基于城市暴雨洪水模型的市政排水设计研究

城镇化进程的加快对城市的市政排水系统设计提出了更高的要求。文章采用SWMM暴雨洪水模型对城市暴雨进行数值模拟,分析其暴雨过后城市积水情况,结果表明:雨箅正常排水情况下,道路宽度为9~10 m时,约40 m长的街道地面最深积水点约为0.18 m,最浅处的积水点水深约为0.04 m,不会影响交通的通行。雨箅堵塞,地面积水达到雨箅正常排水情况下的2~4倍时,会影响城市正常交通。在此基础上提出市政排水设计方案,旨为城市市政排水系统的发展提供一定的参考依据。

暴雨洪水管理模型的城市内涝淹没模拟

为解决暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)无法模拟城市地表淹没过程的问题,提出一种改进SWMM的内涝灾害模拟方法.该方法通过改进SWMM模型的构建方式,将城市地表数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据概化为水池并输入到模型中进行模拟,使得溢流水体可以沿着水池底部地形流动,并依据模拟结果和DEM数据计算出城市地表的淹没过程.通过实例对此方法进行了验证.研究结果表明:通过本文方法可以利用SWMM模拟出城市地表的淹没深度和淹没范围,实现了内涝灾害模拟,为城市内涝防治研究提供了参考依据.

基于城市暴雨洪水模型的市政排水设计

为提高城市排水工程设计水平,文章分析了SWMM雨洪模型的特点及雨水产汇流、地表下渗等模拟方法,并以某城市为研究对象,阐述了SWMM模型的建立流程及其在排水管网能力和内涝评估中的具体应用,同时,提出城市LID排水设施的布置方法,研究成果可为市政排水设计提供理论指导。

暴雨洪水管理模型(SWMM)研究应用及发展趋势

暴雨洪水管理模型(SWMM)具有通用性、灵活性、高效性和高拟合度的特点,其广泛应用于国内外城市排水系统管网的模拟和评估。文中介绍SWMM模型的基本构成及其同类型的软件,提出构造SWMM模型的数据要求和基本步骤,总结了近五年国内外SWMM模型的研究和应用进展情况,从SWMM模型与GIS软件耦合、模型参数敏感性研究和模型对水文水质和LID措施的模拟3个方面对国内应用进行重点介绍。最后指明了增加模型功能和结合中国国情发展的趋势。

城市暴雨管理模型应用研究进展

回顾了城市暴雨管理模型SWMM的发展过程,着重分析了模型开发关注的重点问题:子流域划分尺度、模型参数的选取和设定、参数不确定性及灵敏度分析、参数的率定、模型结构的不确定性分析、模型开发与耦合等,对模型在水文过程模拟、水动力过程模拟、水质过程模拟3个方面的应用进行了评述,并对模型未来的优化应用和开发提出了建议和展望。

基于地理国情监测数据的暴雨洪水管理模型优化

暴雨洪水管理模型作为动态模拟的城市暴雨积涝模型,被广泛应用于城市积涝负荷估算研究,并在很多小尺度研究中取得了很好的效果。随着中国城市发展不断加快,城市积涝研究的空间尺度也随之变大,如何科学合理地构造模型,并且保证模型的精度成为研究中的一个重要问题。基于地理国情监测数据,分析暴雨洪水管理模型应用于城市区域暴雨积涝模拟时地理国情监测数据对模型精度的影响,并在此基础上,在汇水区划分、管网概化、节点选取3个方面对其参数进行优化。以陕西省延安市为例,利用优化后的模型对3场真实降雨相关数据进行分析,给出对延安市内涝风险的区域划分。研究结果表明,溢流节点和超载管段基本符合街道淹没情况,为延安市内涝风险防治提供了科学参考。

