一种变电站海绵城市的设计优化方法与流程

1.本发明属于变电站应用海绵城市技术领域，涉及一种变电站海绵城市的设计优化方法。


背景技术：

2.变电站属于重要的基础设施，承担了国民用电的功能，其建设一般处于城市隐蔽角落或山区。变电站具有用地紧凑，场地高差比较大，及绿地面积少及土地水源涵养能力差、运行安全要求高及易形成内涝的特点，容易导致在短时强降雨情况下容易形成大流量积水甚至是内涝，威胁到居民用电及周边居民、企业的生命及财产安全。
3.海绵城市作为一种全新的设计理念，运用海绵城市的“渗、滞、蓄、净、用、排”理念，采用相关透水铺装，屋顶绿化，下沉式绿地，生物滞留设施等技术措施，来解决雨水的径流、场地内涝治理及水上保养，越来越受到青睐，并逐步应用于变电站的场地建设中。
4.目前，海绵城市设计应用的方法比较缺乏，仅有少量的专利申请。专利(申请号201910789807.0)给出了一种海绵城市项目规划方案对比方法，通过对海绵城市项目规划方案的定量化分析,提高海绵城市项目规划的效率和能力。专利(申请号202011247357.1)给出了不同下垫面污染物贡献率的海绵城市优化设计方法。专利(申请号201910323604.2)提出一种基于海绵城市理念的城市雨水优化系统和方法，为城市雨水系统优化提供依据。在针对变电站的特殊建筑的设计方面，目前还未见相关的专利。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种变电站海绵城市的设计优化方法，针对变电站建筑类型单一、场地下垫面条件清晰等特点，结合三维设计软件，将海绵城市措施进行优化组合，得出变电站海绵城市设计的相关指标及标准，为规模化、标准化的推广海绵城市建设起重大的作用。
6.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种变电站海绵城市的优化设计方法，包括如下步骤：
8.s1.变电站海绵城市基本信息收集；
9.s2.变电站海绵城市bim软件建模；
10.s3.变电站海绵城市的三维场地资料输入；
11.s4.变电站海绵城市措施组合；
12.s5.模拟分析计算；
13.s6.输出结果。
14.进一步，步骤s1中的变电站海绵城市基本信息收集包括：
15.1)变电站海绵城市的原始地形图信息：包含原始场地标高、等高线和场地内泄洪通道；
16.2)变电站海绵城市的场地竖向布置：建筑竖向布置图纸资料；
17.3)变电站海绵城市的场地周边管网：市政资料，包含雨水场地和雨水排水接口信息；
18.4)变电站海绵城市的建筑场地面积：规划用地面积，明确海绵城市设计范围；
19.5)变电站海绵城市的建筑绿化率：场地实际绿化率；
20.6)变电站海绵城市的建筑密度：变电站海绵城市的设计密度。
21.进一步，步骤s2中变电站海绵城市bim软件建模包括如下步骤：
22.1)建立变电站海绵城市的垫面信息、场地标高、地下空间范围和顶板覆土厚度的模型，所述垫面信息包括绿化、铺装和建筑基底；
23.2)建立变电站海绵城市建筑物基本形状信息模型；
24.3)建立变电站海绵城市建筑物给排水信息模型，所述给排水信息模型包括屋面雨水立管、场地排水沟、雨水管网和雨水收集池。
25.进一步，步骤s3中变电站海绵城市三维场地资料输入包括：
26.1)输入变电站海绵城市原始场地下垫面统计，所述原始场地下垫面统计包括绿化、人行铺装、车行道路、屋面面积；
27.2)输入变电站海绵城市规划控制指标，所述城市规划指标包括年径流总量控制率、污染物削减率和雨水资源利用率；
28.3)输入变电站海绵城市的景观、建筑限制条件，对海绵设施布置的限制条件。
29.进一步，步骤s4中变电站海绵城市措施包括绿色屋顶、下沉式绿地、生物滞留设施、透水铺装、雨水收集池、生态树池、生态停车场、植草沟。
30.进一步，步骤s4中变电站海绵城市措施组合包括：
31.1)组合一：绿色屋顶、下沉式绿地、透水铺装、雨水收集池；
32.2)组合二：绿色屋顶、生物滞留设施、透水铺装、雨水收集池；
33.3)组合三：绿色屋顶、生物滞留设施、透水铺装；
34.4)组合四：绿色屋顶、下沉式绿地、透水铺装；
35.5)组合五：绿色屋顶、生物滞留设施、雨水收集池；
36.6)组合六：下沉式绿地、透水铺装、雨水收集池；
37.7)组合七：生物滞留设施、透水铺装、雨水收集池。
