基于SWMM模型的低影响开发设施雨洪控制效果分析——以南昌工程学院瑶湖校区为例

随着城市化的快速发展,城市内涝问题日益严重。为解决城市内涝问题,以南昌工程学院瑶湖校区为研究区域,利用SWMM(Storm Water Management Model)构建了暴雨洪水管理模型,并加入低影响开发设施(Low Impact Development,LID),分析在LID设施建设前后,不同重现期暴雨情况下LID设施对研究区域降雨径流的控制效果,为海绵校园的建设提供科学依据和参考。结果表明:(1)研究区域内SWMM模型雨洪模拟的结果在参数调整后与实际情况比较吻合,表现出较好的适用性;(2)LID设施对降雨径流有较好的控制效果;(3)LID设施建设后对研究区域排水口峰值流量有较好的削减效果,随着暴雨重现期的减小,削减率基本维持不变,对排水口峰现时刻延迟效果增强;(4)LID设施建设后对研究区域内各子汇水区峰现时刻的径流量减少了约0.02 m^(3)/s,学生宿舍、图书馆等降雨径流较大的区域峰现时刻的径流量可降低至0.05 m^(3)/s左右,减小了降雨径流对师生出行的影响。

基于SWMM模型的雨水径流模拟与LID改造研究

随着城市化进程的加快,城市雨水径流问题日益严重,不仅对城市生态环境造成负面影响,还可能对城市排水系统造成巨大压力。本文以昆明理工大学呈贡校区憬园为例,采用SWMM模型对雨水径流进行模拟,并针对低影响发展(LID)技术进行改造研究。首先,通过对研究区域进行实地调查和资料收集,建立SWMM模型,然后对现有排水系统进行模拟,分析其存在的问题。其次,在其基础上引入LID技术对排水系统进行改造,通过增加雨水花园、植草沟、透水铺装等绿色设施,降低雨水径流对城市的影响。最后,通过模拟分析,验证了改造后的排水系统在减轻雨水径流、降低洪峰流量等方面取得了良好的效果,为校园雨水管理和雨水花园景观设计提供了理论支持和实践借鉴。

基于SWMM模型的城市内涝模拟分析——以芳村围排涝片为例

芳村围排涝片是广州市荔湾区内一重要排涝片,研究其内涝模型对广州市内涝工作具有重要意义。以芳村围排涝片内8个易涝点为例,利用SWMM与GIS技术相结合构建内涝模型,每个内涝点至少用3组实测降雨-积水数据对模型进行参数率定和验证。以此为鉴,基于实测降雨数据对率定后的城市内涝积水深度模拟。结果表明,在实际降雨的情况下,模型可以准确预测出芳村围排涝片内易涝点是否会发生内涝以及内涝等级,并展示出在各易涝点内涝峰值时刻。精准的模拟效果为广州市城市内涝治理提供了重要的依据。

基于SWMM模型的城市排水管网结构性能评价研究

本文以广东省深圳市某区排水管网结构性能评价为例,通过数据收集、SWMM模型建立,分析和评估城市排水管网的结构性能。本研究的方法和过程通用性极强,可应用于其他排水管网系统的模拟和评估。

基于SWMM模型的城市内涝成因分析

为探索城市内涝形成原因,研究城市雨洪的形成机理及排水系统的负荷能力,选取杭州西湖区之江新城作为研究对象,以2021年3月19日研究区典型场次降雨为例,采用SWMM模型进行了内涝模拟,并从水量平衡、管道满载和溢流点等方面进行了分析。结果表明:之江新城73.2%的降水量形成了地表径流;进入管道的水量中,48.2%的水量经管道直接排入河道,37.3%的水量从雨水井溢流,剩余的水量保留在管道中;50%的管道已经满管,15.2%井点溢流。研究成果说明城市下垫面的改变会使产流量增加,城市排水系统能力不足会引起城市内涝风险。