基于暴雨管理模型的广州某城市住区的低影响开发规划

以广州某城市小区为对象,基于GIS和SWMM构建城市住区雨水管理模型,对未开发、现状和分别应用绿色屋顶、渗透路面和雨水花园3类低影响设施等情景条件下,面向不同降雨重现期的地表径流、管道溢流变化情况进行模拟,并根据模拟结果,估算各类低影响设施的雨水管理效率和成本。在此基础上,结合研究区内子汇水区的实际情况,不断调整和优化的低影响设施的组合,最后形成研究区低影响设施综合规划优化布局。研究结果表明,综合应用各类低影响设施,能够有效地降低城市住区的径流和管道溢流总量,重建城市水生态,达到从源头控制城市内涝的目标。

基于SWMM模型的城市暴雨洪水模拟与分析

为了进行城市暴雨洪水模拟分析,以湖北省恩施市中心城区为研究区域,在河流水系分布和洪水来源分析的基础上,提出洪水分析计算方案,构建一、二维耦合SWMM模型计算典型频率(10,20,50,100年一遇)河道洪水演进和漫堤淹没过程,获得较为准确的洪水淹没范围、水深、淹没历时和洪峰到达时间等信息,并结合GIS进行洪水影响评价。结果表明,清江干流主要河段基本满足20年一遇的防洪标准,清江干流和龙洞河部分河段现状防洪能力较低。SWMM模型是一种成熟的城市雨洪径流模型,适宜于城市暴雨洪水模拟与分析应用。

基于暴雨洪水管理模型的下凹绿地和透水路面模拟研究

以南京某小区为研究区域,采用暴雨洪水管理模型,模拟研究区域进行下凹绿地和透水路面改造后对区域内地面径流情况的影响。模拟结果表明,下凹绿地和透水路面均可有效消减地面总径流量和峰值流量,减小径流系数,同时改善研究区域的地下水环境。通过进一步改变下凹绿地和透水路面在模型中的规模后可知:下凹绿地面积占小区总面积的比例不应低于30%;透水路面面积占总面积的比例不应低于20%。

暴雨洪水管理模型参数敏感性分析

暴雨洪水管理模型(SWMM)是研究城市洪涝问题的有效手段之一,其敏感参数取值不仅影响模型参数率定效率,还影响模型预测的精确性。为了准确辨识敏感参数,本文从局部和全局的角度,分别采用修正Morris筛选法和互信息法对参数进行敏感性分析。研究结果表明:洪峰流量和径流系数的敏感参数均为透水区曼宁系数和最小入渗率。本文选用的修正Morris筛选法和互信息法都可以识别出主要敏感参数,但前者对于敏感参数的识别能力有限,后者识别效率较低,建议在需要快速辨识模型主要敏感参数时采用修正Morris筛选法,进一步识别模型其他敏感等级参数时结合互信息法。

山地城市暴雨洪水中人车失稳风险数值模拟研究

【目的】为定量分析山地城市暴雨内涝中行人和车辆的失稳风险特征,【方法】以重庆市悦来新城某排水片区为研究区域,构建一二维水文水动力耦合模型,对研究区不同降雨情景下的承灾体暴露性进行了模拟分析,按照最不利原则,从失稳风险范围和失稳持续时间等维度计算分析了典型人车(轿车、SUV、成人、儿童)的失稳风险。

基于暴雨洪水管理模型的低影响开发设施应用研究

海绵城市是针对解决我国水危机提出的新理念,而低影响开发(LID)设施是构建海绵城市的关键。为了分析不同降雨重现期、不同降雨历时、占地面积对单项LID设施径流控制能力的影响,以亦庄调节池一期工程为研究区域,利用暴雨洪水管理模型(SWMM)进行模拟计算,研究了不同占地面积下各LID设施对不同降雨过程的径流削减效果,分析了降雨重现期及降雨历时与占地面积影响作用的相关性。结果表明:随着降雨重现期由1年增加至10年,透水铺装径流削减率下降了13%～35%;随占地面积占比由25%增至100%时,其径流削减率增大了4. 8%～23%,且占地面积变化对低重现期降雨径流削减效果影响明显,生物滞留槽和植草沟呈相同规律。相反,下凹绿地占地面积变化对高重现期径流削减效果影响较大。绿色屋顶的径流削减率与土壤层厚度成正比,与降雨重现期成反比,且绿色屋顶厚度对低降雨重现期削减效率影响稍大; LID设施的径流削减率随降雨历时增加而增大(削减率增长区间为1. 7%～7. 7%),且占地面积越大,降雨历时变化对径流削减率的影响就越明显。各LID设施的性价比和适用情况对比计算表明,下凹绿地和透水铺装性价比较高,适于作为主控设施大面积应用,而植草沟、生物滞留池及绿色屋顶适于作为辅助设施部分应用。研究成果为选择效益最优的海绵城市建设模式提供科学参考。

