意大利:空间决策支持系统评估低强度的网站发展战略

文摘

重大进展的使用空间和水文模型来量化最佳管理实践的影响(bmp)和低强度开发(盖子)实践水质。进一步发展这项工作的目标是增加选择BMP /盖子和实现成本的计算,都集成到一个空间决策支持系统(DSS)。FORTRAN的水文模拟程序(HSPF),一个非定常流模型,结合桌面空间数据分析工具的链接,一个电子表格清单BMP /盖及其实现,操作,和维护成本数据。测试的DSS,名叫拉提,允许改善BMP的直接设计,景观的调查与工程实践者提供了动力简化版本,Latis-LIDIA。

1。介绍

商业、工业和住宅开发越来越挑战减少破坏的自然水文政权,促进可持续性和遵守环境法规。特别是,网站计划正在评估基于他们的水质量和数量对流域尺度的影响。网站发展计划,保持水文政权和维持下游水质符合描述的方法为精明增长或低强度开发。取得了显著的进步空间模型的使用,包括地理信息系统(GISs)和复杂的水文模型,评估潜在的发展的影响。同样,经验与最佳管理措施(bmp)提供良好的了解各种管理实践,如雨水拘留和植被区域有助于改善水质。田纳西流域管理局(TVA),环境保护署(EPA),密西西比州的环境质量和密西西比州立大学鼓励使用低强度/精明增长策略和想让他们的应用程序快速和容易。这里描述的工作是为了推进这一目标。

1.1。目标

这项工作进行开发决策支持系统(DSS)的工具将允许用户平衡流域保护与精明增长/低强度网站发展战略。具体地说,目标是将DSS(我)预测时变径流和水质量的函数降雨量、网站特点,和最佳管理实践(bmp)在美国东南部发展网站;(2)BMP计算成本,(3)允许各种场景效果和成本相比,(iv)基于gis技术是或基于cad的输入查询和输出显示,(v)运行在一个台式电脑,(vi)在公共领域在最大程度上成为可能。

本文的目的是展示的一个版本所需的DSS,叫意大利,并描述其最初的应用程序和一代的一个简化版本,Latis-LIDIA。(意大利是干净的水和啤酒的凯尔特女神)。

1.2。水文决策支持

水文评估工具的范围从简单的经验方法,如“曲线数”的计算总径流(1),复杂,基于物理数值模型的时变放电,如GSSHA [2]。辛格和Woolhiser3)提供一个彻底的一系列工具,经验丰富的从业人员可以使用它来评估土地利用变化对径流的影响,有时水质。水文决策支持需要结合这些径流估计结果显示,与设计标准和成本进行比较,确定最有效的和高效的解决方案。最著名,最广泛使用的决策支持系统是EPA更好地评估科学集成点和非点源的来源(盆地)4]。作者应用屏幕可用的水文和决策支持工具,使用上面列出的子弹要求第1部分中选择意大利的组件。

2。意大利组件

2.1。水文模型

水文模型代表降雨和径流过程是一个系统的重要组成部分。可用的水文模型包括那些连续或基于事件,分布集中,经验或物理(3,5,6]。德州农工大学和美国垦务局开发了一个水文建模库存网站79模型到目前为止7]。

水文模拟Program-FORTRAN (HSPF)模型(8,9)被选为最有可能满足这个项目的要求。HSPF计算流动的水通过一个完整的水文cycle-rainfall,拦截、蒸散、径流、渗透,流过的成分与地面和相关的运输流程。水质成分模拟HSPF包括溶解氧、生化需氧量、温度、农药、保守派,粪大肠杆菌群,沉积物超然和运输,沉积物路由硝酸盐、有机氮、正磷酸盐、有机磷、浮游植物和浮游动物。HSPF分为三个应用模块和五个实用工具模块。应用程序模块模拟径流和水质过程可渗透的地区(PERLANDs),不透水区域(IMPLNDs),在路由通过水库和达到(RCHRES) [9]。时间序列(例如,气象观测数据流),访问控制,并分析了在实用程序模块。

