【技术实现步骤摘要】
本申请属于碳排放核算、环境工程领域，尤其涉及一种基于多目标优化算法的海绵城市低碳建设优化方法。
技术介绍
1、海绵城市建设是生态文明思想在城市水治理中的实践，通过海绵城市的建设能够缓解城市内涝、改善城市生态环境、降低城市建设成本、以及解决城市水资源短缺的问题，而随着“双碳”目标的推出，如何构建海绵城市建设目标、碳排放、经济三个方面均能获得最大效益的低碳海绵城市建设方案，是亟需解决的问题。
2、现有技术cn202011607343.6提出了一种海绵城市布局优化多目标决策方法，其以lid设施总建设费用最小、雨水年综合径流系数最小和lid系统综合污染物控制率最大为目标函数，构建雨水调控多目标决策模型，然后使用nsga-ii遗传算法对雨水调控多目标决策模型中的决策变量进行求解，得到雨水调控多目标决策模型中决策变量的最优解集。然而其在构建目标函数时并未考虑碳排放量，得到的布设方案组合无法满足在较低碳排放量的要求，且其仅得到帕累托最优解集，并没有进一步求解不同目标偏好下的决策方案。
3、故，需要提出一种新的技术方案以克服上述技术问题，实现低碳海绵城市建设的优化设计。
技术实现思路
1、一种基于多目标优化算法的海绵城市低碳建设优化方法和装置，用于解决上述技术问题。基于年径流总量控制率、碳排放量、成本构建目标函数，并通过赋权-topsis法，遴选出不同权重体系的最优解构成最优解集，最终基于碳交易额方案投资总额选取出最优解。从而构建了基于低碳目标的海绵城市方案，得到的最优解决
2、第一方面，本申请实施例提供了一种基于多目标优化算法的海绵城市低碳建设优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
3、s1、构建海绵城市低碳建设多目标优化模型，基于年径流总量控制率、全生命周期碳排放量、和全生命周期成本构建目标函数，基于年径流总量控制率和lid设施布设率设置约束条件；
4、s2、采用nsga-iii算法对所述多目标优化模型进行求解，得到pareto解集；
5、s3、通过赋权-topsis法，从所述pareto解集中遴选出不同权重体系下的最优解，构成最优解集；
6、s4、分别计算最优解集中不同权重体系下的碳交易额投资总额，选取总额最低的最优解集中的方案作为海绵城市低碳建设最优方案。
7、其中，所述步骤s1中目标函数具体为：
8、
9、其中，vcra为年径流总量控制率，采用百分比计数，ce为全生命周期碳排放量，单位为kg co2，lcc为全生命周期成本，单位为元。
10、其中，所述年径流总量控制率vcra通过对不同重现期下的降雨进行模拟，并对不同重现期下的径流量进行加权求和得到，具体计算公式为：
11、
12、其中，vrain,j表示降雨重现期为pj的场降雨量，单位为m3；
13、vrunoff,j表示设置lid设施后降雨重现期为pj时产生的径流量，单位为m3；
14、pj表示重现期，j＝1～9，分别表示重现期为0.5年、1年、2年、3年、5年、10年、20年、30年和50年；
15、a表示研究区总面积；
16、hj表示重现期为pj时的降雨强度。
17、其中，所述全生命周期碳排放量ce具体计算公式为：
18、
19、cecs j＝adj×efcs,j；
20、ceom j＝adj×efom,j-adj×efh,j；
21、
22、ceds j＝adj×efds,j；
23、其中，j表示lid设施的种类，j＝1表示绿色屋顶，j＝2表示透水铺装，j＝3表示生物滞留设施，j＝4表示雨水罐；
24、cecs j表示第j类lid设施建设阶段的碳排放量，单位为kg co2；
25、adj表示第j类lid设施的布设面积，单位为m2；
26、ceom j表示第j类lid设施运维阶段的排放量，单位为kg co2；
27、ceds j表示第j类lid设施拆卸阶段的排放量，单位为kg co2；
28、ced表示经海绵城市消减后的直接碳排放量，单位为kg co2；
29、efcs,j、ceom,j、和efds,j分别为第j类lid设施在建设阶段、运维阶段和拆卸阶段的全生命周期碳排放因子，单位为kg co2/m2；
30、efh,j表示第j类lid设施运维阶段的碳汇量，单位为kg co2；
31、k表示污染物的种类，k＝1表示污染物为cod，k＝2表示污染物为tn；
32、efk表示不同污染物的碳排放因子，k＝1时取值0.625kg co2/kg cod，k＝2时取值2.341kg co2/kgn；
33、mk表示经过lid设施处理后的不同污染物的碳排放量，k＝1时，单位为kg cod/年，k＝2时，单位为kgn/年；
34、nl表示全生命周期年限。
35、其中，所述全生命周期成本lcc包括建设成本、运维成本和拆除成本，具体计算公式为：
36、
37、cdismantle j＝y×ccapital j-s；
38、其中，ccapital j表示lid设施建设阶段成本，单位为元；
39、表示lid设施在t年内维护成本的现值，单位为元；
40、表示lid设施在t年内维护成本的未来价值，单位为元；
41、nl表示全生命周期年限；
42、b表示改建条件下全生命周期成本投资增加系数，新建海绵城市项目，取b＝1.0，改建海绵城市项目，取b＝1.1；
43、d表示贴现率；
44、pj表示lid设施年度运维成本占建设成本的比例；
45、r表示平均通货膨胀率；
46、cdismantle j表示lid设施拆除成本，单位为元；
47、y表示lid设施拆除成本占建筑成本的比例；
48、s表示残值。
49、其中，所述步骤s1中的约束条件，具体为：
50、vcramin≤vcra≤vcramax；
51、
52、rj表示第j种lid设施的布设率，
53、rj,min表示第j种lid设施的最小布设率；
54、rj,max表示第j种lid设施的最大布设率；
55、caj表示第j种lid设施的可布设面积，单位为m2；
56、vcramin表示最小年径流总量控制率；
57、vcramax表示最大年径流总量控制率。
58、其中，所述步骤s3，具体包括：
59、s31、数据预处理，基于pareto解集，构建包含m个待评价方案，n项评价指标的数据矩阵x，x＝(xij)mn，xij表示第本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多目标优化算法的海绵城市低碳建设优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中目标函数具体为：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述年径流总量控制率VCRA通过对不同重现期下的降雨进行模拟，并对不同重现期下的径流量进行加权求和得到，具体计算公式为：
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述全生命周期碳排放量CE具体计算公式为：
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述全生命周期成本LCC包括建设成本、运维成本和拆除成本，具体计算公式为：
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中的约束条件，具体为：
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S3，具体包括：
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中，碳交易投资总额的计算公式为：
9.一种基于多目标优化算法的海绵城市低碳建设优化装置，其特征在于，所述装置包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于多目标优化算法的海绵城市低碳建设优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s1中目标函数具体为：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述年径流总量控制率vcra通过对不同重现期下的降雨进行模拟，并对不同重现期下的径流量进行加权求和得到，具体计算公式为：
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述全生命周期碳排放量ce具体计算公式为：
5.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建林，王德淇，李伟，曹连宝，马正慧，未碧贵，郑航海，闫玉慧，
申请(专利权)人：北京市市政工程设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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