本發(fā)明涉及雨水工程規(guī)劃技術領域，尤其涉及一種基于內(nèi)澇風險評估的雨水低影響開發(fā)規(guī)劃方法。

背景技術：

目前，國內(nèi)外對于低沖擊開發(fā)的控制目標有不同的規(guī)定，主要包含對年徑流總量、降雨總量和綜合徑流系數(shù)的控制等。關于雨水低影響開發(fā)規(guī)劃方法，中國專利文201510563320.2公開了雨水低影響開發(fā)的規(guī)劃方法和裝置，其主要是通過對規(guī)劃區(qū)加入雨水設置以改變地塊的年雨水徑流系數(shù)和規(guī)劃區(qū)內(nèi)的徑流峰值以實現(xiàn)雨水低影響開發(fā)規(guī)劃，其過程繁瑣且花費大量的成本和人力物力，并且沒有對規(guī)劃區(qū)進行任何的區(qū)塊布設規(guī)劃和風險評估。

而缺乏對規(guī)劃區(qū)進行區(qū)塊布設規(guī)劃和風險評估等措施，即規(guī)劃過程沒有或較少參考研究區(qū)用地性質(zhì)、水文條件、開發(fā)強度規(guī)范、下墊面條件和內(nèi)澇空間風險等相關指標，從而缺乏對低影響開發(fā)雨水設施布設優(yōu)先級的描述，在實施過程中極易造成“城市群規(guī)劃、群布設”的盲目建設問題，導致效率低下或資源浪費。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是為了克服現(xiàn)有技術中沒有依據(jù)城市實際的地域水文條件、下墊面性質(zhì)、可利用空間、開發(fā)強度規(guī)范和內(nèi)澇空間風險等指標來布設低影響開發(fā)雨水設施的規(guī)劃問題，改善在實施過程中極易造成“城市群規(guī)劃、群布設”的盲目建設問題，為城市范圍內(nèi)的LID實施提供有效的布設指導。

一種基于內(nèi)澇風險評估的雨水低影響開發(fā)規(guī)劃方法，包括如下步驟：

S1：快速評估規(guī)劃區(qū)的內(nèi)澇風險；

S2：根據(jù)規(guī)劃區(qū)的地域水文特征、下墊面性質(zhì)、可利用空間、城市規(guī)劃方案、開發(fā)強度規(guī)范和內(nèi)澇風險確定規(guī)劃區(qū)的優(yōu)先級效用函數(shù)方程，確定規(guī)劃區(qū)的低沖擊開發(fā)布設優(yōu)先級，進而對低沖擊布設的適宜性進行排序和評判；

S3：根據(jù)所述低影響開發(fā)優(yōu)先等級將規(guī)劃區(qū)分為若干單元區(qū)塊，將規(guī)劃區(qū)徑流系數(shù)控制的總目標分派至各所述單元區(qū)塊，直至各單元區(qū)塊加權(quán)核算確定的總徑流系數(shù)滿足規(guī)劃區(qū)徑流系數(shù)控制的總目標；

S4：繪制規(guī)劃區(qū)徑流系數(shù)控制空間布局圖，為低沖擊開發(fā)規(guī)劃提供決策支持。

優(yōu)選的，步驟S1中包括：

S11、采用柵格水文建模法，通過地理信息系統(tǒng)操作平臺，采用柵格結(jié)構(gòu)和矢量化數(shù)據(jù)，對數(shù)字高程模型進行規(guī)劃區(qū)的地表流向分析和流域識別；

S12、在地理信息系統(tǒng)中采用簡化的方法模擬規(guī)劃區(qū)的水文特征，從而對規(guī)劃區(qū)的內(nèi)澇致災因子進行危險性分析；

S13、采用初級地理信息系統(tǒng)或電子地圖數(shù)據(jù)對規(guī)劃區(qū)的主要承載體進行脆弱性等級分析；

S14、結(jié)合所述危險性分析和所述脆弱性等級分析雙重指標，進行空間暴露分析，計算規(guī)劃區(qū)的內(nèi)澇風險等級圖，識別規(guī)劃區(qū)內(nèi)澇災害嚴重、易發(fā)的地區(qū)，完成快速評估規(guī)劃區(qū)的內(nèi)澇風險。