建模区域必须在均匀地划定区域称为水文响应单元(HRUs)。对于每个HRU,天气、土壤、土地利用、地形和地质属性是独一无二的,形成一个“semidistributed”模型结构。HRUs可以不透水或透光区域独立建模。每个HRU需要输入数据,如降雨量、温度、潜在蒸散和参数与土地利用、土壤特征、和农业实践模拟水文、沉积物,营养,和杀虫剂9]。主要通过使用无证功能,输出从一个HRU可以导出到一个相邻HRU或达成重要功能连续评估BMP在网站。,这里使用的方法是至关重要的设计特定的BMP和其他公共领域软件不可用。

HSPF的第一个版本在1980年被释放,而12.2是最新版本,与环保局的4.0版本的包装更好地评估科学集成点和非点源的Sources-BASINS [1]。盆地是一个集成系统的模型和工具进行流域的水质分析。它使用一个开源GIS称为MapWindow。HSPF的一些版本可以运行在独立模式下,但EPA-supported版本运行通过盆地接口,WinHSPF [1]。WinHSPF下运行Microsoft Windows图形用户界面的输入、模型执行和输出显示。接口很简单但不支持所需的所有特性的HSPF评估网站开发工作开始。在它的位置,采用一个简化的Windows界面如下所述。

广泛而成功的应用HSPF组件(水文、水土流失、泥沙输移和水质生态基)在世界各地的城市和农村地区已报告(参见[10,11]HSPF应用程序、审查和引用)。模型被应用到一个巨大的空间大小从几公顷到128000公里²(切萨皮克湾)。

HSPF模型的确定性和随机评估报告(例如,11]),这是一个明显的优势在呈现结果向公众和监管机构。

确定性评价被定义为一组独特的输入数据和输出参数值产生一个独特的模型。相反,在一个随机评估、随机性,和输入时间序列参数值用概率分布来描述,而收益率随机模型输出。确定范围可以使用随机计算模型输出。随机模型评估评估非常有用,例如,模型参数的敏感性和参数的不确定性传播模型的结果。而HSPF模型已经广泛和成功测试了在不同的国家自1980年以来,更少的工作已经完成量化土地覆盖数据集的影响,空间尺度、蒸散偏见,降雨空间变异,通道液压可变性和参数不确定性模型的结果。Diaz-Ramirez [11评估传播降雨的空间变异性,通道液压可变性和模型参数不确定性HSPF水流模拟农村分水岭位于阿拉巴马州和密西西比州。他发现参数不确定性仍比这些更重要的不确定性来源在这项研究完成。

2.2。BMP选择工具和数据评估

回顾可用的数据和指导BMP特征、去除效率和成本是为了评估的适用性进行数据和指导。比较的有效性和成本选择建模框架内,三种类型的信息是必需的:去除效率,成本,和渗透。Microsoft Excel电子表格中的相关信息编译使用。

有很多报告和数据库,编译BMP研究的结果(例如,国际雨水最佳管理实践数据库,ISBMPD [12])。然而,在许多情况下,这些报告和数据库信息有限的兴趣或包括污染物的去除效率等一系列的去除效率有限使用。例如,在ISMPMD,编译信息在过去的15年里,超过200个研究氮数据编译和报道在六个形式(硝酸+亚硝酸盐氮、氨氮、Kjeldhal氮、有机氮溶解有机氮颗粒,和总氮)。数据库只包含13个记录总氮去除效率(bmp调查)不等47 + 62%。同样,五个形式的磷与22记录列表总磷去除效率(bmp调查)不等84 + 80%。此外,在资源调查中,有相当大的不一致的术语用于定义特定的BMP和方法用于确定最佳管理的成本和效率。重要的新研究正在BMP有效性;然而,符合EPA和法律要求,只有公布,广泛使用的去除率受聘在意大利。

初始拉提开发工作,四个来源的信息被确认含有足够的和相关的信息,这个项目的目的,对于设计和骨形态发生蛋白的去除效率。这些来源包括(1)联邦高速公路管理局,美国运输部雨水最佳管理实践在一个Ultra-Urban设置:选择和监控(13),(2)美国环境保护署、国家污染排放淘汰制度,Post-Construction雨水管理新的发展和重建,BMP事实表(14),(3)乔治亚州的亚特兰大地区委员会、雨水管理手册,第2卷:技术手册(15),(4)最佳管理实践南佛罗里达城市雨水管理系统(16]。

