角洲地区海绵城市蓝绿海绵体空间布局优化技术研究

Sponge city construction, being friends with water, and regarding the rain as resources, these have significant meaning for urban flood control and disaster reduction, water resources crisis mitigation, water quality purification, and ecological environment compensation. It is urgent to carry out spatial layout optimization technology research on blue and green sponge of sponge city for national and regional development. It has important theoretical significance and practical application value, but the research needs to be further deepened. In order to understand the key research questions, this study intends to carry out multi-year tests to establish database about low impact development (LID) , taking the pilot area of the national sponge city in the Pearl River Delta region as study area. Then, a distributed urban rainfall flood model will be constructed, which is suitable for the evaluation of sponge city, based on GIS technology. And a optimal allocation model of LID facility will be established, which is based on decision maker and multi-objective. Sponge type and scale will be optimized though comparison and techno-economic analysis of blue sponge multi-combination scheme, using the above two models. Finally, a spatial layout optimization scheme of blue green sponge will be obtained. The scheme will implement the joint deployment of city natural rivers and lakes, and LID measures. This will provide a theoretical basis and technical support for city flood control and drainage, sponge city planning design and management.

建设海绵城市，与水为友，将雨水视为资源进行调蓄利用，对于城市防洪减灾、缓解水资源危机、净化水质和补偿生态环境等方面都具有重大意义。因而利用城市雨洪模型开展海绵城市蓝绿海绵体的空间布局优化技术研究，既是本学科的发展前沿，又能满足国家及区域发展战略需求，具有重要的理论意义与实际应用价值，但这方面的研究还有待进一步深化。本课题拟以珠三角海绵城市试点区域为研究区，开展为期多年的观测试验，建立低影响开发(LID)研究专题数据库；进而构建适宜于研究区海绵城市考核评估的分布式立体化城市雨洪模型，模拟蓝绿海绵体的海绵性；并建立基于决策主体和多目标的LID设施空间优化布局模型，优化配置LID的选型及其规模；通过以上两个模型对不同布局方案的反复模拟，经多组合方案比选和技术经济分析，最终得到蓝绿海绵体的空间布局优化方案，实现城市河湖水系与LID措施的联合调配，为海绵城市规划设计与管理提供理论依据与技术支撑。

建设海绵城市，与水为友，将雨水视为资源进行调蓄利用，对于城市防洪减灾、缓解水资源危机、净化水质和补偿生态环境等方面都具有重大意义。因而利用城市雨洪模型开展海绵城市蓝绿海绵体的空间布局优化技术研究，既是本学科的发展前沿，又能满足国家及区域发展战略需求，具有重要的理论意义与实际应用价值，但这方面的研究还有待进一步深化。本项目以珠三角海绵城市试点区域为研究区，通过查阅相关研究文献资料，制定了详细的研究工作路线图；收集了广州以及珠海海绵城市试点建设区近20年气象、水文、社会经济资料，以及管网、土地利用、地形等基础资料，开展了多年的连续观测试验，构建了研究区绿色（LID设施）、灰色（排水管网）与蓝色海绵体空间布局研究专题数据库；以海绵试点区为例，基于TELEMAC-2D和SWMM构建了TSWM模型，该模型适宜于研究区海绵城市海绵性模拟的分布式立体化城市雨洪模拟；耦合该分布式雨洪模型与GDE3优化算法，探讨了子汇水区划分尺度对LID优化布局的影响，探究了灰色和绿色（低影响开发设施）基础设施对城市防洪排涝的协同作用；结合雨洪模型与多目标优化算法，通过蓝绿海绵体多组合方案比选和技术经济分析，获取了研究区最具成本-效益的灰绿蓝海绵体优化布局方案。本项目发表高质量论文27篇，其中SCI检索期刊论文19篇(包括国际TOP期刊论文8篇)，中文EI检索期刊论文6篇，中文核心期刊论文2篇；申请中国发明专利6项，授权1项；作会议报告8人次，其中国际会议特邀报告2人次；获批软件著作权4项；其中部分成果荣获中国风景园林学会科技进步三等奖；项目主持人王兆礼教授入选了第五批国家万人计划青年拔尖人才(2020年)；培养博士1名，出站博士后1名，硕士4名。本项目达到了预期的研究目标，超额完成了计划书确定的考核指标，初步建立了变化环境下珠江三角洲地区海绵城市蓝绿海绵体空间布局优化理论与技术体系，可为城市防洪排涝、海绵城市规划设计与管理等供理论依据与技术支撑。