優(yōu)選的，步驟S4中，還包括依據(jù)不同所述低沖擊開發(fā)的功能性和控制指標，完成對規(guī)劃區(qū)具體實施措施的規(guī)劃和設定。

優(yōu)選的，所述水文特征包括徑流通路、城市低洼易澇點中的一項或兩項；所述電子地圖數(shù)據(jù)包括用地類型、用地等級和用地空間分布中的一項或多項；所述承載體包括居民區(qū)、公共建筑、工業(yè)區(qū)、交通設施和商業(yè)區(qū)中的一項或多項。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明基于內(nèi)澇風險指標分析的規(guī)劃方案旨在提高城市低沖擊布設規(guī)劃的科學性和有效性，以低沖擊開發(fā)控制總目標為依據(jù)，綜合多重影響屬性，完成對低影響開發(fā)布設優(yōu)先度的評價，達到突出重點、因地制宜的原則，使得城市規(guī)劃更合理，從而節(jié)約了市政的投資。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第二實施例一種基于內(nèi)澇風險評估的雨水低影響開發(fā)規(guī)劃方法的流程圖。

圖2為本發(fā)明第二實施例規(guī)劃區(qū)致災因子危險性和承載體脆弱性的輸入數(shù)據(jù)及評估結(jié)果圖。

圖3為本發(fā)明第二實施例規(guī)劃區(qū)中計算獲得的內(nèi)澇風險等級和現(xiàn)狀內(nèi)澇點示意圖。

圖4a為本發(fā)明第二實施例在綜合考量內(nèi)澇風險指標、現(xiàn)有用地類型、可利用空間以及城市規(guī)劃的基礎上，依據(jù)徑流控制總目標和不同規(guī)劃用地的徑流系數(shù)指標，在各子區(qū)塊分派的低沖擊建議控制值示意圖。

圖4b為本發(fā)明第二實施例在建議方案的基礎上，在規(guī)劃區(qū)的公園綠地布局規(guī)劃中，針對綜合公園、專類公園、社區(qū)公園等不同類型公園綠地，提出雨水花園、植被草溝、滯留塘、滯留池的建設建議示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術方案。

一種基于內(nèi)澇風險評估的雨水低影響開發(fā)規(guī)劃方法，包括如下步驟：

S1：快速評估規(guī)劃區(qū)的內(nèi)澇風險；

S2：根據(jù)規(guī)劃區(qū)的地域水文特征、下墊面性質(zhì)、可利用空間、城市規(guī)劃方案、開發(fā)強度規(guī)范和內(nèi)澇風險確定規(guī)劃區(qū)的優(yōu)先級效用函數(shù)方程，確定規(guī)劃區(qū)的低沖擊開發(fā)布設優(yōu)先級，進而對低沖擊布設的適宜性進行排序和評判；

S3：根據(jù)所述低影響開發(fā)優(yōu)先等級將規(guī)劃區(qū)分為若干單元區(qū)塊，將規(guī)劃區(qū)徑流系數(shù)控制的總目標分派至各所述單元區(qū)塊，直至各單元區(qū)塊加權(quán)核算確定的總徑流系數(shù)滿足規(guī)劃區(qū)徑流系數(shù)控制的總目標；

S4：繪制規(guī)劃區(qū)徑流系數(shù)控制空間布局圖，為低沖擊開發(fā)規(guī)劃提供決策支持。

優(yōu)選的，步驟S1中包括：

S11、采用柵格水文建模法，通過地理信息系統(tǒng)操作平臺，采用柵格結(jié)構(gòu)和矢量化數(shù)據(jù)，對數(shù)字高程模型進行規(guī)劃區(qū)的地表流向分析和流域識別；

S12、在地理信息系統(tǒng)中采用簡化的方法模擬規(guī)劃區(qū)的水文特征，從而對規(guī)劃區(qū)的內(nèi)澇致災因子進行危險性分析；

S13、采用初級地理信息系統(tǒng)或電子地圖數(shù)據(jù)對規(guī)劃區(qū)的主要承載體進行脆弱性等級分析；

S14、結(jié)合所述危險性分析和所述脆弱性等級分析雙重指標，進行空間暴露分析，計算規(guī)劃區(qū)的內(nèi)澇風險等級圖，識別規(guī)劃區(qū)內(nèi)澇災害嚴重、易發(fā)的地區(qū)，完成快速評估規(guī)劃區(qū)的內(nèi)澇風險。