上述情况,格鲁吉亚雨水手册是最完整和适用。此外,各种来源的调查提供信息与BMP相关的成本实现。成本信息来源调查提供一个最小值,最大值,平均成本与建设和一个特定的BMP,以及成本制定适用的地方。从这些来源的信息添加到数据库BMP。虽然目前有许多研究研究BMP有效性,使用这些结果在实际数据库,如意大利必须推迟到他们已经发表的这些权威来源之一,否则结果可能不应用在法律诉讼道伯特法则(17]。

2.3。骨形态发生蛋白数据库

BMP信息去除效率、成本和利率的渗透是分为五个电子表格的工作表,其中每个简要描述如下。

选择工作表是主要的BMP评估工作底稿。选择工作表被细分为三个部分。工作表(参见图的一个部分1)包含一个列表框,允许用户选择特定的BMP进行进一步分析。一旦用户选择了BMP, BMP的信息编译。提供的信息包括以下水质成分的去除效率范围:总悬浮物、总磷、总氮、锰浸种、金属、细菌、油脂、和总石油烃(tph energy)。信息建设和维护成本提供了选择的BMP低,成本高,平均价值和作为一个单元适用的地方。

部分的选择工作表是为了允许用户快速屏幕特定BMP的成本和效率。对于模型实现,骨形态发生蛋白的特定的值必须确定去除效率和成本,这就需要一个更详细的分析。帮助在这个分析中,B部分的选择工作表(见图2为特定的BMP)包括嵌入式链接文件的三个来源。因为有不一致的术语来源之一,原来的名字为特定BMP保留这些来源,分为等类型。用户可以选择一个特定的BMP类型和检查指导这些来源以援助的最终设计和选择BMP和决心的去除效率和成本。细胞在图的条目2是超链接调用Adobe文档(pdf)文件描述了BMP及其设计特点,所以用户可以评估他们可能使用。

第二个工作表是删除数据表(图3)。表提供更详细的信息在特定的BMP去除效率和的基础信息包含在选择工作表的一个部分。例如,图中的第一个条目3是一个渗透海沟,它将移除75至99%的总悬浮物(tss),如列C所示,55至75%的总磷(TP)所示列D,等等。每一列的下拉菜单允许用户快速排序BMP或水质成分。引用和链接提供的来源列表信息。

第三个工作表是成本数据表(图4)。这个工作表提供了更详细的成本信息和总结的基础信息部分的选择工作表。例如,图中的第一个条目4渗滤沟,成本2.507.91英尺³(0.028米³)。(英语单位使用,因为它们主要在美国建设社区)。每个源的引用和超链接提供成本信息,这样用户可以很容易地检查更新的值。

第四个工作表是维护数据表(图5)。这个工作表提供了更详细的维修信息和总结的基础信息部分的选择工作表。例如,渗透进入图5表明,平均每年的维护成本范围从5%到20%的初始建设成本。初始成本(图4)和维护成本(图5)可以一起使用来估计每个替代的生命周期成本为了选择最有效的形式的BMP。再次引用和链接为每个源BMP的维护信息。

第五个也是最后一个工作表是渗透数据表(图6)。这个工作表提供更多详细信息可用的数据和渗透的基础部分的选择工作表的汇总信息。例如,显示了渗滤沟展览渗透每小时率从0.5到3英寸。信息是基于有限的调查和需要改进在以后的开发阶段,但可以用来提炼BMP选择地下水补给时的特别关注和选择渗透速率水文评估阶段。

2.4。与用户界面集成BMP数据

盆地3.1,当时被HSPF最初的测试,需要ESRI ArcView和空间分析。由于这些原因,ArcView被选为原始GIS接口测试与BMP成本数据集成。ArcView不是交付的一个扩展计算所需面积HSPF模型分析。面积值也需要花费BMP场景。一个搜索知识库由ESRI (18)和一个合适的扩展。多个扩展可能是网站上找到,但作为这个项目的一部分使用的是简单的调用区工具。这个文件被下载到工作站用于测试和安装在适当的ArcView目录(ESRIAV_GIS30ARCVIEWEXT32)。ArcView项目打开扩展时可能会选择和一个图标会弹出菜单栏。