基于SWMM模型的明渠水面线计算方法研究

研究源代码SWMM模型进行明渠水面线计算的合理性,并进一步讨论总结明渠水面线的快速计算方法;利用Python编程将SWMM模型输入、运行及后处理进行整合,提高明渠水面线计算的便捷性与高效性,设定明渠计算断面保持不变及交叉变化2种情形,分别进行SWMM模型和常用明渠水面线模型的水面线计算结果对比,以讨论结果的合理性;以广州市天河区车陂涌为例进行水面线计算,结果表明,断面变化对SWMM模型和常用明渠水面线模型两者计算结果的差异基本无影响,在2种情形下SWMM模型计算结果与常用水面线模型均基本一致;利用源代码SWMM模型可提高水面线模型构建效率,能够实现高效、准确的水面线计算,并可替代常用的水面线计算模型适用于多种明渠水面线计算。

基于SWMM模型的某市防洪排涝体系探究

本文基于SWMM模型解释的城市防洪和排涝评估系统的设计,以某市作为研究区模拟分析了不同暴雨重现期的防洪和排涝水平,确定潜在的积水位置、时间、深度、面积,以及不同暴雨重现期的管网净输送能力,提出了减少城市洪水风险的措施,本成果可为城市防洪和减灾提供参考依据。

基于SWMM模型的老旧小区雨水管网设计研究

为提高老旧小区雨水排水管网应对极端天气排水能力,提出以SWMM模型为基础,结合场地竖向条件,对雨水管网设计进行模拟优化,提出在提升小区排水安全的同时兼顾改造的经济性的改造方法,为老旧小区排水管网改造提供了参考。

SWMM模型应用于城市住宅区非点源污染负荷模拟计算

以温州市典型住宅区非点源污染为对象,基于SWMM(storm water management model)模型的模拟机理,借鉴国内外相关研究的模型参数,结合降雨径流实测数据率定模型参数,将模型"本地化",构建了基于SWMM模型的研究区非点源污染负荷计算模型,并设计了4种不同降雨情景,分析在不同降雨条件下研究区非点源污染固体悬浮物(TSS)、CODCr、TN和TP的污染负荷量及其累积变化过程.结果表明,构建的SWMM模型的模拟值可以较好地与实测值相吻合,4种污染物模拟的相对误差均小于10%.在设计的4种降雨情景下:①污染物浓度峰值出现在降雨30～40 min内,降雨强度越大,出现浓度峰值的时间越早;②高强度降雨较低强度降雨可对受纳水体造成更大的污染.

SWMM模型在城市不透水区地表径流模拟中的参数识别与验证

为了研究城市不透水下垫面的降雨径流过程和污染负荷,以屋面为例,选择径流管理模型SWMM,采用独立场次实测数据,应用基于不确定性分析的HSY算法和Monte Carlo采样方法对模型中的水文水力和水质参数进行识别和验证.结果表明,地表不透水区径流模型中主要包含6个关键参数,分别为不透水区初损填洼深度（S-imperv）、不透水区曼宁系数（N-imperv）,指数累积方程中的最大可能累积值（max buildup）、累积常数（rate constant）,指数冲刷方程中的冲刷系数（coefficient）和冲刷指数（exponent）.水文水力参数的识别可以最小二乘法偏差作为目标函数,水质参数的识别可以场次污染负荷和污染物峰值浓度作为目标函数.参数识别结果为N-imperv0.012-0.025,S-imperv0-0.7,max buildup15-30,rate constant 0.2-0.8,coefficient 0.01-0.05,exponent 1.0-1.2.参数的区域灵敏度由大到小排序为coefficient、S-imperv、N-imperv、max buildup、exponent、rate constant.识别后的参数可以通过模型验证,但是在模拟一些雨型特殊的降雨径流污染物浓度曲线时,仍然存在一定的困难.

