深圳市雨污处理的措施选择.pdf

深圳市雨污处理的措施选择 王汝韵 郑逸斐 张元祚 指导教师：数模教练组 复旦大学数学科学学院 摘 要 本文定量分析了雨污分流与混流收集机制对污水处理系统以及海绵城市建设的影 响。 首先，从治污效果、污水排放量、溢出水量、费用、海绵城市建设等角度，对一个 区域分别采取清源、截排措施的效用进行比较。通过数值模拟，给出了实施清源或截排 措施的判定条件。 其次，研究了多个区域由一个污水处理厂负责时，各个区域是否实施清源以及何时 实施清源的问题。分别以治污效果、费用、性价比为目标函数，以污水厂处理能力为约 束条件，建立优化模型。通过数值模拟，给出了分时段、分区域实施污水治理的建议方 案。 然后，在多个区域多个污水处理厂的情形下，综合考虑了各厂的污水处理能力与每 年的投资建设费用，建立了优化模型，确定了各区域的清源时间和顺序。 由模拟结果可以得到，对于深圳河湾流域，污水处理率将逐年上升，需要建设的污 水管网总长度符合政府提出的建设目标，并且在满足治污要求、维持河道生态的前提下， 政府的开支也得到了降低。另外，本模型对污水处理系统的管理以及海绵城市的建设都 有积极的指导作用。 最后，应用本文的模型，评估了深圳市水务局提供的某河流域水环境综合整治方案， 认为方案切实可行。 关键词：雨污分流；截排；清源；排水管网；海绵城市；优化模型 目录 一、引言4 1.1 国外排水现状4 1.2 国内排水现状4 二、问题的重述与分析5 2.1 问题的重述5 2.2 “清源”与“截排”的含义5 2.3 清源与截排、分流与混流的关系5 2.4 治污措施对污水系统建设的影响5 2.5 排水管道的简化6 2.6 目标与要求6 三、单个区域的排水模型6 3.1 假设 6 3.2 符号说明7 3.3 模型的建立7 3.3.1 治污效果7 3.3.2 洪涝情况8 3.3.3 费用 10 3.3.4 海绵城市 11 3.4 考虑错接情况 13 3.4.1 治污效果 13 3.4.2 洪涝情况 14 3.4.3 费用 15 3.4.4 海绵城市 15 3.5 最优改建方案 15 3.5.1 清源或者截排 15 3.5.2 清源截排同时进行 19 3.6 数值模拟 20 3.6.1 数据来源20 3.6.2 参数确定21 3.6.3 模拟结果22 清源截排的选择22 清源截排同时进行22 四、多个区域单个污水厂的排水模型23 4.1 假设 23 4.2 符号说明 23 4.3 模型的建立 24 4.4 数值模拟 29 4.4.1 数据来源29 4.4.2 参数确定30 4.4.3 模拟结果31 五、多个区域多个污水厂的排水模型32 5.1 假设 32 5.2 符号说明33 2 / 61 5.3 模型的建立33 5.4 数值模拟33 5.4.1 数据来源33