ArcView主题是由四个文件,其中一个是维护一个数据库文件,关于主题的属性。当BMP主题是第一次创建不存在区域列。当选择和BMP主题区工具扩展启动,一个额外的列添加到属性表,这是。DBF格式,包含在各单位面积值。此时的属性表有一个ID或名称为每个BMP +面积计算。表现在准备与数据库链接包含BMP成本和特点。

意大利的初始版本使用ESRI ArcView作为底层空间引擎。直到最近,ArcView GIS /空间接口是最常见的。它取代了作为主打桌面GIS软件包。不幸的是,这些包都是相对昂贵,需要进行大量的培训。传统的CAD软件包也可以用来创建点,线,或多边形文件填充土地利用和土地覆盖所需的屏幕。最大的市场份额的CAD软件包是Autodesk AutoCAD。但ArcGIS等,它是昂贵的,需要很多的训练。

MapWindow,免费,开源桌面GIS,似乎更适合作为空间界面,因为它解决了成本和源代码问题。目前底层图形包盆地4.0。更详细的描述产品可能被发现http://www.mapwindow.org/。

拉提的1.0版本图形用户界面是由动态解决方案,公司作为第一步一般图形用户界面来创建、编辑和显示HSPF网络中使用这些示例站点的应用程序。第一个版本的能力有限,但用于持续改进系统的成熟。图7显示了一个示例网络段编辑弹出菜单显示。

3所示。意大利测试和评估

初始测试系统的设计来展示适用性和识别需要改进。现有三个站点被选为测试一个工业区,提出商业网站,提出工业专家。进度和资金允许验证野外观察的结果,所以结果主要在plan-to-plan比较模式被认为是有用的。

3.1。欧洲直升机公司测试网站

美国欧洲直升机公司网站占36公顷毗邻金三角地区机场朗兹县西部,密西西比。第一阶段开发由生产建筑、滑行道,码头+相邻道路、停车场、人行道、草坪。在步骤的过程,第一阶段的发展被描述成subcatchment区域计算降雨径流如图8。ArcView被用来收集subwatershed土地利用信息用于HSPF模型。

Postconstruction图纸收集和用于生成区域定义。最初的文件结构是Autodesk AutoCAD Neel-Schaffer Inc .提供的这些线条是导入ArcView和转换成一个图形文件。土地利用区域被定义为透光和不透水盖分为subwatersheds根据HSPF。这些值比较原始AutoCAD文件中发现的面积值来验证空间精度并没有迷失在翻译。

区工具一个ArcView扩展,用来计算所需面积HSPF模型分析。当BMP主题是第一次创建不存在区域列。当选择和BMP主题区工具扩展了一个额外的列添加到属性表,这是。DBF格式,包含在各单位面积值。此时的属性表有一个ID或名称为每个BMP +面积计算。表现在准备与数据库链接包含BMP成本和特点。

四个站点配置测试使用气象条件与HSPF期1992年3月到1995年6月:(我)会展,(2)竣工,(3)有多个BMP的竣工,(iv)与一个BMP竣工出口通道。

竣工条件包括如图9。会展模式条件下显示的是图式化,但与所有部分被认为是植被生长区透光和高渗透参数的期望值较低(0.025 - 0.25厘米/人力资源),树冠存储(0.25至0.58厘米),和土壤存储20厘米(0.75)中所描述的BMP电子表格。多个BMP配置,功能包括bioretention洼地土壤修改和检查大坝被合并,行使上述BMP选择表格识别的渗透速率增强bioretention洼地(2.5厘米/人力资源)。山坡上的土地段也减少到0.0001 m / m代表较慢引起的径流率检查大坝在沼泽地,但检查大坝没有显式地建模。建模一个BMP在过去的配置包括一个1.2米高的大坝在站点检查出口通道,包含一个1米宽的缺口,窗台上离地面0.2米。检查这种规模的大坝将没收到850米³水的出口渠道。切口的大小是包含建模事件流和限制最大流量的最大流量显示低估计的会展配置径流。

多个最佳管理有效,减少洪峰流量(0.035米到一个较低的水平³/秒)比会展条件;然而,他们将是昂贵的。计算使用BMP表格表明,其成本可能会超过成本500000年。