基于暴雨洪水管理模型的海绵型高速公路服务区低影响开发研究

为解决高速公路服务区雨洪控制问题,基于海绵型服务区的总体理念,从低影响开发(LID)理论出发介绍各类LID设施的具体内容和适用情况,提出LID设施选择原则,将LID设施运用至重庆围龙服务区,并在年径流总量控制率为80%的降雨情景下,运用暴雨洪水管理模型(SWMM)对其进行模拟。研究表明:通过设置透水铺装、绿色屋顶、植草沟和下凹式绿地等LID设施,可缓解服务区内涝,使水文环境与场地开发前更接近。可根据LID理念提出针对服务区雨洪控制的设计要求,保障服务区正常运营。

基于暴雨洪水管理模型的雨水工程环境效益评估方法研究

以COD为例,利用暴雨洪水管理模型预测了北京市农村居民区雨水径流污染物排放负荷,研究了降雨强度和不同季节对雨水污染物排放的影响。结果表明,降雨强度越大,COD浓度峰值出现越早,排放负荷越大。在前期干旱日为30 d、降雨历时为120 min时,降雨重现期由0.5 a增加至5.0 a,COD排放负荷增加了29.5%。分别采用前期干旱日2 d、降雨重现期5.0 a和前期干旱日30 d、降雨重现期0.5 a两种情景代表典型的夏季、春秋季降雨进行预测发现,春秋季降雨的COD浓度峰值和排放负荷均远大于夏季。COD浓度峰值夏季为44 mg/L,而春秋季则达到了183 mg/L;降雨历时120 min时,春秋季降雨COD排放负荷为42.7 kg,是夏季的1.9倍。以人工湿地为例,考虑生活污水排放和流域水质控制目标,建立了雨污合流制下的雨水工程环境效益评估方法,并预测了人工湿地对雨污合流污染物的削减效果。研究证明,相比夏季,人工湿地在春秋季可以发挥更大的环境效益。人工湿地联合调蓄池,在典型的春秋季降雨中的COD削减量为18.4 kg,而夏季仅为3.6 kg。建议北京地区居民区雨水工程根据不同季节采用更适宜的运行方式,提高雨水工程的处理效率和环境效益。

基于暴雨洪水管理模型的海绵道路非点源污染负荷削减效果评估

为研究海绵道路对降雨径流过程的非点源污染负荷削减效果,以武汉市青山区某工业道路为研究对象,设计3组低影响开发(LID)措施方案:下凹式绿地(方案Ⅰ)、下凹式绿地与透水砖组合(方案Ⅱ)、下凹式绿地与透水砖和透水路面组合(方案Ⅲ)。通过暴雨洪水管理模型对研究区的非点源污染负荷进行模拟研究,分析不同暴雨重现期下研究区降雨径流中污染因子悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、总氮量(TN)和总磷量(TP)的负荷迁移过程及削减效果。结果表明:3组方案在不同降雨事件中对4种污染负荷均有一定削减作用,SS、COD、TP、TN负荷削减率分别提高了21.28%~50.70%、15.31%~49.57%、11.61%~51.23%、13.13%~44.75%。LID方案在小降雨事件中对负荷削减率提升幅度最大,且方案Ⅱ和方案Ⅲ对污染负荷的削减效果明显优于方案Ⅰ,但方案Ⅱ和方案Ⅲ对污染负荷控制效果接近,说明透水路面对污染负荷的控制效果较差。

