基于SWMM的城市排水系统改造优化研究

为了解决城市排水系统改造优化时系统淤积的问题,采用SWMM(Storm Water Management Model)模拟技术进行排水系统改造优化研究。以柳州中心城区为例,构建包含淤积设置的排水系统现状模型进行现状评估,并构建清淤工况模型来评估清淤措施的效果。在清淤模型基础上,针对p=5年情景分析系统溢流原因并进行改造,将过水能力不足的管段增加断面尺寸,使得系统能够抵御5年一遇降雨,并运用模型验证其可行性。结果表明:现状排水系统在p=2年情景下溢流量为9 083 m3,排水能力较弱,其原因是设计标准较低且存在一定的淤积现象;将系统进行清淤措施后在p=2年情景下溢流量为2 616 m~3,减少了71.2%,有明显改善但还存在较大的溢流现象;以5年一遇为目标对系统15%的管段进行改造,改造后在p=2年、p=3年情景下均无溢流现象,在p=5年下溢流量为238 m~3,不足以形成内涝灾害。改造方案可以有效地解决城市内涝现象,并为城市排水系统改造优化提供参考依据。     

基于SWMM的城市排涝措施研究及应用

针对南方大多数老城区排涝措施不足、一到汛期就出现积水的问题,为了优选合理经济的排涝措施方案,采用SWMM模型研究某片老城区在不同重现期降雨的影响,分析现有排水管网的排水能力,对超载管道及积水区域提出了两个初步排涝方案。其中方案一为增大溢流段管径20%～50%,方案二为20%汇水面积布设LID措施,模拟结果表明两个方案在降雨重现期P≥10a时,都有部分区域出现积水现象。为此提出两个优化排水方案,即调整溢流区域管径大小、又调整布设LID措施比例的方案。其中方案三将管网管径改造比例调整为方案一的50%,LID措施占研究区域面积比例为方案二的50%;方案四中管网管径改造比例调整为方案一的100%,LID措施占研究区域面积比例为方案二的25%。通过排涝效果和经济效益综合分析,当防涝设计重现期P20a时,应选择方案三,重LID措施比例、轻管道改造比例;当防涝设计重现期P≤20a时,应选择方案四,重管道改造比例、轻LID措施比例。研究区排水防涝设计标准为30a一遇暴雨不成灾,建议选择方案三。研究成果对选择城市进行管网改造比例和LID措施比例有着一定的借鉴和指导意义,但由于受到其他参考指标的影响,最优比例仍有待深入研究。     

基于 MIKE UＲBAN 的城市内涝模型应用

针对日益突出的城市内涝问题,为了减少内涝灾害的发生、达到防洪排涝的目的,以成都市某小区为例,基于对小区排水管网的概化处理,雨量分配利用芝加哥雨型,应用 MIKE UＲBAN 软件模拟小区排水管网在不同降雨强度下承压运行情况及管点溢流情况,并通过设置小型调蓄池和扩增管径两种途径改善城市内涝状况。结果表明: 改造后管网设计重现期由 2 年一遇提高到 10 年一遇,管段承压状况得到明显改善。在遭遇 10 年一遇降雨时,管道峰值流量明显降低,典型管道削峰率达62. 5% ,管网过水能力大幅度增加。在今后排水系统改造中,应当使城市管网与雨水调蓄池等海绵措施相结合,实现削减峰值雨量,从源头上防止内涝的发生。该模型具有建模简单、运算精确的特点,对城市防洪排涝相关研究有较好的借鉴意义。     

基于MIKE URBAN的城市内涝模型应用

针对日益突出的城市内涝问题,为了减少内涝灾害的发生、达到防洪排涝的目的,以成都市某小区为例,基于对小区排水管网的概化处理,雨量分配利用芝加哥雨型,应用MIKE URBAN软件模拟小区排水管网在不同降雨强度下承压运行情况及管点溢流情况,并通过设置小型调蓄池和扩增管径两种途径改善城市内涝状况。结果表明:改造后管网设计重现期由2年一遇提高到10年一遇,管段承压状况得到明显改善。在遭遇10年一遇降雨时,管道峰值流量明显降低,典型管道削峰率达62. 5%,管网过水能力大幅度增加。在今后排水系统改造中,应当使城市管网与雨水调蓄池等海绵措施相结合,实现削减峰值雨量,从源头上防止内涝的发生。该模型具有建模简单、运算精确的特点,对城市防洪排涝相关研究有较好的借鉴意义。     

