文章摘要
陈学凯,刘晓波,董飞,廉秋月,毛战坡,王若男.基于SWMM与NSGA-Ⅱ耦合的城区雨水泵站多目标优化调控[J].水利学报,2023,54(3):358-368
基于SWMM与NSGA-Ⅱ耦合的城区雨水泵站多目标优化调控
Multi-objective optimal operation of urban storm water pump station based on SWMM and NSGA-Ⅱ
投稿时间：2022-05-31  
DOI：10.13243/j.cnki.slxb.20220424
中文关键词: 多目标优化调控模型  多线程并行计算  城市内涝  污染负荷  耗电量
英文关键词: multi-objective optimal operation model  multithread parallel computing  urban flooding inundation  pollution load  power consumption
基金项目:国家自然科学基金项目(52209106);国家重点研发计划项目(2021YFC3200903);北京市自然科学基金项目(8214064);中国水利水电科学研究院基本科研业务费项目(WR0145B012021，WE0145B072022，WE110145B0072021)
作者单位E-mail
陈学凯 中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京 100038
中国水利水电科学研究院 水生态环境研究所,北京 100038 		 
刘晓波 中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京 100038
中国水利水电科学研究院 水生态环境研究所,北京 100038 		xbliu@iwhr.com 
董飞 中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京 100038
中国水利水电科学研究院 水生态环境研究所,北京 100038 		 
廉秋月 中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京 100038
中国水利水电科学研究院 水生态环境研究所,北京 100038 		 
毛战坡 中国电力建设集团,北京 100048  
王若男 水利部节约用水促进中心,北京 100038  
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中文摘要:
      针对城区复杂水系统中雨水泵站的调控系统性弱和优化时效性慢的问题,将SWMM的水量水质过程模拟与NSGA-Ⅱ的快速非支配排序进行深度耦合,从减缓城区内涝、控制面源污染负荷输出与减低耗电量的角度,建立了多线程并行计算和带有决策者偏好的城区雨水泵站多目标优化调控模型。对天津空港经济区的雨水泵站优化调度进行实例研究,结果表明,与常规调度方式相比,在典型设计降水情景下,该优化模型在不显著增加节点积水累计时间的前提下,减少输出了1383.34 kg的污染负荷,节约了621.92 kW·h电能,求解速率可提升至单线程串行计算的4.2倍。该优化方案充分利用了泵站调蓄池的库容缓冲和水质稀释作用,减缓了场次降水对于城区水环境的瞬时冲击影响,降低了运行成本。
英文摘要:
      Aiming at the problems of single regulation target and slow optimization timeliness of storm water pump stations in urban complex water systems,the process simulation of water quantity and quality in SWMM is deeply coupled with the fast non-dominated sorting of NSGA-Ⅱ.From the perspectives of alleviating urban flooding,controlling the output of non-point source pollution loads and reducing power consumption,a multi-objective balanced regulation model of urban storm water pump station was established with multi-threaded parallel computing and decision maker preferences.A case study is carried out on the optimal scheduling of storm water pump stations in Tianjin Airport Economic Zone.The results show that,under the typical design precipitation scenario,the optimal model reduces 1383.34 kg pollution output load and saves 621.92 kW·h electric energy without significantly increasing the accumulation time of urban flooding.The solution efficiency can be increased to 4.2 times that of single-threaded calculation.This optimization scheme makes full use of the storage capacity buffering and water quality dilution effects of the storage tank,which slows down the instantaneous impact of precipitation on the urban water environment and reduces operating costs.
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