可持续城市水环境系统规划设计方法与工具研究

可持续城市水环境系统规划设计方法与工具研究给水排水Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．３２０１５３９可持续城市水环境系统规划设计方法与工具研究董欣曾思育陈吉宁（清华大学，北京１０００８４）摘要在明确可持续城市水环境系统概念特征的基础上，以最大化系统的可持续性为根本目标提出了系统规划设计原则，建立了以系统模式选择、空间布局优化与工程设计为核心步骤的三阶段规划方法，自主研发了规划新工具———基于多属性不确定性决策的系统模式筛选模型与基于空间多目标优化的系统布局优化模型。将所建立的方法与工具应用于某新城地区的水系统规划，为当地确定了系统建设模式与空间布局最优方案，并验证了研究成果从理念原则、方法工具、与现有规划体系衔接等多个层面满足当前城市水环境系统规划的需求。关键词可持续城市水环境系统规划设计模式选择布局优化０引言城市水环境系统是城市重要的基础设施之一，是城市水污染控制与水环境整治的主要途径，由城市污水管网、污水处理厂、再生水厂、雨水源头处理设施、雨水末端处理设施等构成。近年来，快速的工业化城镇化进程带来了严峻的城市水危机和营养物质失衡问题，也给城市水环境系统的发展建设提出了新的要求。城市水环境系统开始从线性结构、集中布局、单一经济目标逐渐向环状结构、组团布局、多功能的可持续目标转变，以期获得更高的经济环境和资源综合效益。然而，现有的系统规划在内容深度和方法工具支撑等方面还不能满足上述需求。首先，系统结构功能上应有的多样性和关联性在既有规划内容中不能得到全面响应，雨水源头管理、源分离等要素缺乏规划支撑，各要素间的统筹协调与整体优化严重缺失。其次，现有规划深度不能满足系统可持续性不断提高的要求，以经济性为单一目标的规划模式不能支持对技术、经济、环境、资源等多目标的综合优选，不能有效降低系统的外部性。最后，目前的方案布局设计方法难以应对系统空间布局的高维度与复杂性，城市水环境系统的资源环境性能具有很高的空间敏感性，规划过程必须基于空间连续的大规模采样及多目标优化才能保证其科学合理性。为此，本研究针对快速城镇化进程中系统结构功能、空间布局及决策目标演变的新趋势，提出了可持续城市水环境系统规划设计的基本原则，并建立起相适应的规划方法与工工具，为系统规划设计提供技术支撑，进而推进可持续城市水环境系统规划理论的发展完善。１可持续城市水环境系统规划设计的基本原则在“可持续发展”概念提出后的２０余年里，