图10显示了一个检查结果大坝与会展的条件。的洪峰流量明显减少,估计(低渗透)高0.071米³约0.035米/秒³/秒,一样的多个BMP比会展解决方案和更低的低流(高渗透)估计的0.048米³/秒。流的持续时间大约是2小时长(8小时和6的会展自记水位计)总量并没有减少,因为计算土壤渗透并没有增加频道虽然肯定会发生的。水保留下的窗台上拦沙坝切口将蒸发和渗透进入土壤。因此,检查大坝方面的证明是一个有效的解决方案总径流和洪峰流量不超过在会展的条件下。BMP数据库所需的大小表明湿盆地将成本15000年到30000从头开始构建,不如的多个BMP成本昂贵500000;然而,由于渠道已经存在,它将成本5000年到10000年与地球核心建立指定检查大坝和乱石。后者成本是可以接受的范围内实现成本。

较大的降雨将需要更多流动拘留建模能力比典型的降雨,拘留一个大池塘不是一个理想的解决方案;但结果表明,回到会展的目标可以实现水文与精心设计的BMP以具有成本效益的方式。应该用于验证水文模型确认发现和BMP的细节设计。

3.2。萨姆纳点测试网站

第二个测试检查一些BMP /盖功能在亨德森,提出商业开发田纳西。这个应用程序的目的是量化的贡献几个BMP /盖特性减少竣工径流率达到或者低于会展水平。提出的初步版本开发如图11。它由一个16公顷网站16米自然海拔变化(19)转换通过向低斜率发展与购物、公约/酒店和住宅设施。

最初的图纸,在AutoCAD格式,被乌鸦提供工程、LLC的纳什维尔,TN。然后该网站计划转换为附加ArcGIS空间分析。BMP /盖特征选择流域和添加到原来的网站计划。这些特性的特点从BMP选择获得电子表格。每个BMP /盖特性区域值被包含在生成模型。降雨径流的网站使用HSPF建模。发展的AutoCAD绘图被用来构造一个排水网络编码在HSPF。土地产权边界,部分流入单一通道达到模型中。在图所示的各个领域11零售、停车、流,所以forth-were分配编码来表示类型的空间供HSPF。该模型使用默认的系数值或运行,对于低强度发展特性,BMP电子表格中的值。没有尝试验证。由于这些原因,这些结果应被视为初步,表明在同样的条件下可能发生而不是绝对的预测。

两个网站测试条件:会展和提出发展与BMP /盖子。降雨径流模拟的1980年到1989年,使用来自纳什维尔的气象数据,TN机场从EPA的盆地网站下载(4)和使用盆地中提取软件。

几种类型的BMP /盖特性建模,把他们作为土地特性(PERLND HSPF术语)以适当的渗透系数和,在某些情况下,流出限制标准的宽顶堰水力方程。有保留的第一冲洗径流的影响,然后慢慢让它流入下一段。盖子特性对生物过滤单元(雨水花园)建模保留流入水直到积累水深0.3米,然后好像经过一个堰流排水。提出了湿地的东南角落的网站,1米的深度作为积累水位。所有其他地区排水速率对应的斜率,大小和程度的透水的渗透。渗透系数选择的BMP电子表格。

因为图式化会影响计算结果,模型相同的原理被用于会展和发达的网站配置,改变表面的斜坡,渗透系数为会展条件(默认值),和水积累近似实际现场条件。

结果测试条件一个降雨事件(1984年5月6日降雨量100毫米),如图所示12。可以看到,低强度的网站发展计划产生了总站点边界的地表径流峰值0.3³/秒,0.5米³/秒的会展条件下,最大流量被推迟了一个小时。因此,BMP计划可以被视为高度有效,不仅防止任何不利影响下游流,但实际上减少径流总量和最大流量大小从会展状态。在这种情况下,BMP可能被认为过度如果目标只是维持现状径流和系统重新设计提供更少的水文保留;但是,如果开发人员想要演示环境卓越或减轻对其他影响,如增加附近发展,他们可以选择实现测试计划。

3.3。膜县测试网站

意大利是应用于提出在膜县东北工业区密西西比如图13。轻轻倾斜的900公顷站点位于东北的膜,女士,毗邻美国61号公路。当前土地利用分为农业。它由三间歇流排水沟渠赫伦流入海湾,它流经的中间。现场地形建模使用高分辨率激光雷达数据收集的美国陆军工程兵团,转换为海拔。这些被用来定义斜坡和确定流和低的位置点,这有助于建立土地段边界适合排水分析。从盆地土壤数据数据库被用来描述网站的渗透特性。一个网站访问被用来描述现有的植被。降雨数据生成的网站利用Arkabutla大坝在泰特县的气象数据,从EPA的盆地网站下载和使用盆地中提取软件。

