一种基于初雨收集调蓄的城市雨水管网面源污染截取时效的潜力评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于初雨收集调蓄的城市雨水管网面源污染截取时效的潜力评价方法，先根据管道水力传输效能、管网混接强度、管道淤积强度、集水区下垫面特征、泵站及运行水平和截流调蓄能力这6个方面的特点及影响因素，选取了17个指标，构建了基于初雨收集调蓄的城市雨水管网面源污染截取时效潜力指数的评价体系；再运用物元可拓

【技术实现步骤摘要】
一种基于初雨收集调蓄的城市雨水管网面源污染截取时效的潜力评价方法


[0001]本专利技术涉及城市环境规划、洪涝灾害防治和给水排水
，尤其是涉及一种基于初雨收集调蓄的城市雨水管网面源污染截取时效的潜力评价方法。

技术介绍

[0002]随着点源污染控制的不断完善和城市化进程的快速发展，城市面源污染所占比例日益提高，已成为城市水环境的主要污染源之一。降雨是城市面源污染形成的动力因素，而降雨形成的径流是面源污染物迁移的载体，因而狭义上的城市面源污染即指城市雨水径流污染。城市雨水径流中的污染物主要来自于雨水对城市下垫面的冲刷和排水管网运输过程中的沉积物质，污染物质随雨水径流进入受纳水体，导致水环境质量严重恶化。随着降雨径流污染物占进入城市水环境污染物的比例逐渐增加，对排水系统出流的截污工程也愈发紧迫。在推进截污工程的同时，对其截流效率进行科学合理地评估是必不可少的一项工作。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种基于初雨收集调蓄的城市雨水管网面源污染截取时效的潜力评价方法，提出截污时效这一概念，并构建以截取时效为评价目标的评价指标体系，以期对雨水管网面源污染截取时效进行全面评价。
[0004]本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种基于初雨收集调蓄的城市雨水管网面源污染截取时效的潜力评价方法，包括以下步骤：
[0006]S1、采集城市雨水管网的与管道水力传输效能、管网混接强度、管道淤积强度、集水区下垫面特征、泵站及运行水平、截流调蓄能力这6个方面有关的原始数据；
[0007]S2、以截取时效作为评价目标，建立潜力指标体系；所述潜力指标体系包括6项一级指标：
[0008](1)管道水力传输效能；
[0009](2)管网混接强度；
[0010](3)管道淤积强度；
[0011](4)集水区下垫面特征；
[0012](5)泵站及运行水平；
[0013](6)截流调蓄能力；
[0014]每项一级指标分别包括若干项二级指标；所述二级指标即为步骤S1中的原始数据；
[0015]S3、将层次分析法与物元可拓法结合，建立物元可拓
‑
层次分析综合评价模型，并用来评价潜力指标体系；所述物元可拓
‑
层次分析综合评价模型的建立包括以下步骤：
[0016]S31、采用层次分析法建立包括目标层、准则层和指标层在内的目标树；所述目标
层为截取时效，所述准则层为潜力指标体系的一级指标，所述指标层为潜力指标体系的二级指标；
[0017]S32、计算二级指标在潜力指标体系中的权重；所有二级指标的权重之和为1；
[0018]S33、选择二级指标作为物元可拓评价因子，根据二级指标的极值范围或行业标准规定，从高到低划分为5个评价等级：V、IV、III、II、I，所有二级指标在5个评价等级对应的数值范围即为潜力评价指标分级表；
[0019]S34、对5个评价等级执行区间标准化的操作，使得每个评价等级的数值区间隶属于[0,1]的区间，结果如下：
[0020]V级的数值区间为[0.8,1]；
[0021]IV级的数值区间为[0.6,0.8]；
[0022]III级的数值区间为[0.4,0.6]；
[0023]II级的数值区间为[0.2,0.4]；
[0024]I级的数值区间为[0,0.2]；
[0025]S35、根据步骤S1的原始数据，得到每个二级指标的评价等级；根据每个二级指标的原始数据和评价等级，得到该二级指标在对应的数值区间内的标准化取值；所述标准化取值隶属于[0,1]的区间；
[0026]S36、根据每个二级指标的标准化取值，计算该二级指标与5个评价等级的数值区间的关联度值；每个二级指标都有5个关联度值；