38.进一步，步骤s5模拟分析计算包括如下步骤：
39.1)按组合方式将变电站海绵城市设施输入模型中，并对变电站海绵城市设施进行编号；
40.2)结合场地标高及雨水排水组织，确定变电站海绵城市设施服务范围，划分服务分区；
41.3)根据项目的年径流总量控制目标、年径流污染去除目标、雨水资源化利用目标，分别确定年径流总量控制容积v
t
，雨水径流污染控制容积vw，雨水收集回用容积vu；
42.4)对各个服务分区计算结果进行统计，并加权平均，得到该组合条件下的变电站海绵城市设计指标，并将其他各组合一一进行计算；
43.5)将各组合计算结果进行指标对比，淘汰不满足指标的组合；
44.6)将满足指标要求的组合进行经济性比较，选出最经济的变电站海绵城市设计组合。
45.进一步，步骤s5模拟分析计算中步骤3：
46.(1)年径流总量控制容积v
t
计算方式为，
[0047]vt
＝10
×h×
rv×f[0048]
式中：v
t
——年径流总量控制容积(m3)；
[0049]
f——汇水区域面积(ha)；
[0050]
h——设计降雨量，mm，根据年径流总量控制率确定；
[0051]
rv——雨量径流系数，多种用地性质时采用加权平均值；
[0052]
(2)雨水径流污染控制容积vw计算方式为：
[0053]vw
＝v
t
[0054]
式中：vw——雨水径流污染控制容积；
[0055]
汇水区域年径流污染去除率p按下式计算：
[0056]
p＝pw×
p
t
[0057]
式中：pw——汇水区域lid设施污染物去除率(以ss计)；
[0058]
p
t
——汇水区域年径流总量控制率；
[0059]
(3)雨水收集回用容积vu根据设计需水量确定，计算方式为：
[0060]vu
＝qu
×
tu/0.9
[0061]
式中：vu——雨水收集回用容积(m3)；
[0062]qu
——雨水日用量(m3)；
[0063]
tu——雨水利用天数(d)；宜取1～3天。
[0064]
进一步，步骤s6输出的结果包括：
[0065]
1)变电站海绵城市设计年径流总量控制率、污染物去除率指标，并附带计算表格；
[0066]
2)建筑、绿化、道路变电站海绵城市指标；
[0067]
3)经济性造价指标。
[0068]
本发明的有益效果在于：
[0069]
1.基于建筑信息模型bim技术，可形象直观展示建设的标高，下垫面性质、功能节点等内容，便于制定清晰明了的雨水径流路线，完成海绵城市的场地雨水竖向设计；
[0070]
2.针对变电站的特点，给出适宜的海绵城市技术应用的多种组合，并将海绵城市规划设计的指标为目标及功能、安全、经济以及美观等影响因素作为限定设计条件，通过计算分析及不断的优化，可自动得出最佳的变电站海绵设施配置方案；
[0071]
3.本技术可快速形成多种组合方案，并给出相关海绵城市措施指标及经济性等多种综合指标，供客户快速决策；
[0072]
4.本技术采用规模化、标准化的变电站海绵城市设计优化方法，为规模化推广变电站海绵城市的起重大的作用。
[0073]
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0074]
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
[0075]
图1为一种变电站海绵城市的优化设计方法流程示意图。
具体实施方式
[0076]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0077]
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0078]
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0079]
请参阅图1，一种变电站海绵城市的优化设计方法，包括如下步骤：
[0080]
s1.变电站海绵城市基本信息收集包括：
[0081]
1)变电站海绵城市的原始地形图信息：包含原始场地标高、等高线和场地内泄洪通道；
[0082]
2)变电站海绵城市的场地竖向布置：总图专业提供的建筑竖向布置图纸资料；
[0083]
3)变电站海绵城市的场地周边管网：市政资料，包含雨水场地和雨水排水接口信息；
[0084]
4)变电站海绵城市的建筑场地面积：规划用地面积，明确海绵城市设计范围；