激光雷达数据与该地区四图被用来确定自然排水模式。这些模式被用于分离的网站为土地段流入中央,赫伦河口。各种areas-impervious和pervious-were编码数字HSPF用来确定每个土地分配段。为每个土地段计算包含在模型中。

降雨径流的网站使用HSPF建模。BMP /盖特性选择最佳补充网站根据土壤特性和土地的斜率。特点,这些特点从BMP选择获得电子表格和标准液压方程。降雨径流模拟了1978年到1980年时期。多个站点分割测试只有14段的结果。

对于最后的场景,四个网站测试条件:(我)目前的农业利用,(2)显影后,(3)显影后与BMP /盖子,(iv)最坏的情况。

目前使用情况建模所有段透光土地段。显影后包括七个透光土地段(PERLNDs)和七不透水段(IMPLNDs)。最坏条件建模所有部分不受土地部分(IMPLNDs)来演示如果整个网站覆盖路面。虽然这是一个极端的,不切实际的情况下,它是有用的说明了上限从给定的降雨径流事件。

BMP的显影后是建模一样显影后没有BMP除了不受土地市场细分为了实现BMP。两种类型的低强度发展特性进行了测试。透水混凝土BMP /盖特性建模,将其当做透光土地段与适当的渗透系数和存储容量。检查大坝BMP的特性被应用于达到部分除了赫伦河口。这些片段流出受到标准宽顶堰水力方程。这保留第一冲洗径流的影响,然后慢慢让它流入赫伦河口。BMP功能检查大坝首次实现使用的最大水深0.3米。然而,网站需要更大容量的大小,以减少显影后站点径流会展条件。为了实现这些结果,BMP建模为检查大坝必须提高到1.5米的高度。本质上这是一个异常高的大坝和检查表明,一个池塘必须保持最佳的水。 All other areas drained at a rate corresponding to their slope, size, and degree of pervious infiltration.

结果测试条件一个典型降雨事件(24小时降雨量130毫米1979年5月)5月3到4点在图所示14从网站上,放电用无量纲形式表示的。无量纲表示(归一化计算流量除以洪峰流量计算的最坏的情况下(为100%)场景)是用来强调模型尚未验证相比之下的野外观察流。结果模型未被确认是最好的用于指示相对变化,也就是说,比较一个场景到另一个。网站开发计划与选定BMP地表径流总量高峰现场边界为0.44,远低于0.62的显影后没有BMP和仅略高于0.41价值目前使用状况。

不透水表面添加到一个网站通常增加径流的速度和数量。图14显示了这个效果显然是最坏的情况产生两倍多的洪峰流量农业现状。第一个高峰是一样大的第二个最坏的情况下;而对于目前的使用,第一个峰是大大减毒植物诱捕和渗透。缩短的情况下,生成只有最大流量增加50%时,可能会翻番的侵蚀能力的Herron河口原因在前一节中描述。

图14还表明,径流总量,由曲线下的面积表示,将增加在缩短的情况下;然而,增加检查的选择BMP大坝和多孔路面降低最大流量和总量相当于目前的农业情况。因此相对简单的低强度设计提供可能保持甚至改善下游水质。

检查成本水坝,从几百到几千美元,可以无关紧要和其他网站相比开发成本。池塘建设成本较高,通常至少需要一些开挖和一个工程大坝、溢洪道。干池塘捕获200000³所需的测试条件,BMP选择电子表格显示5数百万建造。电子表格显示每年的维护成本建筑成本或1美元兑0.04元200000,其中大部分用于去除泥沙存款大坝,可以最小化由其他BMP,如草坪和绿色的洼地。

3.4。同行评审

一旦最初的测试完成后,模型的同行评审举行萨德科克伦的研究,技术,和经济发展公园密西西比州立大学的校园。12个人参加。六是密西西比州的研究人员,两人从私人工程公司,从非政府组织(ngo)两人,两人从国家监管机构。

