基于流溪河模型的任河流域城口段暴雨洪水模拟

为准确、有效地预报任河流域城口段暴雨洪水,以DEM、土地利用和土壤类型数据为基础,利用流溪河模型构建任河流域3级河道模型,选取20190627暴雨洪水手动优选模型参数,借助20170923、20180919暴雨洪水验证模型适用性;考虑降雨移动方向,利用优选模型模拟12 h降雨量为30、60、90、120、150 mm等5种情景洪水流量,分析各情景模拟特征。结果表明,参数优选后,20190627暴雨洪水洪峰误差减至2.79%,峰现时间提前5 h,模型模拟效果显著提升。20170923、20180919两次暴雨洪水洪峰误差小于20%、峰现误差小于3 h,满足模拟精度要求,流溪河模型可用于研究区暴雨洪水模拟。多情景下,30、60 mm降雨洪峰流量均小于150 m3/s;从90 mm降雨开始,洪峰流量急剧增加,增长率高达94.17%;降雨由上游往下游移动时洪水曲线至少出现1次峰值,反之洪水曲线仅有1次峰值,降雨量每增加30 mm,峰现时间提前1 h。流溪河模型在任河流域具有较好适用性,多情景模拟结果可为城口县设置暴雨洪水防治措施提供多视角支持。

水文模型在洪水预警与管理中的应用与改进

本文旨在探讨水文模型在洪水预警与管理中的应用与改进,通过介绍洪水预警与管理的重要性,以及当前水文模型在该领域的应用情况,提出模型应用过程中数据精度及可靠性问题,并提供相应的解决方案,可以为水文模型在洪水预警与管理中的应用提供一些借鉴和参考。

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。

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.

暴雨管理模型(SWMM)在城市排水系统雨季溢流问题中的应用

该文应用暴雨管理模型(SWMM)对北方某城市小区的合流制排水管网系统进行仿真,模拟重现期为一年的暴雨状况下排水管道和节点在不同时段的工作状态,利用SWMM的模拟结果找出主要的溢流瓶颈点位置,并对造成溢流的可能原因包括地面不透水面积所占比例、管径、管道粗糙度以及管道坡度进行了比较和量化分析,得出造成溢流的最主要原因是下游管道的管径过小以及地面不透水面积所占比例过大,据此结果对管网进行了优化,并对优化后的管道在雨季的工作状况进行了二次模拟。该文的研究方法和研究结果可为新建、改建和扩建城市排水管网提供科学参考和依据,从而帮助减少暴雨给城市带来的涝灾损失。

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。

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。

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%。

上海城区动态洪水风险图应用系统及典型暴雨内涝分析

【目的】为了提高沿海超大城市对洪涝灾害的先知先觉能力,快速预测分析洪涝潮组合影响下的淹没风险时空分布,【方法】以水文-水动力暴雨洪水分析模型为核心模块,通过与外部的气象精细化降雨预报数据库、自动雨量站实时监测数据库及实时水情、闸泵运行数据库相关联,研发了上海城区动态洪水风险图应用系统。采用由雨量站点到气象格网和水力网格的降雨二级空间融合技术,实现了模型与气象预报降雨数据的有效耦合。利用数据挖掘提取和GIS空间分析技术构建了包含10项洪水风险要素要点的城市内涝预报专报自动生成方法,实现了对内涝风险的快速一站式概览。利用系统可以对城市暴雨、河道洪水和风暴潮等单一发生或遭遇组合引起的淹没分布进行快速实时预报计算,模拟和预测城市洪涝潮灾害的有关淹没特征数据和淹没动态过程。【结果】利用系统分析了2023年6月23—24日暴雨的内涝风险分布,将模型模拟的积水区域与积水监测站、灾情直报和热线灾报的积水点进行对比,结果显示在150处对比积水点中,有129处误差不超过20 cm,占86%。模型模拟的积水空间分布与实际情况基本接近。【结论】结果表明:系统满足汛期常态化、业务化运行需求,能够为城市洪涝风险的实时动态分析和防汛指挥决策提供重要工具。