[0085]
5)变电站海绵城市的建筑绿化率：场地实际绿化率；
[0086]
6)变电站海绵城市的建筑密度：变电站海绵城市的设计密度，由建筑专业提供。
[0087]
s2.变电站海绵城市bim软件建模包括如下步骤；
[0088]
1)建立变电站海绵城市的垫面信息、场地标高、地下空间范围和顶板覆土厚度的模型，所述垫面信息包括绿化、铺装和建筑基底；
[0089]
2)建立变电站海绵城市建筑物基本形状信息模型；
[0090]
3)建立变电站海绵城市建筑物给排水信息模型，所述给排水信息包括屋面雨水立管、场地排水沟、雨水管网和雨水收集池。
[0091]
s3.变电站海绵城市三维场地资料输入包括；
[0092]
1)输入变电站海绵城市原始场地下垫面统计，所述原始场地下垫面统计包括绿化、人行铺装、车行道路、屋面面积；
[0093]
2)输入变电站海绵城市规划控制指标，所述城市规划指标包括年径流总量控制率、污染物削减率和雨水资源利用率；
[0094]
3)输入变电站海绵城市的景观、建筑限制条件，由景观、建筑专业提出的，对海绵设施布置的限制条件。
[0095]
s4.变电站海绵城市措施及组合；
[0096]
五种适宜于变电站项目的海绵城市设施，绿色屋顶、下沉式绿地、生物滞留设施、透水铺装、雨水收集池。和其他生态海绵设施视工程实际添加，如生态树池、生态停车场、植草沟等。并根据变电站实际情况，对海绵城市设施进行组合形成以下变电站海绵城市设施组合：
[0097]
1)组合一：绿色屋顶、下沉式绿地、透水铺装、雨水收集池。
[0098]
2)组合二：绿色屋顶、生物滞留设施、透水铺装、雨水收集池。
[0099]
3)组合三：绿色屋顶、生物滞留设施、透水铺装。
[0100]
4)组合四：绿色屋顶、下沉式绿地、透水铺装。
[0101]
5)组合五：绿色屋顶、生物滞留设施、雨水收集池。
[0102]
6)组合六：下沉式绿地、透水铺装、雨水收集池。
[0103]
7)组合七：生物滞留设施、透水铺装、雨水收集池。
[0104]
s5.模拟分析计算过程；
[0105]
1)按上述组合方式将变电站海绵城市设施输入模型中，并对其进行编号；
[0106]
2)结合场地标高及雨水排水组织，确定变电站海绵城市设施服务范围，划分服务分区；
[0107]
3)根据项目的年径流总量控制目标、年径流污染去除目标、雨水资源化利用目标，分别确定年径流总量控制容积v
t
，雨水径流污染控制容积vw，雨水收集回用容积vu；
[0108]
其中，(1)年径流总量控制容积v
t
计算方式为，
[0109]vt
＝10
×h×
rv×f[0110]
式中：v
t
——年径流总量控制容积(m3)；
[0111]
f——汇水区域面积(ha)；
[0112]
h——设计降雨量，mm，根据年径流总量控制率确定；
[0113]
rv——雨量径流系数，多种用地性质时采用加权平均值；
[0114]
(2)雨水径流污染控制容积vw计算方式为：
[0115]vw
＝v
t
[0116]
式中：vw——雨水径流污染控制容积；
[0117]
汇水区域年径流污染去除率p按下式计算：
[0118]
p＝pw×
p
t
[0119]
式中：pw——汇水区域lid设施污染物去除率(以ss计)；
[0120]
p
t
——汇水区域年径流总量控制率；
[0121]
(3)雨水收集回用容积vu根据设计需水量确定，计算方式为：
[0122]vu
＝qu
×
tu/0.9
[0123]
式中：vu——雨水收集回用容积(m3)；
[0124]qu
——雨水日用量(m3)；
[0125]
tu——雨水利用天数(d)；宜取1～3天。
[0126]
4)对各个服务分区计算结果进行统计，并加权平均，得到该组合条件下的变电站海绵城市设计指标，并将其他各组合一一进行计算；
[0127]
5)将各组合计算结果进行指标对比，淘汰不满足指标的组合；
[0128]
6)将满足指标要求的组合进行经济性比较，选出最经济的变电站海绵城市设计组合。
[0129]
s6.输出结果包括：
[0130]
1)变电站海绵城市设计年径流总量控制率、污染物去除率指标，并附带计算表格；
[0131]
2)建筑、绿化、道路变电站海绵城市指标；
[0132]
3)经济性造价指标。
[0133]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。