[0027]S37、将每个二级指标的5个关联度值乘以其权重，每个二级指标得到5个综合关联度值，N个二级指标的综合关联度值组合成N行5列的综合关联度矩阵；将每个一级指标对应的二级指标综合关联度求和，得到该一级指标的5个综合关联度值；对矩阵每一列求和，得到评价目标的综合关联度值；
[0028]S38、将每个评价等级的综合关联度归一化处理，将综合关联度转换为百分制的潜力指数，得到评价目标和一级指标的潜力等级，并将潜力等级用于初期雨水调蓄工程建设规划建设前期的开发潜力预判。
[0029]进一步的，所述截取时效是指：在某一强度的降雨条件下，一定时间段内，雨水管网截取的污染物量达到污染物总量的目标比例，或是出流污染物浓度开始明显下降，出现拐点现象。
[0030]进一步的，步骤S1的原始数据如下：
[0031](1)管网最大流行时间；所述管网最大流行时间是指在某一降雨条件下，径流从最远片区到管网末端的传输时间；
[0032](2)雨水干管平均流速；所述雨水干管平均流速是指在某一降雨条件下，管网末端从开始出流到累积出流量达10mm这一时间段内，雨水干管运行的平均流速；
[0033](3)单位长度管网隐患点数量；所述单位长度管网隐患点数量是指管道断头点、逆坡点及管径衔接不当点的总数与管网长度的比值；
[0034](4)集水区雨污混接密度；所述集水区雨污混接密度是指范围内混接点的数量在总的接点数量的比重；
[0035](5)雨污混接类型；所述雨污混接类型是指指在管网汇水区域内，包含的混接污水类型；
[0036](6)旱流污水截流率；所述旱流污水截流率是指雨水管道末端的旱流污水截流设施规模与混接污水量的比值；
[0037](7)管道现状淤积率；所述管道现状淤积率是指调研时沉积量超过20％的管段占比；
[0038](8)雨水管网养护频率；所述雨水管网养护频率是指养护单位对排水管网和雨水泵站的清淤频次；
[0039](9)低于不淤流速的管段比；所述低于不淤流速的管段比是指某一降雨条件下，降雨时平均流速低于不淤流速的管段数与总管段的比值；
[0040](10)下垫面产流强度：所述下垫面产流强度是指径流深度降水深度的比值，即径流系数；
[0041](11)区域污染物沉降指数；所述区域污染物沉降指数是指日均沉降在区域下垫面的颗粒态污染物量；
[0042](12)雨水泵站运行特征；所述雨水泵站运行特征是定性指标，包括泵站维护频率、雨水泵站运行与截流调蓄方案的匹配状况、以及泵站位置特点；
[0043](13)管道平均服务年限；所述管道平均服务年限是指雨水管网中管道已服务年数的算术平均值；
[0044](14)排水系统智慧化水平；所述排水系统智慧化水平是定性指标，定性指标，用于描述排水系统数据平台的建设及调度方式；
[0045](15)单位服务面积调蓄容积；所述单位服务面积调蓄容积是指场次降雨条件下，截流总管所截流的径流总量与场次降雨径流总量的比值；
[0046](16)场次降雨径流截流率；所述场次降雨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于初雨收集调蓄的城市雨水管网面源污染截取时效的潜力评价方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采集城市雨水管网的与管道水力传输效能、管网混接强度、管道淤积强度、集水区下垫面特征、泵站及运行水平、截流调蓄能力这6个方面有关的原始数据；S2、以截取时效作为评价目标，建立潜力指标体系；所述潜力指标体系包括6项一级指标：(1)管道水力传输效能；(2)管网混接强度；(3)管道淤积强度；(4)集水区下垫面特征；(5)泵站及运行水平；(6)截流调蓄能力；每项一级指标分别包括若干项二级指标；所述二级指标即为步骤S1中的原始数据；S3、将层次分析法与物元可拓法结合，建立物元可拓
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层次分析综合评价模型，并用来评价潜力指标体系；所述物元可拓
