基于全生命周期的海绵设施雨洪管理成本与效益模拟研究

针对当前海绵城市建设的成本与效益问题,以江苏省某市的新建医疗中心二期工程为例展开研究。基于场地现状确定不同类型的海绵设施组合,使用SWMM对场地在不同降雨条件与不同海绵设施组合下的雨洪管理效果进行模拟,最后基于全生命周期进行成本与效益评价。结果表明:海绵设施可有效加强城市雨洪管理,可使峰值径流量减小53.32%~70.14%,使出水口流量减小6.67%~53.33%;不同海绵设施的雨洪控制能力和成本效益值与暴雨强度呈反比,其中基于透水下垫面的海绵设施的单位面积径流控制量与成本效益值均高于基于不透水下垫面的海绵设施。研究成果对于场地尺度下的海绵城市规划设计具有参考价值。

SWMM子汇水区产汇流水文概念模型及参数赋值研究

雨洪管理模型(SWMM)是广泛应用的城市雨水模拟和分析软件,子汇水区是SWMM模型中基本计算单元.通过分析总结SWMM模型的降雨径流水文概念模型、子汇水区产流模型和汇流模型,结合模型原理,提出参数赋值建议,并针对子汇水区宽度初步赋值方法存在的问题,提出以地表漫流长度作为计算子汇水区宽度的基础方法,根据子汇水区最大集水距离加权计算地表漫流长度,并对加权计算的结果进行了对比.

基于SWMM的海绵城市LID设施规划与布局——以萍乡市为例

【目的】萍乡市是我国第一批海绵城市的试点城市,大尺度范围的雨水设施格局规划或布控研究需要进一步研究,旨在为萍乡市和其他南方多雨型城市的海绵城市建设提供技术参考与案例借鉴。【方法】以萍乡市主城区的年径流总量控制率为海绵城市建设目标,借助GIS技术,利用排水管网、降雨量、用地现状等基础资料,建立研究区域的SWMM模型,再利用AHP法和容积法计算得出LID设施布设方案,并通过不同降雨事件模拟其径流控制效果。【结果】在该目标下绿色屋顶率、渗透铺装率和生物滞留设施率分别需要达到44.51%,22.80%和14.10%;该方案对重现期p=1a、p=2a、p=5a、p=10a、p=20a的降雨径流削减比例分别为47.25%,44.23%,42.51%,40.67%和37.76%。【结论】海绵城市LID设施布设后能够满足要求并有效缓解城市内涝现象,但面对大雨、暴雨仍需要结合传统排水系统共同发挥作用。

基于SWMM的海绵校园径流控制效果评估——以萍乡市北星小学为例

为了研究海绵校园LID措施的径流控制效果,以萍乡市北星小学的改造项目为例,利用萍乡市暴雨强度公式计算各个重现期的设计降雨,借助雨洪管理模型(SWMM),构建LID改造前后的降雨-径流模型,模拟不同设计降雨条件下校园内分别采用组合LID及单独布设LID措施的径流控制效果,以及透水路面堵塞情形下的径流控制效果。结果表明:校园海绵化改造后,年径流总量控制率达到75%,污染物削减率在60%左右,排放口流量峰值时刻延后7~10 min;三种LID措施对校园径流量削减的贡献度排序为:透水铺装>下沉式树池>下沉式绿地,对污染物削减的贡献度排序为:下沉式绿地>下沉式树池>透水铺装;透水路面堵塞对径流控制效果的影响在降雨重现期>30a时显著增大。通过对结果分析,设计方案下的海绵校园径流控制效果均达到预期目标,对一般的小范围海绵校园进行LID改造具有一定的参考价值。

基于SWMM的卵形排水渠水力特性研究

雨水管渠的排水能力对保障公路安全、使用寿命、城市防洪起着重要作用。针对酒庄园区环境的特殊性,以SWMM(Storm Water Management Model)为基础开发出适合以缝带箅式线性卵形排水渠的城市雨洪模型。

基于机器学习理论的SWMM参数自动率定方法

SWMM作为一种模拟降雨情况的软件,由于其模型参数在经验范围内选取的不确定性,随着模型不断地向前运行演绎,误差会持续累积,最终影响模型的模拟结果,而传统的参数率定方法则具有效率低、准确度差等缺点。为此,利用MATLAB软件调用SWMM的水力演算程序来完成两者的数据交互与集成,结合多元逐步回归法筛选出敏感性高的参数作为率定对象,进而通过数值实验的方式以敏感性分析结果为依据使用Bayes-MH机器学习算法实现SWMM参数的自动率定。对于不同的实测降雨场景,自动率定的结果均能够顺利输出,参数匹配度达95%以上,表明了该方法具备优秀的稳定性、自适应性与全范围寻参能力。

利用SWMM进行低影响开发模拟的模型误差分析

利用雨洪管理模型(SWMM)对低影响开发(LID)设施进行效果评估已经成为一种普遍的技术方法,但在向子汇水区添加LID设施时,若LID设施未占据整个子汇水区,则会引起子汇水区的渗透子面积、洼地蓄水不渗透子面积、无洼地蓄水不渗透子面积的重分割,随之产生模型误差。利用SWMM子汇水区等效分割基本原理,研究向汇流方式为Outlet的子汇水区中添加LID设施的模拟误差特点。结果发现,所添加LID设施状态为出流不进入渗透子面积时,随着子汇水区重分割而产生的模型误差较小,这种误差随着子汇水区的最大地表漫流路径长度属性以及LID设施面积比例的增加而增加。

银川市某高密度城区合流制溢流污染特性研究

针对合流制管网系统溢流污染严重且易造成受纳水体出现黑臭现象等问题,以银川市第一污水处理厂片区为例,基于雨洪管理模型(SWMM),在短历时设计降雨和典型年长历时降雨条件下,模拟分析了研究区域溢流排口溢流量及溢流污染物负荷对不同降雨条件的响应关系及其对受纳水体水质的影响。结果表明:雨天合流制管网系统的溢流量及溢流污染负荷量较大,且无论是短历时还是长历时降雨条件下,均具有随着降雨量的增加而增大的特点;厂前溢流污染浓度大,超过受纳水体自净能力,短期内水体水质处于黑臭状态。本研究对银川市黑臭水体治理及溢流污染防治方案的制订具有重要的参考价值。

南昌市青山湖片区防涝安全下边界设计水位的优化

本研究通过分析南昌市青山湖片区雨洪特点,利用SWMM(storm water management model)建立了南昌市青山湖片区雨洪管理模型。利用芝加哥雨型及其合成方法,设计了0.5、1、2、5、10 a五种不同重现期下的降雨情景。根据青山湖最高水位、最低水位以及常水位,设计了排放口完全淹没、自由出流以及半淹没状态3种状态情景。当重现期为0.5、1 a时,青山湖所需控制水位分别为17.77、17.67 m,均高于常水位17.50 m,满足要求;但当重现期为2、5、10 a时,青山湖所需控制水位分别为17.47、17.33、17.20 m,均低于常水位17.50 m,此时需通过青山湖电排站进行调节,以免发生内涝。