16、基于进化决策树模型的智能城市排水系统设计

基于进化决策树模型的智能城市排水系统设计

在智慧城市的发展中，排水系统的智能化设计至关重要。物联网（IoT）技术已被引入作为监测排水系统的一种替代方法，其用于检测排水管道系统内沉积物沉积的位置，以便在完全堵塞之前发出维修警报。然而，从水力角度来看，根据物理参数设计排水和污水管道以防止沉积物沉积更为合理。因此，监测水流特性对于保持管道底部无沉积物沉积更为重要。

1. 引言

1.1 排水系统设计的背景

近年来，排水和污水系统中的沉积物输送建模一直是研究的主题，旨在实现自清洁管道设计。污水管道中不受控制的沉积物沉积会导致诸多问题，如污染、堵塞和水流中沉积物过载。刚性边界明渠中的沉积物输送建模对于设计各类刚性边界渠道至关重要。自清洁设计标准可根据不同的沉积物输送模式进行分类，包括初始运动、初始沉积以及有无沉积床条件下的无沉积情况。其中，无沉积条件在排水系统设计中最为常用，以防止沉积物在渠道底部持续沉积。

1.2 传统设计标准

许多国家的排水系统标准大多采用最小流速或最小床面剪应力作为自清洁设计标准，以保持沉积物在水流中运动。这是传统的设计标准，基于经验使用单一的流速或剪应力值，缺乏深入的理论依据。

1.2.1 最小流速标准

最小流速是自清洁渠道最广泛使用的设计标准，范围通常在 0.3 - 1 m/s 之间。不同国家和不同类型的下水道（雨水、生活污水、合流制）的最小设计流速有所不同。例如：
| 国家 | 下水道类型 | 最小流速 (m/s) |
| ---- | ---- | ---- |
| 美国 | 生活污水 | 0.6 |
| 美国 | 雨水 | 0.9