基于SUSTAIN模型方法的社区暴雨径流管理BMP措施模拟与优化

基于城市暴雨处理及分析集成模型系统(System for Urban Stormwater Treatment and Analysis Integration,SUSTAIN)方法,评估最佳管理措施(Best Management Practices,BMP)不同方案组合对暴雨径流控制效果,获得最有经济效益的BMP方案组合。选择延庆县康安小区为研究案例,通过BMP适宜性以及当地实际情况进行分析,在社区规划设置了绿色屋顶,透水铺装,生物滞留池,植草沟BMP方案。规划后利用SUSTAIN中的土地模块、BMP模拟模块以及传输模块中的算法进行计算,得出开发前、后以及开发后BMP规划3种情形的年径流量以及年污染物输出量。城市开发后,相对于开发前年径流量以及污染物输出量增长数倍。而经过BMP规划后,通过模拟,相对于开发后的情形,对径流量、TSS、COD、TN、TP削减率分别为43%、31%、44%、48%、39%。利用SUSTAIN优化模块中的NSGA-II算法对开发后规划BMP情形优化,以径流量以及污染物削减效率为优化目标,得出径流量以及污染物削减效率的成本效率曲线。选择成本效率曲线的几个优化方案进行说明,经过优化后相对于开发后情形径流量,TSS,COD,TN,TP削减效率分别提高到61%,46%,48%,65%,58%,且成本都有所下降。

城市洪涝模拟技术在城市洪水管理中的应用

中国改革开放40年来,城镇化率由17.92%增加到了58.52%。在迅猛的城镇化进程中,我国城市洪涝问题日益突出,“城市看海”几乎成为常态。城市洪涝模拟与防治技术成为国家和社会关注的重点。中国水利水电科学研究院长期坚持城市洪涝问题的研究,自20世纪80年代开始,一直致力于城市洪涝模拟技术的自主研发,目前已形成一套水文—水力学耦合模型,具备地表—河网—地下管网联动模拟功能,可以开展城市暴雨内涝、外洪泛滥、潮位顶托及其组合遭遇的模拟。模型利用14类参数与边界条件的调整,能够模拟气候、社会经济、防洪工程体系等各类情景对城市的影响。

城市洪水风险管理技术

城市洪水风险管理是一项复杂的系统工程,城市洪水风险是不可避免的,而且随着人类活动的加剧、极端气候事件的发生,城市洪水风险管理的复杂性在增强。从城市洪水灾害的危险性分析、易损性分析和灾情评估三方面介绍了城市洪水风险管理技术,并给出了它们之间关系的基本模型。

基于SWMM的海绵城市短时排水工程三维模拟分析

为了解决排水工程模拟运行效率低、产流计算误差等问题,基于SWMM进行了海绵城市短时排水工程三维模拟分析。分别构建了地表产流模型、入渗模型、地表汇流模型和管网汇流模型,并利用SWMM模型对其进行计算和模拟。按照总体架构设计实现了排水工程的三维模拟,并通过对数据层的设计保证了结果的准确性和可靠性。实验结果表明,所提方法具有较高的运算效率、较小的产流量计算误差以及较高的模拟精度。

基于SWMM模型的暴雨洪水模拟研究——以郑州大学新校区为例

随着气候变化和人类活动影响加剧,城市化水平进一步提高,城市区域面积急剧扩大,城市化所带来的水文效应使城市洪涝灾害出现频率不断增大。以郑州大学新校区为研究区域,应用SWMM模型对该区域在不同暴雨重现期、不同峰值比例、不同城市化程度和LID情境下进行暴雨洪水模拟。结果表明:暴雨雨型对模拟结果有重要的影响,该模型较好的预测了研究区域排水管网的排水能力,以及在不同情境下的模拟结果。