已建区排水管网评估及多尺度分区改造策略

为评估已建区现状排水管网情况并以问题为导向提出针对性的多尺度分区管网排水能力提升优化策略,以北京市东城区为例,构建基于InfoWorks ICM的城市综合流域排水模型,选用两场实测降雨分别进行参数率定及模型验证,结果表明模型具有较高的精度与可靠性。在此基础上,利用该模型对1a、3a、5a、10a四种不同设计重现期、历时1h降雨情景下的排水管网排水能力进行模拟,分三个尺度对研究区域模拟结果的分析如下:(1)城市尺度的管网排水能力不足1a一遇、1～3a一遇、3～5a一遇、5～10a一遇、10a一遇的管线长度比例分别为52%、10%、4%、6%、29%;(2)地块尺度功能分区排水能力排序为:公园绿地≥居民小区商务行政办公区商业区;(3)道路尺度的主次干道管线排水能力不足1a一遇、1～3a一遇、3～5a一遇、5～10a一遇、10a一遇的管线长度比例分别为38%、9%、4%、7%、42%。针对不同尺度下排水管网排水能力的现状评估结果,诊断并分析排水能力不足的问题及成因,以期通过系统性的管网现状评估及优化方案,为国内其他老城区的管网排水能力提升提供一套适用性的优化改造策略。     

平原城市高度建成区暴雨内涝模拟及防治研究

针对平原城市高度建成区暴雨引发的城市内涝问题,以珠三角城市东莞市为例,基于MIKE FLOOD平台,利用MIKE URBAN、 MIKE 11和MIKE 21构建了城市内涝耦合模型。同时,结合历史暴雨事件提出一种长历时暴雨设计雨型,分析50 a一遇设计降雨重现期下东莞市中心城区暴雨内涝过程和积水特征,提出改善“大排水系统”排水能力的内涝治理措施并评估其实施效果。结果表明：东莞市中心城区内涝的主要原因为河道水流顶托及道路排水不畅,河道拓宽整治结合道路竖向调整可使管网溢流程度降低45%,内涝淹没面积减小73%。提高研究区内河、道路排水通道等“大排水系统”的排水能力对改善研究区域的内涝现状效果显著。研究成果可为平原城市高度建成区的内涝治理提供技术支撑。     

基于SWMM的北京市核心区合流制排水管网清淤方案研究

管道沉积物淤积会影响城市管网排水能力,每年汛前对排水管网开展清淤是北京市内涝防治的重要工作之一。但由于北京市核心区街道狭窄,清淤施工作业条件差,工作效率低,并且多数管道达不到设计标准要求,导致每年淤积管道数量较大,汛前完成所有管道清淤工作难度高,因此如何确定区域内重点清淤管道,快速恢复管网排水能力,对指导北京市核心区排水管网清淤工作十分重要。以北京市核心区某合流区域排水管网为研究对象,基于SWMM模型,从管网淤积风险判断、不同淤积程度的清淤必要性判断以及重点清淤管段选择标准3方面研究。结果表明：在管网整体40%的淤积情况下,暴雨重现期不超过5年时,对总长度25.2%的重点管道进行清淤后,溢流节点数量恢复至无淤积工况,节点最大溢流时间、排口总出流量、排口峰值流量变化值是全部管段清淤变化值的85.0%、76.0%、69.5%以上,表明对重点管道清淤方法可较大范围恢复区域排水能力。     

短历时雨型对城市排水管网运行状态影响研究

管网过流能力不足或老化会导致城市内涝问题日趋严重,借助水力模型辅助城市排水管网改造尤为必要。考虑到设计雨型是影响管网设计标准的重要因素,以广州市猎德涌排涝片为研究区域,分析两种短历时设计雨型对管网运行状态(包括溢流和充满度两方面)的影响。研究表明：芝加哥雨型雨峰系数为0.35,降雨集中在雨峰附近,P&C雨型降雨波动分布在前半时程,主雨峰系数为0.16;芝加哥雨型下的满流管段数与溢流检查井个数大于P&C雨型的,对于管道的设计标准要求更高;而P&C雨型下的溢流总水量及单个检查井溢流水量大于芝加哥雨型的,对于地表积水影响更大;10 a一遇设计情景下,两个雨型模拟结果差距最大。通过量化分析溢流与管段充满度对雨型的响应,以期为城市管网设计与改造提供参考。     

