مدیریت رواناب شهری با رویکرد بهینه‌سازی روش‌های توسعه کم‌اثر و تلفیق مدل‌های swmm و sustain

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 کمّی 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 هزینهعملکرد 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 12.2 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 7.1 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.

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

Unsustainable development and rapid urbanization have led to changes in the hydrological characteristics of watersheds, and the risk of flooding has been increased consequently. One of the solutions used for quantitative and qualitative control of urban runoff is green infrastructure and low impact development (LID) based approaches that have attracted the attention of many researchers. In this study, SWMM was used to simulate the rainfallrunoff process in region 1, district 11, Tehran. Six scenarios, including different combinations of several LID types such as Green Roof, Rain Barrel, Bioretention Cell, Porous Pavement, Vegetated Swale, and Dry Pond were developed. Then the SUSTAIN model was utilized to assess each scenario’s performance. Optimal solutions were then obtained using nondominated sorting genetic algorithmII (NSGAII), and a costeffectiveness Pareto frontier curve was performed for all scenarios. Results showed that the selected solutions of scenarios one to six reduced the runoff volume by 53%, 4%, 66%, 72%, 31%, 34%, respectively. Scenario 4, with a combination of rain barrels, porous pavements, and vegetated swales with a runoff volume reduction of 72% and an implementation cost of $ 12.2 million, showed the best performance, comparing the other scenarios’ corresponding optimal solutions. Scenario 6 also came in next with a 34% effectiveness and a cost of $ 7.1 million. The combined use of SUSTAIN and SWMM, in addition to the technical evaluation, helped to attain optimized, costeffective solutions for developed scenarios as well. The results of this study can also help relevant organizations and decisionmakers to design, evaluate performance, and implement costs of different LID scenarios.