同行评审的结果反馈和优先级的改进,排名顺序,包括:(1)使产品更加用户友好/集成/产品的信息;(2)显示的好处/使收益更explicit-give使用程序的动机。说明它支持会议允许要求;(3)验证模型;(4)定义目标市场(世卫组织)区域?超越了吗?(5)规范成本-(国家标准数据库),包括传统设计成本估算;(6)提高估计的BMP删除/效率相关的建设;(7)使(成本/效益)比较容易;(8)与CAD和GIS集成;(9)与CWP规定或建议;(10)事后审计的研究;(11)加上上游径流的影响模型;(12)系到绿色设计。

4所示。第二代拉提

4.1。需求的调查

如上所述,辛格(1),未来的水文建模需求转换用户友好的形式和需要由最终用户拥有最少的专业技术。支持这个位置上面描述的同行评审,反馈的结果在2008年的一项调查。为了评估盖/ BMP的感知技术在东南部,一个基于网络的分布式设计问卷设计和专业人士在阿拉巴马南部部分,路易斯安那州和密西西比州。这些区域有针对性的为正在进行的研究的一部分北部海湾研究所(进行下一代NGI)成立于2006年,以支持相关研究墨西哥海湾北部。目标受众的调查设计和规划专业人员包括土木/环境工程师、景观建筑师、和相关的职业。

调查显示,最佳管理实践发展的产业被格式化为一系列28问题设计为10 - 15分钟。调查的主题包括人口结构、公司和项目信息,熟悉盖/ BMP,客户感知,市场化,成本可行性,水文建模工具的可用性,技术需求,界面的偏好。电子邮件数据库生成的受访者使用互联网资源、部门联系,组织接触,和公开信息。两次调查是分布式通过电子邮件链接到大约1200名受访者。接受者的总数是严格估计,因为许多人同意将研究其他练习专业人士。调查总共收到141响应超过一个月的时间。这个响应数超过100的任意目标。

分发给目标受众是成功的。近80%的调查人群包括土木/环境工程师和景观建筑师在各领域的实践在阿拉巴马州,路易斯安那州和密西西比州。而超过60%的受访者表示,他们非常熟悉Excel,只有11%的人表示他们非常舒适和ArcView ArcGIS。HSPF只有1%感到非常满意。当被问及“全方位的,用户友好的模型用于评估网站计划”,近70%的人说他们会使用这样的工具如果存在。百分之五十的人说他们愿意支付1000年对于这样一个产品。56%表示,他们更喜欢电子表格与如AutoCAD或微型工作站CAD系统。

使用一个在线调查评估设计行业缺乏采用盖/ BMP技术证明是成功的。满足政府需求成为主要驱动力在实施这些策略。三大factors-cost,客户的反对意见,和传统方法阻碍了许多设计师将盖子/ BMP技术集成到网站计划。所有这些因素可能通过一个全面的发展,减轻用户友好的网站规划工具。Excel电子表格界面可能是一个有效的候选人考虑它的广泛接受,能力,和易用性。被一位匿名评论道,“BMP /盖的成本比较传统发展战略将对说服客户最有价值的实现策略规定不需要他们的地方。“然而,直到可持续雨水措施规定各级政府,许多设计师将最有可能继续利用传统的雨水管理技术。

4.2。莉迪亚的工具

足够的证据最佳管理实践发展的产业调查表明,一个网站评估工具的发展将会受到设计和开发行业。这个新工具的基本框架建立在最初的意大利。它能让用户来分析网站的水文输出时将各种BMP的解决方案。Latis-removal有效性的三个主要BMP表,维护成本和安装成本。系统中还将包括一个空间引擎,可以在公共领域。第二代意大利被评为Latis-LIDIA-the低强度开发实现评估工具;参见图15。

Microsoft Excel电子表格界面是选择初始尝试发展模型。Microsoft Excel是一个强大的、用户友好的工具,被广泛接受的整个行业和支持环境熟悉的工作簿和Visual Basic应用程序(VBA)宏观编程。像意大利,莉迪亚是建立在模拟的基本概念的有效性和成本实施控制/ BMP技术。Latis-LIDIA预计将函数作为一个独立的工具而不需要专门培训HSPF和类似的外部应用程序。和意大利之间的相似点和不同点Latis-LIDIA表进行了总结1。

