基于初期雨水建模分析与截留调控的雨水系统多目标优化研究

The hydraulic and water quality variation process of rainwater runoff is studied deeply. According to different ground conditions, the erosion and transport law of pollutants in rainfall runoff is investigated. Then the city rainfall runoff model is established, and the parameters of accumulation and erosion process are optimized by sensitivity analysis. On the basis of equivalent simplification and compensation in the distribution network, the gradual and unsteady flow hydraulic model is developed using the kinematic wave and dynamic wave method, combined with the pollutants accumulation and erosion model of rainwater runoff. Besides the water quality change calculation model of main pollutants is established under the condition that the pollutants attenuation is simplified. On this basis, the characteristics of water quantity and quality change in pipe downstream outlet and intercepting well are analyzed on different rainfall intensity and recurrence period conditions. The water quantity and quality change law and pollution duration of initial rainwater are researched and the actual measurement and calibration are done. And then the relationship between hydraulic and water quality characteristics of initial rainwater and the design of pipe diameter, pipe, slope, etc is explored. The pollution control and drainage effect of initial rainwater interception and storage are analyzed.In the economy, runoff pollution control and network transmission capacity as the goal, a multi-objective optimization model of storm-water system is developed. The optimal construction of storm-water system is solved and the subject is redeveloped by the multi-goal intelligent evolutionary algorithm.

深入研究雨水径流水力及水质变化过程，针对不同地面条件探讨降雨径流污染物的冲刷及输移规律，建立城市降雨径流模型并通过灵敏度分析进行累积和冲刷过程参数优化，在管网进行等效简化与补偿的基础上，结合雨水径流污染物累积冲刷模型，采用运动波和动力波方法建立管道渐变非恒定流管网水力模型，并在简化污染物衰减条件下建立主要污染物的管网水质变化计算模型。在此基础上，分析不同暴雨强度及重现期条件下，管网下游排水口及截流井的水量及水质变化特点，研究初期雨水量和水质的变化规律、污染历时并进行实测率定，进而探讨初期雨水水力、水质特性与设计管径、管材、坡度等的相关性，分析初期雨水截流与调蓄等的污染控制和排涝作用。以经济性、径流污染控制及管网输送能力为目标建立多目标雨水系统优化模型，采用多目标智能进化算法，探索解决雨水系统优化建设及改建课题。

搜集我国雨水现状及历史运行数据，选取胶州市新城区、老城区以及青岛市中心区域、沿海城区为典型区域，针对实际地表及降雨特征，通过基础数据调研与实测相结合，完成概化汇水区域的修正和管网单元简化补偿， 通过资料分析和实测，研究各类地表条件（内河排水系统和沿海排水系统）的透水、渗水性能，结合雨水径流污染物累积冲刷模型，采用动力波及运动波方法进行径流模型的建立和率定，分别构建了分流制雨水系统和合流制排水系统的降雨径流和排放模型， 针对主要控制污染建立雨水管网污染物输送水力水质计算模型并进行工况模拟，与实际吻合良好。.针对初期雨水污染等问题展开截流控制研究，分析了主要控制污染物不同重现期排水口污染物浓度变化规律，通过污染物变化规律分析，定量分析雨水管网截流控制措施、调蓄池削减溢流及污染物稀释缓冲作用并进行实测率定，进而针对初期雨水污染特征和变化规律，模拟分析雨水水质变化规律及调蓄池和管网的纳污能力，研发初期雨水截流技术，并提出源头至末端的过程控制措施，进而研发了弃流设施及参数选择方法，并进行了全过程控制措施效益评估。.针对初期雨水存在的污染问题及雨水系统的截流控制需求，探讨建立了以经济性、径流污染控制及管网输送技术要求为目标的多目标雨水系统优化模型，针对研究目标的复杂非线性特征，采用基于多目标智能进化算法的求解方法，并通过模拟模块的调用实现水力及水质指标的求解；以典型区域为为实例，针对初期雨水污染控制措施，展开优化研究，提出优化控制方案，圆满完成了研究任务。.课题研发构建的分流制及合流制典型区域雨水模拟模型及率定技术、初期雨水污染的过程控制方法及弃流技术、基于初期雨水截流控制的多目标优化模型具有理论及实际价值，科学意义明显，由于课题组紧密结合我国不同类型典型区域展开研究，研究成果具有明显的推广价值，应用前景广阔。