SWMM模型模拟雨洪原理剖析及应用建议

通过对SWMM模型结构和参数的剖析,证明其对城市雨洪形成过程的描述是符合迄今为止人们对城市产汇流规律的认知的。采用的产流分析方法以水文学为基础,汇流分析方法以水力学为基础,其物理概念清晰。包含的参数大多具有几何意义或物理意义,但有些参数之间存在互补性或相依性,这就要求在率定这些参数时应设法减少"异参同效"的影响。汇水区出口的雨洪过程的复合采用同时刻叠加的方法,表明来自不同部分洪水的相互干扰是被忽略的。

基于SWMM模型的城市道路LID设施设计参数优化研究

以深圳市光明新区为例,运用SWMM模型研究了生物滞留设施、透水沥青道路、透水铺装三种LID设施对区域内道路综合径流总量和污染负荷总量控制效果的影响中7个设计参数的优化,模型中水文水力、水质参数通过典型降雨过程进行率定。结果表明,E_(NS)、R^2值基本在0.77和0.80以上,SWMM模型模拟与实测水量水质过程趋势线基本一致,精度较好;7个设计参数中,D_A和D_C对径流总量和污染负荷总量控制呈负相关,其余参数呈正相关,且影响最大是D_C;B_H、S_(T1)和S_(T2)的设计优化值分别为0.15~0.3、0.6~0.8、0.5~0.7m,DC的设计优化值为0.5~1.5,H_A和D_A应在10%范围内予以优化。

昆明市明通河流域降雨径流水量水质SWMM模型模拟

选取昆明市明通河流域为研究区域,在暴雨管理模型(SWMM模型)参数敏感性分析、模型率定的基础上,对明通河流域进行了降雨径流水量水质模拟。结果表明:SWMM模型水文水力模块中最灵敏参数为不透水率,水质模块中污染物最大累积量、污染物累积速率均为灵敏参数,而冲刷系数和冲刷指数的灵敏度受降雨强度影响波动较大。水量水质模拟结果与实测结果较为吻合,模型率定取得了满意的结果。模拟结果显示,研究区降雨径流总氮、总磷、化学需氧量单位面积负荷率分别为75.6、8.5、697.8 kg hm-2a-1,城市降雨径流污染在滇池流域面源污染中占有较大份额。

SWMM模型在城市暴雨洪水模拟中的参数敏感性分析

城市降雨径流管理模型SWMM模型采用离散化的空间参数来描述区域的水文变化特性,从物理意义上描述了城市雨洪过程.但众多不确定的参数影响了模型的应用效果,有必要对其参数进行敏感性分析.研究将SWMM模型应用于北京市大红门排水片区,采用2000—2003年3场独立场次洪水资料对模型进行率定与验证.在此基础上利用Morris筛选法定量分析了模型参数对模拟结果的影响.结果显示,模型能够较好的模拟大红门片区的暴雨洪水过程,径流量相对误差皆在20%之内.在上述参数中,模拟洪峰和相对误差都对N-Imperv(不透水区曼宁系数)、Imperv(不透水率)及Slope(坡度)较为敏感,相关系数对N-Imperv(不透水区曼宁系数)和Slope(坡度)较敏感.

SWMM模型径流参数全局灵敏度分析

选取基于Horton和Green-Ampt入渗模型的入渗参数,以及区域坡度、区域宽度、透水性区域的曼宁系数和可积水深度共7个SWMM模型参数,采用Morris方法进行全局灵敏度分析。并分别采用不同降水类型、不同重现期的单个降水事件及长期降水序列,分析各模型参数对总产流量、洪峰流量及径流系数3个输出变量的全局灵敏度。结果表明:T1和T2型降水的参数灵敏度分析结果呈现较大差异,T2型较小降水事件不适宜用于参数校核;对Horton入渗模型而言,可利用T1型较大降水事件的洪峰流量对区域形状系数进行校核,利用T2型较大降水事件的总产流量对最小入渗速率、消减系数K进行校核;对Green-Ampt入渗模型而言,可利用T1型较小降水事件的洪峰流量对区域宽度和坡度进行校核及总产流量对透水性区域的曼宁系数进行校核,利用T2型较大降水事件的洪峰流量对最小入渗速率和缺水率进行校核;对径流系数而言,采用Horton和Green-Ampt入渗模型的结果一致,最大入渗速率和最小入渗速率是最灵敏的两个参数,透水性表面的可积水深度和曼宁系数为最不灵敏的两个参数。