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。

基于暴雨管理模型(SWMM)的水生态小区低影响开发(LID)技术效果模拟及评估

为量化评估低影响开发措施(LID)的控制效果,利用基于超渗产流原理、非线性水库汇流方法以及基于圣维南方程组的管道传输计算方法的SWMM模型,构建水生态小区低影响开发暴雨模型,以某小区为例,模拟评估了原始状态以及绿色屋顶、透水铺装、下沉式绿地单独布设和三种LID措施组合布设这五种方案在不同暴雨重现期下水量和水质的控制效果。研究发现,采取LID措施的四种方案对降雨径流和峰值流量都具有滞留削减作用,组合布设LID措施对径流的消减最为明显,其次是透水铺装和下沉式绿地,效果最弱的是绿色屋顶。在水质方面,控制污染物排放总量能力由大到小依次为组合LID措施、透水铺装、下沉式绿地、绿色屋顶。

基于暴雨壤中流机制的山区水文模型研究与应用

近年来,学者们纷纷认识到暴雨壤中流机制是湿润山区小流域的重要产流机制之一,进一步探明暴雨壤中流机制对于山洪模拟至关重要。本文将暴雨壤中流的泄流过程划分为基岩贮水、快速泄流、地表泄流3个阶段:在基岩贮水阶段,基岩或暂态不透水层上的凹洼区尚未填满时,降水需先填洼,不产流,此阶段常出现“雨大水小”;在快速泄流阶段,基岩或暂态不透水层上的凹洼区已填满,暂态饱和区扩大,将土壤–基岩区的事件前水排出,此阶段常出现“雨小水大”;在地表泄流阶段,暂态饱和区进一步扩展到地面,此时形成地表径流。本文据此提出贮水泄流公式对这3个阶段进行定量描述,并构建了基于暴雨壤中流机制的山区水文模型(subsurface storm flow-based mountain hydrological model, SSFM)。以湖北省丹江口市官山河流域为典型,选取12场实测洪水过程,用SSFM模型进行模拟,并将其结果与TOPMODEL模型、分布式时变增益模型、新安江模型的模拟结果进行对比分析。从模型对比可以看出:1)时变增益模型(TVGM)、新安江模型、TOPMODEL模型及SSFM模型模拟结果的平均洪峰误差分别为–29.61%、–51.74%、–29.08%、–24.82%,径流深误差分别为–30.83%、–26.87%、–18.43%、–9.67%。2)“基岩贮水”和“快速泄流”可以解释官山河流域山洪过程中出现的“雨大水小、雨小水大”的异变特征。这些结果也表明,由于引入了3阶段暴雨壤中流机制,SSFM模型的模拟效果比其他模型有较为明显的改进,更加适合在湿润山区小流域进行水文模拟,在山洪预警预报方面具有深入发展和应用的价值。

利用暴雨管理模型(SWMM)对低影响开发措施效果的模拟研究

为考察低影响开发措施对城市雨洪的控制效果,利用暴雨管理模型(SWMM),对某区域内规划建设绿色屋顶、渗透铺装、雨水收集系统以及低势绿地等低影响开发措施后在不同重现期的降雨强度下出水口流量变化以及规划区域内产汇流情况的模拟研究。通过模拟显示,在一定重现期降雨强度下低影响开发措施可以削减区域内产流的峰流量、推迟区域内径流峰流量的出现时间,并且采取低影响开发措施后,地表对降雨径流的滞蓄量和渗透量增加,减小了地表径流总量,从而间接增加了雨水资源滞留、消纳和利用量。通过SWMM模型可以对低影响开发措施在不同重现期降雨强度下地表径流的滞留消纳量以及雨水资源的利用量进行评价,进而为低影响开发措施的规划设计提供必要的技术支撑。

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。