基于NSGA-Ⅱ算法的海绵城市LID设施布设比例优化

摘要

为分析城市小流域雨洪特性、探索低影响开发设施(LIDs)布局的优化方法,以西安市沣西新城海绵城市建设试点区域为研究对象开展了定量分析。首先,基于暴雨洪水管理模型(SWMM)模拟计算了不同降雨重现期下城市传统开发(TD)和低影响开发(LID)两种模式的雨洪过程。其次,基于基础规划数据,对部分子汇水区采用多元回归法建立了LIDs布设比例与径流总量及建设成本之间的代理函数。最后,以最低成本削减最多洪量为目标,采用非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)对代理模型进行了求解。结果表明:LID模式下的径流总量削减率为43.9%~50.1%,洪峰削减率为32.3%~39.1%,削峰减洪效果明显;但随着重现期的增加,洪峰和洪量的削减率均有所降低;验证了SWMM与NSGA-Ⅱ结合进行优化计算的有效性,获得了研究区3种LID设施(雨水花园、透水铺装、绿色屋顶)的最佳布设比例。研究成果可为城市内涝机理探索和海绵城市雨洪精细化管理提供城市水文学依据。