基于MIKE URBAN的西安市中心城区雨洪过程模拟

城市排水管网的分布与建设是城市基础设施建设的重要组成部分,城市的排水能力关系到城市服务功能的正常运转。通过城市雨洪过程的分析,可以评价城市洪涝灾害。以西安市中心城区为研究对象,利用MIKE URBAN构建排水管网模型,根据模拟结果对研究区管网排水能力进行评估,分析易涝成因。结果表明:MIKE URBAN能够较好地模拟城市管网水位、流量变化及易涝点的分布情况。根据西安市暴雨强度公式,设计不同重现期(1、2、3、5a)的降雨过程,在1a降雨过程下,研究区90%以上管道处于满流状态,60%以上的检查井发生溢流,满流管段数和溢流井个数会随着降雨频率的增加而增加,但增幅相对减少;管道设计标准普遍偏低、下垫面不透水率增大、地形等因素是导致地面积水的主要原因。研究成果可为城市内涝防治及海绵城市建设提供理论基础和技术支撑。     

“灰绿”协同措施对银川市合流制溢流污染的影响EI北大核心CSCD

针对合流制管网系统在雨天溢流污染严重,造成城市水体黑臭现象的问题,以银川市某高密度城区合流制管网系统为例,基于SWMM模型,在短历时设计降雨和长历时设计降雨两种条件下,模拟分析了合流制溢流(CSO)调蓄池、雨污管道混错接改造、绿化带海绵化改造等“灰绿”协同措施对CSO污染的影响。结果表明:CSO调蓄池、雨污管道混错接改造、绿化带海绵化改造及“灰绿”措施结合4种方案在短历时、长历时设计降雨条件下,随着降水量的增加,溢流水量及溢流污染物负荷均增加,溢流削减率均逐渐减小,其中“灰绿”措施结合方案对溢流污染的削减效果最为显著;重现期小于5 a时,溢流水量削减率与溢流污染物负荷削减率基本达到80%;降雨条件为中雨时,污染物负荷削减率基本达到75%;重现期为20 a时,溢流水量削减率及TSS、COD、TP、NH^(+)_(4)-N负荷削减率分别达到64%、70%、70%、70%、70%;降雨条件为大雨时,溢流水量削减率及TSS、COD、TP、NH^(+)_(4)-N负荷削减率分别达到28%、32%、26%、31%、33%。     

海珠涌流域内涝成因分析及治理措施

近年来海珠涌流域内涝频发,严重影响沿岸居民的生产和生活,通过对海珠涌内涝成因的分析,提出了新建排涝泵站、改造市政管网系统、增加调蓄容积、拓宽疏浚河道、改造沿河拍门及清淤等一系列治理海珠涌内涝的措施,为其它类似工程提供参考.     

基于SWMM的城市洪水内涝模型研究

城市化程度的提高,直接改变了城市暴雨径流形成条件,使其雨洪运动特性发生了较大变化,城市防洪排涝问题日益严峻。文章以SWMM模型为基础,结合澳门大学横琴岛校区的实际资料模拟地面的溢流过程,并对造成溢流的可能原因地面不透水面积所占比例、管道粗糙度和管径进行量化分析比较,为城市土地规划利用和排水管网设计提供依据,有效减轻城市洪水内涝灾害。     

基于SWMM的铁心桥实验基地内涝防治效果模拟

基于南京水科院铁心桥实验基地的地形、下垫面条件等数据构建了SWMM,模拟了实验基地象目湖观景平台和水上餐厅两个监测点在不同降雨重现期、低影响开发措施、溢流孔设置和水泵强排条件下受淹情况。结果表明,初始水位较低(25.1 m)时,象目湖遭遇500年一遇的降雨事件时水位并未抬升至水上餐厅。初始水位较高(25.6 m)时,200年一遇和500年一遇的降雨事件中水上餐厅受淹持续时间分别为7 h和11 h。采用集水池、雨水花园和生物滞留池3种LID措施对象目湖水位峰值影响模拟结果显示,在5年或10年一遇的降雨事件中雨水花园和集水池可以分别降低象目湖峰值水位0.06 m和0.02 m,生物滞留池没有削减峰值水位。在降雨量为218.5 mm的20160707次降雨事件中LID措施削减象目湖水位效果不明显。水泵抽排流量越大,象目湖水位越早回落到观景平台以下。LID在应对造成城市内涝的低频次、短历时强降雨方面作用有限,铁心桥实验基地象目湖内涝防治应以加强水文气象预测和水位管理、加大溢流孔尺寸和采用水泵强排等措施为主。     

