摘要
城市化进程的加速导致水资源短缺和雨水径流污染问题日益严重，为实现可持续发展，本研究聚焦于城市雨水收集与利用系统的优化设计。研究旨在通过科学规划和技术创新，提升雨水资源化利用效率并缓解城市水环境压力。基于系统工程理论，结合多目标优化算法和地理信息系统（GIS）技术，构建了一套适用于不同城市规模和气候条件的雨水收集与利用模型。该模型综合考虑了雨水径流量、水质特征、储存设施容量及用户需求等关键因素，并引入动态调控机制以适应季节性变化。研究结果表明，优化后的系统能够显著提高雨水利用率，减少径流污染负荷，同时降低基础设施建设和运营成本。创新点在于提出了基于情景模拟的灵活设计方法，实现了经济效益、环境效益和社会效益的协调统一。研究成果为城市水资源管理提供了重要参考，对推动绿色基础设施建设具有重要意义。
关键词：城市雨水收集；多目标优化；地理信息系统（GIS）；动态调控机制；情景模拟设计
Abstract
The accelerating urbanization process has led to increasingly severe issues of water resource scarcity and stormwater runoff pollution, prompting the need for sustainable development strategies. This study focuses on the optimized design of urban rainwater harvesting and utilization systems, aiming to enhance the efficiency of rainwater resource utilization and alleviate pressure on the urban water environment through scientific planning and technological innovation. Based on systems engineering theory, a rainwater collection and utilization model adaptable to various urban scales and climatic conditions was developed by integrating multi-ob jective optimization algorithms with Geographic Information System (GIS) technology. The model comprehensively considers critical factors such as stormwater runoff volume, water quality characteristics, storage facility capacity, and user demand, while incorporating a dynamic regulation mechanism to accommodate seasonal variations. The results indicate that the optimized system significantly improves rainwater utilization rates, reduces runoff pollution loads, and decreases infrastructure construction and operational costs. A key innovation lies in the introduction of a flexible design method based on scenario simulation, achieving a coordinated balance among economic, environmental, and social benefits. This research provides essential references for urban water resource management and plays a significant role in promoting the development of green infrastructure.
Keywords：Urban Rainwater Harvesting; Multi-ob jective Optimization; Geographic Information System (GIS); Dynamic Regulation Mechanism; Scenario Simulation Design
目 录
摘要 I
Abstract II
一、绪论 1
(一) 城市雨水收集与利用系统的研究背景 1
(二) 优化设计的意义与价值分析 1
(三) 国内外研究现状综述 1
(四) 本文研究方法与技术路线 2
二、雨水收集系统的优化设计基础 2
(一) 城市雨水资源特性分析 2
(二) 收集系统的关键技术要素 3
(三) 系统优化的设计原则与框架 3
(四) 数据采集与模型构建方法 4
三、雨水利用效率的提升策略 4
(一) 雨水储存与分配的优化方案 4
(二) 利用场景与需求匹配分析 5
(三) 水质保障的技术路径探讨 5
(四) 经济效益与环境效益评估 6
四、系统实施与管理优化研究 6
(一) 实施过程中的关键问题分析 6
(二) 管理模式的创新与改进 7
(三) 智能化监控与运维技术应用 7
(四) 典型案例分析与经验总结 8
结 论 9
参考文献 10
