基于SWMM的排水管网系统模拟分析技术

道路积水是排水管网系统功能失效的宏观反映。为了防止并减轻此类灾害,应用系统建模仿真以及情境分析方法对排水管网系统进行分析。以镇江市中心城区解放南路雨水排放子系统为实例,采用排水管网建模仿真软件SWMM和典型情境分析对该系统运行的总体性能和瓶颈进行了模拟分析,为排水管网系统的改造策略提供科学参考。

镇江市主城区排水管网计算机建模方法

为了预防道路积水等城市型水灾害,基于暴雨雨水管理模型(SWMM)平台建立了镇江市主城区排水管网计算机模拟模型。结合建模实践,对排水管网计算机实用建模方法进行了探讨,可分为汇水子区域划分、参数获取、模拟情境设计、灵敏度分析及模型预校准等步骤,为后续的模型微观校准提供了有利条件。该方法对现阶段建模数据不完备地区的排水管网建模具有借鉴意义。

污水管网模拟模型节点平均流量的估算方法

建立排水管网模拟模型是城市排水实现科学化管理的一个重要手段。作为污水管网建模的基础部分,研究了污水管网节点平均流量估算的间接求解方法,即根据用水量推求污水量。该法包括污水排放系数的确定和节点服务区域属性值的计算两部分。污水排放系数根据生活用水量结构确定;在城市排水管网GIS平台上可以估算节点服务区域属性,如人口、面积(平面面积和建筑面积)等。

日污水流量序列的分形特征研究

为定量描述污水流量的变化特性,并获得污水管网非恒定流模拟精度要求的节点流量过程线,结合某污水处理厂的日进水流量记录应用分形理论对污水流量序列的分形特征进行了研究。结果表明:整个日流量序列存在分形特征,而分时期流量序列的分形特征则尚需进一步证实;对于整个流量序列,随着滞时的增加则关联维数逐渐增大,饱和时的关联维数为1.0466;当滞时τ=1d时,分时期流量序列的关联维数比整个流量序列的关联维数大;整个流量序列的盒维数为1.7973,春、夏、秋和冬季流量序列的盒维数分别为1.5936、1.4259、1.5558和1.1372,即分时期流量序列的盒维数比整个流量序列的盒维数小。

污水流量序列随机模拟的马尔可夫链模型

为了进行城市污水管网系统的水力分析,对管网节点流量过程进行了随机模拟.首先,将污水流量序列概化为无因次形式,并剖分为若干个状态;然后,应用齐次马氏链建立节点流量的随机模型,可获得节点流量模拟序列的全集;再以已知样本的均值序列和模拟序列的关联度作为判定模拟序列有效性的标准,从齐次马氏链生成的模拟序列全集中,识别满足特定阈值条件的模拟序列子集,得到最终的节点流量模拟序列.对北京某污水厂进行的计算机模拟表明,该方法比非平稳的时序分析方法简单易行.

滑动加权最小二乘法识别污水流量变化模式

为了获得污水管网非恒定流模拟所需的节点流量变化模式曲线,根据非平稳时序分析方法识别原始流量序列的主值分量和周期分量,二者之和即为节点流量变化模式.其中,主值分量分别应用滑动加权最小二乘法和参数模型法进行识别;周期分量采用累积周期图法识别.最后,以识别结果序列和原始序列的相关系数以及残差均方差作为评价标准,对北京某污水厂一组日流量变化序列和时流量变化序列的识别结果进行了比较.比较结果表明:①滑动加权最小二乘法对主值分量的识别结果优于参数模型法;②滑动加权最小二乘法联合累积周期图法对节点流量变化模式的识别结果优于参数模型法联合累积周期图法.

基于径流系数的城市降雨径流模型参数校准方法

为了解决我国城市降雨径流模型参数校准数据欠缺的问题,应用较易获得的径流系数作为校准目标,以峰现时间作为径流系数模拟值的计算依据,以合成单峰降雨作为校准降雨事件,在SWMM平台上进行模型参数校准。通过校准模型适用性和灵敏度分析,表明该法既可以满足模型参数预校准的要求,也可以在模型参数不确定性分析的基础上用于实践。因此,该法是改善城市降雨径流模型参数校准状况的有效途径。

城市雨水管网模型参数校准研究综述

针对当前雨水管网计算机模型应用的关键环节———模型参数校准问题进行综述,内容包括:模型校准参数识别、模型参数优化算法、模型参数不确定性分析、模型参数灵敏度分析以及我国雨水管网模型参数校准的研究现状等五个部分,并对当前的雨水管网模型参数校准提出了几点建议。

城镇排水管网设计模式系统观

针对现阶段排水管网系统面临的问题(如内涝、合流制溢流、雨水径流污染等),从系统工程角度对现行的排水管网设计模式进行了评述,提出了包括排水管道系统布局优化模型、排水管道参数优化设计模型、基于非恒定流模拟技术的排水管网设计方案系统分析模式和以风险为目标的排水管网设计方案评价模式的排水管网系统设计新模式。

气候变暖背景下的城市排水管网系统可持续管理

针对气候变暖风险及其影响下的排水管网系统,提出了城市排水管网系统可持续管理框架,包括设计优化管理、多目标运行优化管理、承载力管理和内涝风险管理等层次。对不同程度城市内涝的风险管理重点进行了分析。

基于Simulink的污水管网节点流量随机模拟器设计

为了合理评价污水管网的运行工况和服务性能,采用非平稳时序分析方法对其中节点入流序列进行了随机建模.首先,奇异点识别采用Tukey提出的方法,趋势项识别采用基于逐步回归分析的曲线拟合法,周期项识别采用累积周期图法.其次,平稳时序模型类型识别采用自相关图和偏相关图,阶数确定采用信息准则方法,参数估计采用最小二乘法.模型通过了残差检验和实用性检验.最后,根据随机建模结果在Matlab/Simulink上设计了污水管网节点流量随机模拟器的结构图,可实现污水管网节点入流序列的蒙特卡罗模拟,并在示波器窗口对模拟流量序列和原始流量序列进行了比较.