外河水位顶托下雨水管网排水能力变化的SWMM模拟

以沈阳市和平区雨水管网系统为例,选取芝加哥雨型为设计雨型,利用SWMM,模拟分析了不同暴雨重现期和外河设计洪水位下的雨水管网系统排涝过程。结果表明:随着降雨重现期增大,雨水管网排水能力增加,但积水程度加重;雨水管网系统有效排涝系数随着降雨重现期的增大而减小,且在高重现期时变化程度减缓;雨水管网系统总排水能力与外河水位和各节点(雨水井)的平均落差呈显著正相关,相关系数R为0.992,并呈近似线性关系;泵站排水在淹没出流地区至关重要,本例中可提升36.3%的管网系统排水能力,而对于自由出流地区,泵站对系统排水能力基本没有贡献。     

小浪底水库自吸式管道排沙系统研究

在系统分析已建水库各种排沙方式的基础上,提出了小浪底水库自吸式管道排沙系统总体思路,即利用水库自然水头,在近坝段库区内铺设可移动并带有吸泥头、可逐渐加长的管道,自动地将坝前约40 km范围内淤积的细颗粒泥沙和通过过坝隧洞或右岸山体内的隧洞排出库外,初步估算每年可排出泥沙3亿t。排出库外的泥沙可采用管道进行远距离输送,实现泥沙资源化。同时指出,过坝方案、自吸式吸泥头体型研制、排沙管道等是该方案需要解决的关键技术问题。     

论机淤生产中加大泥浆流量的问题

在机淤生产中加大泥浆流量是提高机淤生产率的关键。在保持动力机械以额定性能运行的前提下，泥浆流量的大小主要受含沙量，管道长度及管道出水口中心与临河水位的高差三个因素的影响。通过计算，定量与定性相结合地分析出这三个因素对泥浆流量的影响及影响程度。据此，对于在机淤施工中如何控制各因素以有效地加大泥浆流量提出了建议；同时，从技术革新的角度出发，通过定量地比较分析，对于在机淤生产中采用部分并联管道以提高泥浆     

基于MIKE模型的湘阴县雨水管网健康度评价

以洋沙湖镇涝溪桥村地区为例,采用MIKE模型分析了岳阳市湘阴县在遭遇暴雨干扰时的雨水管网健康度。在采用一次降雨过程中严重内涝点的实测积水深度对模型进行率定和验证的基础上,利用该模型模拟了重现期为1、3、5、10、20 a的2.h设计降雨,重点分析了重现期为3a的降雨过程,并结合排水能力、管网结构、环境因素、社会因素4项综合指标和15项子指标构建了雨水管网健康度评价指标体系。结果表明:该区域管网的排水能力综合指标的得分为0.48,管网结构综合指标的得分为0.78,环境因素综合指标的得分为1,社会因素综合指标的得分为0.66,综合健康度为0.54,综合健康度等级为较差；重现期越大,积水深度也越大,但最大积水深度到达的时间并不受重现期影响；积水风险较大、积水较深位置均位于健康度较低的管道附近。     

综合管廊雨水舱缓解城市内涝的效果分析

为了探究综合管廊雨水舱缓解内涝的效果,以广州市杨梅河为例,建立了杨梅河区域现状排水系统、现状排水系统结合综合管廊雨水舱两种工况的暴雨洪水管理模型(SWMM),计算了4种降雨重现期下各工况杨梅河出口流量和典型内涝点溢流量。结果表明:雨水舱较优断面为宽4 m、高3.3 m,此时各降雨重现期下雨水舱对研究区总溢流量的缓解效果已达上限;综合管廊雨水舱可缓解杨梅河下游内涝,对下游两处典型内涝点的溢流量平均削减率分别为86.5%和42.2%,但对杨梅河上游内涝几乎不起作用;综合管廊雨水舱会增大杨梅河出口的峰值流量,在20年一遇降雨条件下杨梅河出口达到最大出流能力。