優(yōu)選的，步驟S4中，還包括依據(jù)不同所述低沖擊開發(fā)的功能性和控制指標，完成對規(guī)劃區(qū)具體實施措施的規(guī)劃和設定。

優(yōu)選的，所述水文特征包括徑流通路、城市低洼易澇點中的一項或兩項；所述電子地圖數(shù)據(jù)包括用地類型、用地等級和用地空間分布中的一項或多項；所述承載體包括居民區(qū)、公共建筑、工業(yè)區(qū)、交通設施和商業(yè)區(qū)中的一項或多項。

本發(fā)明技術方案和原理包含兩個主體模塊：規(guī)劃區(qū)內(nèi)澇風險快速評估模塊和低沖擊開發(fā)布設優(yōu)先級評估模塊。內(nèi)澇風險模塊主要依據(jù)規(guī)劃區(qū)域數(shù)字高程模型和用地信息，基于地理信息系統(tǒng)的空間水文分析和脆弱性分析法，快速評估在極端暴雨天氣條件下大尺度空間的內(nèi)澇風險；低沖擊開發(fā)布設優(yōu)先級評估模塊基于內(nèi)澇風險模塊得出的內(nèi)澇風險空間表征，綜合考慮城市實際的地域水文條件、下墊面性質(zhì)、可利用空間和城市規(guī)劃方案等多重布設條件，結(jié)合上述影響因素的重要性和權(quán)重分析，建立基于多重影響屬性的優(yōu)先級效用函數(shù)方程，確定規(guī)劃區(qū)子區(qū)塊的優(yōu)先度空間描述，用于對低沖擊布設的適宜性進行評判和排序。依據(jù)低開發(fā)控制目標和不同措施的控制指標描述，對研究區(qū)的總控制目標進行區(qū)塊分解，最終完成對區(qū)域布設優(yōu)先級以及目標子區(qū)塊控制量的細分。

實施例一

一種基于內(nèi)澇風險評估的雨水低影響開發(fā)規(guī)劃方法，包括如下步驟：

S1：快速評估規(guī)劃區(qū)的內(nèi)澇風險。具體為：采用GIS的柵格水文建模法快速評估規(guī)劃區(qū)的內(nèi)澇風險。

其具體步驟為：

①借助GIS操作平臺，采用柵格結(jié)構(gòu)和矢量化數(shù)據(jù)，對數(shù)字高程模型進行規(guī)劃區(qū)地表流向分析和流域識別。

②在GIS中采用簡化的方法近似模擬規(guī)劃區(qū)流域的水文特征，例如：徑流通路、城市低洼易澇點等，從而獲得對內(nèi)澇致災因子危險性的大致描述。

③規(guī)劃區(qū)承載體的脆弱性評估主要依據(jù)初級GIS或電子地圖數(shù)據(jù)，例如：用地類型和等級、空間分布等，對主要承載體，例如：居民區(qū)、公共建筑、工業(yè)區(qū)、交通設施、商業(yè)區(qū)等進行脆弱性等級描述。

最終結(jié)合規(guī)劃區(qū)危險性和脆弱性雙重指標，進行空間暴露分析，計算規(guī)劃區(qū)的內(nèi)澇風險等級圖，識別研究區(qū)內(nèi)澇災害嚴重、易發(fā)的地區(qū)。

S2：根據(jù)規(guī)劃區(qū)的地域水文特征、下墊面性質(zhì)、可利用空間、城市規(guī)劃方案、開發(fā)強度規(guī)范和內(nèi)澇風險確定規(guī)劃區(qū)的優(yōu)先級效用函數(shù)方程，確定規(guī)劃區(qū)的低沖擊開發(fā)布設優(yōu)先級，進而對低沖擊布設的適宜性進行排序和評判。

