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基于我国的经济发展状况和基本国情,合流制系统带来的合流制溢流(CSO)污染是造成城市水体和水环境恶化的重要原因,合流制排水体制改造及溢流污染控制仍旧是我国一些城市亟需解决的重大问题。CSO控制是一项长期且复杂的系统性工程,随着我国海绵城市建设理念的不断发展和国外源头控制设施的相关研究的深入,海绵城市的建设与CSO控制策略逐渐密不可分,研究在海绵城市建设过程中的CSO系统控制方案设计及方案优化的思路,可以为海绵城市的水环境治理建设提供借鉴。本文的主要目的是研究海绵城市建设过程中的CSO控制方法体系与方案设计优化,总结相关的治理经验和先进技术,结合海绵城市建设的理念,以北京市通州区某合流制区域作为研究区,研究在海绵城市建设过程中的CSO控制系统方案设计及方案优化的思路。本文首先分析归纳研究区域现状、下垫面情况、气候特点等地理信息,依照实际降雨监测数据和地理信息搭建研究区域SWMM模型,然后分析研究区域现状问题,并依照研究区域的海绵城市建设目标及CSO控制目标设计研究海绵城市合流制区域内的设计方案;然后基于多目标优化理论,借助Matlab等软件平台搭建研究区域CSO控制系统多目标优化模型,并进行求解,研究合流制控制策略方案的优化思路;最后,综合考虑部分地区CSO改造中灰色设施部分存在改造不利条件,进一步研究海绵城市源头设施建设的多目标优化方法及其规律。本文的主要研究结论:(1)CSO控制系统的优化结果表示,区域整体的CSO削减率随控制系统建设成本增加存在着一定的增高趋势,但CSO削减率并不仅受建设成本影响,还受CSO控制系统配置合理性的影响,相同建设成本下,合理的规划设计可以得到更好的效益。(2)在3年一遇设计降雨条件下,在CSO控制系统的优化结果中源头LID设施、末端合流制调蓄池与中途截流管网改造的建设成本占比依次降低,其中末端合流制调蓄池的CSO削减率贡献最高,源头LID设施次之,中途截流管网改造最低。(3)海绵城市源头方案优化结果显示,在以水量控制为指标的CSO削减率、径流控制率与建设成本的多目标优化过程中,下沉式绿地与生物滞留池两种设施在研究涉及的设施中建设效益较好,在优化结果中占比较大,应受到方案设计者的重视,绿色屋顶在水量控制上能起到的效果有限。(4)按照CSO控制系统组成,分步设计了合流制区域的海绵城市建设方案,并进一步分析了截流干管改造对合流制控制的影响,发现截流管网的改扩建使得管网整体排水能力增强,受上下游位置影响,越靠近下游溢流控制越困难,实际建设会导致下游污水处理厂负荷加重。分析了CSO控制目标为溢流体积控制与溢流次数控制时的合流制调蓄池体积确定思路。(5)合流制管网系统中越靠近上游的溢流口溢流削减率越高,越靠近下游的溢流口溢流削减率越低;综合源头、中途、末端三类方案的CSO控制系统可以达到较好的效果,在CSO污染控制系统建设方面三者都是有必要的。