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层次分析综合评价模型的建立包括以下步骤：S31、采用层次分析法建立包括目标层、准则层和指标层在内的目标树；所述目标层为截取时效，所述准则层为潜力指标体系的一级指标，所述指标层为潜力指标体系的二级指标；S32、计算二级指标在潜力指标体系中的权重；所有二级指标的权重之和为1；S33、选择二级指标作为物元可拓评价因子，根据二级指标的极值范围或行业标准规定，从高到低划分为5个评价等级：V、IV、III、II、I，所有二级指标在5个评价等级对应的数值范围即为潜力评价指标分级表；S34、对5个评价等级执行区间标准化的操作，使得每个评价等级的数值区间隶属于[0,1]的区间，结果如下：V级的数值区间为[0.8,1]；IV级的数值区间为[0.6,0.8]；III级的数值区间为[0.4,0.6]；II级的数值区间为[0.2,0.4]；I级的数值区间为[0,0.2]；S35、根据步骤S1的原始数据，得到每个二级指标的评价等级；根据每个二级指标的原始数据和评价等级，得到该二级指标在对应的数值区间内的标准化取值；所述标准化取值隶属于[0,1]的区间；S36、根据每个二级指标的标准化取值，计算该二级指标与5个评价等级的数值区间的关联度值；每个二级指标都有5个关联度值；S37、将每个二级指标的5个关联度值乘以其权重，每个二级指标得到5个综合关联度值，N个二级指标的综合关联度值组合成N行5列的综合关联度矩阵；将每个一级指标对应的二级指标综合关联度求和，得到该一级指标的5个综合关联度值；对矩阵每一列求和，得到评价目标的综合关联度值；S38、将每个评价等级的综合关联度归一化处理，将综合关联度转换为百分制的潜力指
数，得到评价目标和一级指标的潜力等级，并将潜力等级用于初期雨水调蓄工程建设规划建设前期的开发潜力预判。2.根据权利要求1所述的一种基于初雨收集调蓄的城市雨水管网面源污染截取时效的潜力评价方法，其特征在于：所述截取时效是指：在某一强度的降雨条件下，一定时间段内，雨水管网截取的污染物量达到污染物总量的目标比例，或是出流污染物浓度开始明显下降，出现拐点现象。3.根据权利要求2所述的一种基于初雨收集调蓄的城市雨水管网面源污染截取时效的潜力评价方法，其特征在于，步骤S1的原始数据如下：(1)管网最大流行时间；所述管网最大流行时间是指在某一降雨条件下，径流从最远片区到管网末端的传输时间；(2)雨水干管平均流速；所述雨水干管平均流速是指在某一降雨条件下，管网末端从开始出流到累积出流量达10mm这一时间段内，雨水干管运行的平均流速；(3)单位长度管网隐患点数量；所述单位长度管网隐患点数量是指管道断头点、逆坡点及管径衔接不当点的总数与管网长度的比值；(4)集水区雨污混接密度；所述集水区雨污混接密度是指范围内混接点的数量在总的接点数量的比重；(5)雨污混接类型；所述雨污混接类型是指指在管网汇水区域内，包含的混接污水类型；(6)旱流污水截流率；所述旱流污水截流率是指雨水管道末端的旱流污水截流设施规模与混接污水量的比值；(7)管道现状淤积率；所述管道现状淤积率是指调研时沉积量超过20％的管段占比；(8)雨水管网养护频率；所述雨水管网养护频率是指养护单位对排水管网和雨水泵站的清淤频次；(9)低于不淤流速的管段比；所述低于不淤流速的管段比是指某一降雨条件下，降雨时平均流速低于不淤流速的管段数与总管段的比值；(10)下垫面产流强度：所述下垫面产流强度是指径流深度降水深度的比值，即径流系数；(11)区域污染物沉降指数；所述区域污染物沉降指数是指日均沉降在区域下垫面的颗粒态污染物量；(12)雨水泵站运行特征；所述雨水泵站运行特征是定性指标，包括泵站维护频率、雨水泵站运行与截流调蓄方案的匹配状况、以及泵站位置特点；(13)管道平均服务年限；所述管道平均服务年限是指雨水管网中管道已服务年数的算术平均值；(14)排水系统智慧化水平；所述排水系统智慧化水平是定性指标，定性指标，用于描述排水系统数据平台的建设及调度方式；(15)单位服务面积调蓄容积；所述单位服务面积调蓄容积是指...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐竟成，顾韫辉，罗彪，黄菊文，李光明，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：