基于虛擬城市模型的城市形態對污水系統影響研究

作者：梁珊,鄧羽,賈寧,劉毅

摘要：城市形態與污水設施的運行之間關系密切,探討城市形態對城市內污水設施的影響對解決現有設施存在的水力失效及未來情景應對能力欠佳等問題具有重要價值。因此,論文測算了現階段中國地級城市的城市形態,設置了城市形態情景和排水情景,使用Kruscal算法進行管網定線、SWMM軟件模擬系統性能,構建自上而下的虛擬城市空間與污水系統耦合模型,探索了不同形態城市的污水系統生命周期成本、結構和性能的一般性規律,構建了系統經濟性、有效性和適應性指標體系以綜合評估城市污水系統。研究發現,在城市人口36.24萬、面積35 km2的規模下,污水系統的生命周期成本約為6億~7億元。方形、長條形和星形的流速失效比分別為0.55、0.67、0.55,充滿度失效比分別為0.35、0.42、0.36。在排水情景改變下,污水量變小時,系統流速失效情況均更為嚴重,而充滿度失效情況均有所改善;當污水量變大時,流速失效情況均有所改善,而充滿度失效情況更為嚴重。分析系統結構特性,發現越分散的污水系統連通性越好,長條形城市的污水系統相較于方形和星形城市更為集中。對指標作相關性分析,發現越分散的污水系統經濟性和有效性更好,但適應性更差。從系統經濟性和有效性角度出發,方形和星形城市更有利。從污水系統適應性角度出發,長條形城市優于方形和星形城市,結合2010—2015年的城市形態分析,長條→長條(變化前后城市形態均為長條形,以此類推)、星形→長條、方形→長條的86個城市的城市發展方向不夠合理,各城市在未來擴建或新建規劃中應在因地制宜基礎上考慮內部污水設施,選擇合理的城市形態。

發文機構：清華大學環境學院 中國科學院地理科學與資源研究所

關鍵詞：虛擬城市污水系統城市形態排水情景綜合評估virtual citysewage systemurban formdrainage scenariocomprehensive evaluation

分類號： TU984[建筑科學—城市規劃與設計]