基于SIMULINK的排水泵站可视化动态仿真方法

为了便于排水系统非恒定流模拟技术的应用,该文在SIMULINK平台上对面向结构图的排水泵站可视化仿真途径进行了探讨。首先,将排水泵站划分为集水池、泵站等模块,然后应用M文件S函数接口编写了仿真程序。集水池模块能够模拟池中水位的变化过程,并通过泵站控制规则与泵站模块相协调。最后,通过实例验证了该方法的可行性。

基于正交极差分析的青龙河流域HSPF模型参数寻优模式

为评价桃林口水库水文水质状况,建立其上游青龙河流域的BASINs/HSPF水文水质模拟模型.以Nash-Sutcliffe效率系数作为评价标准,联合正交设计和极差分析法进行参数寻优研究和可靠性分析.结果表明:BASINs/HSPF模型参数寻优的正交极差联合分析模式可大幅减小参数的寻优次数和寻优区间,是获得模型灵敏度参数和参数满意解的高效模式,可为模型参数寻优算法开发提供借鉴;应用正交极差分析的参数率定结果,以青龙河流域下游桃林口水库监测点2011年实测径流数据对模型进行验证,验证期(2011年)的Nash-Sutcliffe效率系数为0.79,稍低于率定期(2012年)的Nash-Sutcliffe效率系数(0.81)以及PEST自动校准的Nash-Sutcliffe效率系数(0.84),水质模拟结果也基本吻合;针对青龙河流域BASINs/HSPF模型,应用正交极差分析方法识别出6个高灵敏的BASINs/HSPF模型参数(IRC、INFILT、AGWRC、DEEPFR、AGWETP和LZSN);应用正交极差分析方法获得的BASINs/HSPF模型参数满意解取值区间依次为:LZSN[2.0,6.3],INFILT[0.084,0.167],AGWRC[0.90,0.95],DEEPFR[0.209,0.333],BASETP[0.067,0.199],AGWETP[0.067,0.199],CEPSC[0.14,0.27],UZSN[1.35,2.00],IRC[0.392,0.483].

污水管网系统节点流量模拟计算

污水管网系统节点流量模拟计算是城市污水管网系统规划设计和运行管理的基础性工作。该文从污水管网系统规划设计和运行管理两个方面阐述了污水管网系统节点流量模拟计算的内涵,并对该领域的未来发展作了展望。

城市水资源利用与城市化的关系

以河北省为例对城市水资源的开发状况与城市化进程的相互关系进行了研究 ,并建立了数学模型 ,以期为城市可持续发展战略决策提供科学的理论依据。

基于MIKE FLOOD的巢湖市主城区现状排水能力与内涝风险评估

为了构建巢湖市完善的城市排水防涝工程体系,编制《巢湖市城市排水(雨水)防涝综合规划(2015-2030)》。首先,基于MIKE FLOOD软件,建立了巢湖市城市排水防涝系统计算机模型。其次,通过设置不同的设计暴雨情景,模拟分析了1、2、3、5、10 a等不同重现期条件下现状排水系统的排水能力,并对巢湖市主城区内涝风险与区划进行了评估。结果表明:当前巢湖市主城区约有61.13%的管网现状排水能力能满足5年一遇的排涝设计要求,但仍有27.86%的管网现状排水能力未能达到1年一遇的排涝设计要求(2015年);新编规划的排水防涝工程体系能满足50年一遇设计暴雨的排水防涝要求;利用MIKE FLOOD和情景模拟评估方法可为城市排水(雨水)防涝综合规划编制提供技术支撑。

河北省城市供水、节水、污水处理的现状

分析了河北省城市供水、节水和污水处理的现状 ,找出了存在的主要问题 。

概念模型方法在高校环境教育中的应用

为了解决环境教育教学过程中知识面广、知识点杂以及授课学时短的矛盾,应用概念模型方法（自然本底-环境效应模型、源汇模型、DPSRC模型以及系统工程模型）来架构课程的知识框架以及知识点之间的逻辑联系,取得了较好的效果。并以＂环境科学概论＂课程为例进行了介绍。

基于太极图的人与环境关系的具象化阐释

为了清晰地阐释环境科学中人类与环境关系,应用中华传统文化符号太极图中的S形曲线来具象化人类与环境关系,并应用都江堰的鱼嘴分水堤和灵渠的铧嘴分水坝来解读人类与环境的和谐相处关系,取得了较好的教学效果。

基于MIKE FLOOD的典型滨湖城市排水防涝系统规划

为了评估巢湖市城市排水(雨水)防涝风险状况,应用MIKE FLOOD软件对巢湖城市排水防涝系统现状进行计算机建模。结合巢湖市排水防涝系统具体的现状资料提出了适宜的一维管网和二维耦合建模技术路线,应用积水点宏观校准方法进行了模型验证,采用短历时和长历时设计降雨对内涝风险进行了评估,可为城市排水防涝综合规划编制提供借鉴。