在当前阶段,莉迪亚的估计基于预处理和postdeveloped站点径流条件使用广义的水土保持科学(SCS)径流曲线数(CN)方法。模型的第一步需要用户输入的项目信息,网站的维度,和降水数据(图16)。降水数据model-generated州和县的选择,或输入的数据可以手动定义的值。降水数据库是针对网站在阿拉巴马州、路易斯安那州和密西西比州。

在完成特定站点信息和选择设计风暴,用户必须描述网站基于其土地利用和土地覆盖每个各自的土壤水文组(HSG),植被类型和大小(图17)。

描述了网站之后,生成径流CN显示并打印结果。目前,模型输出包括predeveloped与postdeveloped条件;风暴事件最大流量、径流和成因;和年度径流卷(图18)。模型的未来发展将包括污染物负荷计算、数据库选择BMP和成本组件。在一起,这些组件将协助规划者和设计者不仅计算,而且沟通有效性,盖/ BMP策略对减少水的数量和改善水质规划和设计可持续的景观。

4.3。BMP数据库更新

自意大利的完成开发项目最终报告,2005年启动的工作,进行一些更改前面列出的三个数据源。这三个数据库的研究现状表明,格鲁吉亚雨水手册只添加一个BMP类型,一个雨水池塘。联邦高速公路管理局显然已经保持不变。EPA BMP数据库最广泛的修改,现在包括以下类别和信息数据包称为情况说明,并不包括在意大利学习。2007更新版的BMP电子表格,可能会发现http://www2.msstate.edu/ ~奢华婚礼/ MSU_BMP_Database_2007.xls还是再想想吧,现在包含以下补充。(我)规划(一)开发6 BMP,(b)Preservation-6 BMP(包括河岸缓冲区)。(2)控制(一)Erosion-14 BMP,(b)Runoff-4 BMP,(c)Sediment-13 BMP。(3)管理(一)Filtration-8 BMP,(b)Infiltration-5 BMP,(c)Retention_Detention-5 BMP,(d)Streets-4 BMP。

5。结论

意大利DSS的开发和测试表明,最初的目标可以产生一个公共领域的工具,将支持BMP /盖决策的形式是实用和有用的咨询公司和小政府办公室。这是一个重大创新,迄今为止只有建模复杂的计算机技能可以进行这样的研究。

进一步的工作,包括同行评审的结果,在线调查,和无数的会议报告显示全方位的日益增长的需求,用户友好的模型能够计算预处理和缩短径流,计算污染物加载率,提出BMP /盖雨水的解决方案,并计算成本组件与实施这些策略。这种需求驱动一方面越来越多的公众意识的水质问题和由此产生的扩张的地方,州和联邦法规。私营部门设计人员看到一个不断增长的市场提供这些服务,同时往往缺乏专业技术利用现有技术。所面临的挑战将是确保目前的发展模式将提供简化的接口要求的用户,同时保持合理的科学和工程。

两个版本的意大利DSS目前可用来满足challenges-basic意大利需要的知识,技能使用,水文模型HSPF或类似的模型,包括非标准HSPF模型的使用。Latis-LIDIA提供了一个简单的方法,使其可用于更广泛的用户,但基于事件的水文的限制(即。流持续时间分析是不可能的),也没有能力来显式地考虑水质BMP /盖的性能。

匹配这样的供应和需求的潜力是很有希望的。硬件成本和可用性不再是问题等运行模式。软件硬件成本下降并不匹配,但是包的数量确实增加了。也许更重要的是,大学生是接触更广泛的程序和模型比前几代工程师、建筑师、景观设计师。这一代可能会看到一个快速增长的数量和质量的工具能够协助雨水的解决方案的实现。的下一个前沿将基于web的解决方案。目前,技术是很容易收集,存储,和共享所需的数据输入,如土壤类型、降雨和地形。下一步将使分配模型的处理能力。第三个组件在这个过程中人类的元素。重大外联工作需要教育实践设计专业人士。 Workshops, conferences, and continuing education clinics will be needed if the marketplace is to keep up with advances in theory and technology.

承认

这里描述的工作是在密西西比河环境质量部门的支持下,美国环境保护署,田纳西流域管理局,亚祖河河三角洲联合水管理区,北部海湾研究所和密西西比州立大学。

引用

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