S3：根據(jù)所述低影響開發(fā)優(yōu)先等級將規(guī)劃區(qū)分為若干單元區(qū)塊，將規(guī)劃區(qū)徑流系數(shù)控制的總目標分派至各所述單元區(qū)塊，直至各單元區(qū)塊加權(quán)核算確定的總徑流系數(shù)滿足規(guī)劃區(qū)徑流系數(shù)控制的總目標；即:在LID優(yōu)先等級空間描述的基礎上，依據(jù)規(guī)劃區(qū)的用地性質(zhì)和開發(fā)強度規(guī)范，將研究區(qū)徑流系數(shù)控制的總目標分派至構(gòu)成規(guī)劃區(qū)的各單元區(qū)塊，直至各區(qū)塊加權(quán)核算確定的總徑流系數(shù)滿足規(guī)定的要求。具體包括如下步驟：(1)根據(jù)規(guī)劃區(qū)用地項目性質(zhì)、開發(fā)強度等指標，估算開發(fā)前、后各子區(qū)塊相對應的徑流系數(shù)及其徑流量差值。其中用地項目性質(zhì)、開發(fā)強度作為決策變量參數(shù)。(2)獲取規(guī)劃區(qū)的年徑流系數(shù)及規(guī)劃區(qū)徑流系數(shù)控制的總目標，規(guī)劃區(qū)所需消減的總控制量即作為多目標遺傳算法的目標函數(shù)。(3)多目標優(yōu)化方法約束條件為LID布設后該區(qū)的流量綜合徑流系數(shù)目標小于或等于預設值。(4)通過多目標優(yōu)化方法即可獲得一個相對優(yōu)化的結(jié)果。

S4：繪制規(guī)劃區(qū)徑流系數(shù)控制空間布局圖，為低沖擊開發(fā)規(guī)劃提供決策支持。同時，可依據(jù)不同低沖擊開發(fā)措施的功能性和控制指標，完成對規(guī)劃區(qū)具體實施措施的規(guī)劃和設定。

實施例二

一種基于內(nèi)澇風險評估的雨水低影響開發(fā)規(guī)劃方法，采用GIS的柵格水文建模法快速評估H規(guī)劃區(qū)的內(nèi)澇風險。該規(guī)劃區(qū)致災因子危險性和承載體脆弱性的輸入數(shù)據(jù)及評估結(jié)果見圖2，評估結(jié)果是通過對致災因子的危險性和承載體脆弱性的實際數(shù)值進行數(shù)據(jù)標準化或歸一化處理，從而獲得五個標準化等級的劃分。

1、計算獲得的內(nèi)澇風險等級見圖3a，用于展示該區(qū)內(nèi)澇高、中、低風險區(qū)的空間分布情況。內(nèi)澇風險等級高的區(qū)域代表其受到內(nèi)澇災害的可能性較高，且一旦受災，造成損失也較大。由風險圖可知，研究區(qū)在山體和水系區(qū)域的內(nèi)澇風險最低，風險主要集中在地勢較平坦、建筑較密集的區(qū)域(見圖中的內(nèi)圈標記)。

2、將H規(guī)劃區(qū)的綜合徑流系數(shù)目標分解至各子區(qū)塊；規(guī)劃區(qū)共劃分為24個子區(qū)塊，從低沖擊開發(fā)雨水綜合利用的角度，將子區(qū)塊的用地類型劃分為九小類，每一類的綜合徑流系數(shù)相同。雨水徑流的控制目標將依據(jù)規(guī)劃所需消減的總控制量，根據(jù)H規(guī)劃區(qū)用地項目性質(zhì)、開發(fā)強度等指標，估算開發(fā)前、后各子區(qū)塊相對應的徑流系數(shù)(具體見下表1)及其徑流量差值。H規(guī)劃區(qū)開發(fā)建設階段的綜合徑流系數(shù)為0.7，LID的應用是針對此開發(fā)階段提出的，要求LID布設后該區(qū)的流量綜合徑流系數(shù)目標小于或等于0.55。

表1：規(guī)劃區(qū)不同用地類型對應的雨水徑流系數(shù)

4、低沖擊布設需要依據(jù)風險等級設定低影響開發(fā)雨水設施布設的優(yōu)先級。圖4a展示了在綜合考量內(nèi)澇風險指標、現(xiàn)有用地類型、可利用空間以及城市規(guī)劃的基礎上，依據(jù)徑流控制總目標和不同規(guī)劃用地的徑流系數(shù)指標，在各子區(qū)塊分派的低沖擊建議控制值。

5、經(jīng)統(tǒng)計計算，規(guī)劃化低沖擊開發(fā)布設后，其綜合徑流系數(shù)達到0.55的目標值，滿足該區(qū)低沖擊開發(fā)要求。且可以看到LID的布設基本符合內(nèi)澇風險等級的空間布局，對徑流管理的針對性強、效率高。圖4b顯示了在建議方案的基礎上，在研究區(qū)的公園綠地布局規(guī)劃中，針對綜合公園、專類公園、社區(qū)公園等不同類型公園綠地，提出雨水花園、植被草溝、滯留塘、滯留池的建設建議。

對于本領域的技術人員來說，可根據(jù)以上描述的技術方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。