数字景观支持下的海绵城市实践

 

5.1实践案例1：南京市河西新城中部地区海绵城市管控单元数据库构建




 

 

在南京市河西新城中部地区海绵城市管控单元划分及水文分析实践案例中，从海绵管控系统单元划分工具、基础数据获取、管控单元划分、下垫面单元分割、概化分类、雨水径流量计算、海绵管控单元数据库构建几个方面利用地理空间数据库实现对实践区域的管控单元划分、水文分析及海绵城市地理空间数据的统一管理，研究将案例区划分为15个2级海绵管控单元及68个3级海绵管控单元(图9)，并建立了南京河西新城中部地区海绵管控单元的地理空间数据库。

 

 

以盐城市大丰高新开发区起步区海绵系统规模计算为例，对海绵设施规模计算及分解方法、流程进行了实证验证，采用多因子空间叠加的方式，明确了案例海绵设施规模分解流程，即计算总规模-划分分解层级-确定影响要素-确定影响权重-建设强度划分-自下而上校核6个基本步骤，并借助ArcGIS数字叠图技术辅助整个规模分解过程(图10)。

 

 

以南京市江宁区某组团中心区下垫面结构优化为例，构建基于多目标的海绵设施下垫面结构优化模型，结合项目实际确定了该案例区域海绵设施结构优化方案，并对优选结果进行统计分析。经计算，场地共获得186754个海绵设施组合最优解集，基于本案例设计目标需求，选取了雨水渗蓄最优方案、污染控制最优方案、经济效益最优方案及综合均优方案等多种下垫面组合方案。




 

 

为验证算法合理性，同时利用MATLAB平台NSGA-II算法对案例模型进行求解(图11)，经过迭代运算，共获得300个下垫面结构优化帕累托前沿解集，通过与Octopus插件中SPEA-2算法的比较，结果表明，2种算法均能满足规划设计计算要求，从试验结果观察，SPEA-2算法对于本海绵设施组合案例问题的优化结果更为优异。

 

 

在海绵设施布局方面，基于规划研究阶段确定的不同海绵设施类型、数量最优组成，选取江宁区某组团中心区2号地块作为布局优化对象。

 

基于已有参数化设计平台Grasshopper软件中Galapagos遗传算法优化插件，同时调用SWMM水文模型进行运算，通过水文模型与优化工具耦合的方法迭代生成设施布局形式，最终获得场地外排径流量最小情况下对应的海绵设施布局方式，在此基础上叠加其他布局约束条件，进而得到场地海绵设施的最优布局(图12)。