Urban Stormwater Management by Optimizing Low Impact Development Techniques and Integration of SWMM and SUSTAIN Models

Abstract

توسعه‌ سریع و ناپایدار شهر‌ها منجر به تغییر خصوصیات هیدرولوژیکی حوضه‌ها شده و ریسک‌ وقوع آب‌گرفتگی ناشی از رواناب‌های شهری را افزایش داده است. یکی از راه‌حل‌های به‌کار گرفته شده برای کنترل کمی و کیفی رواناب‌های شهری، رویکرد‌های مبتنی بر زیرساخت‌های سبز و روش‌های توسعه کم‌اثر است که توجه پژوهشگران زیادی را به خود جلب کرده است. در این پژوهش، از مدل SWMM به‌منظور شبیه‌سازی فرایند بارش‌ رواناب در ناحیه یک منطقه 11 شهرداری تهران استفاده شد. 6 سناریو شامل ترکیبات مختلفی از انواع LID شامل بام سبز، مخزن باران، سلول نگهداشت‌زیستی، معابر نفوذپذیر، جوی‌ باغچه و حوضچه‌ نفوذ در نظر گرفته شد. سپس مدل SUSTAIN به‌منظور ارزیابی عملکرد هر سناریو به‌کار گرفته شد. در گام بعد پاسخ‌های بهینه از طریق الگوریتم بهینه‌سازی NSGA-II به‌دست آمد و برای هر سناریو یک منحنی پارتوی هزینه-عملکرد ارائه شد. نتایج نشان داد پاسخ‌های منتخب پیاده‌سازی سناریوهای 1 تا 6 به‌ترتیب حجم رواناب را به میزان 53، 4، 66، 72، 31 و 34 درصد کاهش دادند. سناریوی 4 با ترکیبی از مخازن باران، معابر نفوذپذیر و جوی ‌باغچه با 72 درصد و هزینه 2/12 میلیون دلار، بهینه‌ترین عملکرد را نسبت به پاسخ‌های متناظر از سناریو‌های دیگر نشان داد و سناریوی 6 نیز با 34 درصد کاهش حجم رواناب و هزینه 1/7 میلیون‌دلار در رتبه بعدی قرار گرفت. به‌کارگیری تلفیقی مدل‌های SUSTAIN و SWMM کمک کرد تا علاوه بر عملکرد فنی، هزینه و عملکرد هر سناریو ارزیابی و امکان بهینه‌سازی آن فراهم شد. نتایج به‌دست آمده از این پژوهش می‌تواند مدیران شهری و تصمیم‌گیرندگان را در طراحی، تخمین عملکرد و هزینه‌های اجرایی سناریو‌های LID یاری کند.