降雨地表径流水质模拟中SWMM模型水质参数确定

检测城市不同功能区污染物累积和径流样本并结合模拟实验,分析不同污染物累积和冲刷规律,确定SWMM模型在降雨地表径流水质模拟中污染物累积和冲刷参数取值范围,并进行模型验证。研究结果表明,SS、COD、氨氮污染物累积量均随累积时间不断增加,并趋于稳定,其在不同功能区最大累积量C_1取值范围分别为:6.37~12.86、14.03~21.66和8.89~12.88 g/m^2,累积速率常数C_2取值范围分别为:0.055~0.100、0.061~0.085和0.133~0.167。降雨强度较大时,降雨地表径流中污染物浓度较高,但均随降雨历时不断下降,并趋于稳定。SS、COD、氨氮冲刷系数S_1取值范围分别为:0.003~0.005,0.025~0.035和0.01~0.02,冲刷指数S_2取值范围分别为:0.4~0.8,0.8~1.0和0.5~0.8。在确定的取值范围内选取SWMM模型水质参数,对某场降雨地表径流中SS、COD、氨氮污染物浓度变化过程进行模拟,模拟结果与实测数据基本吻合,表明水质参数取值范围适用于SWMM模型降雨地表径流水质模拟。

基于SWMM模型的南京典型易涝区暴雨内涝模拟

选取南京市易涝区—鼓楼区广州路段为研究区,构建基于SWMM的一维雨洪模型,利用南京市2011年“7·18”暴雨资料,模拟暴雨形成的内涝情况,拟合地表积水量与最大积水深度的函数关系,计算得到易涝区积水开始时间、积水持续时间、最大积水深度,并与南京市100年一遇设计暴雨形成的积水过程进行比较。结果表明:提出的快速推算最大积水深度的方法能够较高精度地实时动态计算研究区“7·18”暴雨形成的积水过程,及时有效支撑防洪除涝应急决策;相较于“7·18”暴雨,100年一遇设计暴雨形成的易涝区最大积水深度更深,积水持续时间更长。

基于SWMM模型的低影响开发模式雨洪控制利用效果模拟与评估

以江苏省淮安市郦城国际小区为例,介绍了SWMM模型中的低影响开发(LID)模块,运用SWMM模型模拟了该区域现状用地场景及下凹式绿地、渗透路面、植被浅沟单独布设和3种LID措施组合布设场景在不同设计降雨重现期下的管道出口断面径流过程,评估了不同LID措施的雨洪控制利用效果。结果表明,各LID措施均具有减小径流系数、削减洪峰流量、推迟峰现时刻的作用,其雨洪控制利用效果在低重现期更显著,尤以组合LID措施的效果最佳。

基于GIS和SWMM模型的城市暴雨积水模拟

以海口市海甸岛片区为研究区域,对组成排水系统的排水管网、道路和河道水系等进行合理概化,构建了该片区排水管网水力模型,提出了基于GIS和SWMM的暴雨积水计算方法,采用3场实测暴雨进行模拟分析,所得内涝淹没位置与实际调研情况基本相符,表明本文所提出的方法具有良好的精度和可靠性;分别对重现期为1、2、5、10、20a设计暴雨情形下的管道节点溢流和积水深度进行模拟。结果表明:该模型较好地评估了该片区排水管网排水能力;另外对比了实测暴雨和设计暴雨的积水模拟结果,表明暴雨雨型对模拟结果有重要影响。

SWMM模型中不同LID措施在排水系统模拟中的应用

针对城镇内涝问题,以陕西省汉中市某镇为例,利用芝加哥降雨过程线合成了该地区的典型降雨过程线;利用SWMM模型系统,对子汇水区域进行划分、管网概化以及参数确定,建立了该区的雨洪模型;设计LID调控方案,分别对1、3、5和10a重现期的雨洪过程进行模拟,结果表明:采用透水砖以及下凹式绿地的方式改变下垫面,可以有效削减降雨峰值流量;相同面积的下凹式绿地,布置在下游与布置在上游对雨峰流量的削减率基本相同,但布置在下游能延缓雨峰到来时间。