雨水管网模型子汇水区划分与模拟精度

为提升城市雨水管网模型精度，基于DEM城市地表水文分析原理，针对城市子汇水区划分不精确问题，提出一种基于盆域分析的泰森多边形子汇水区划分方法（basin analysis based Thiessen polygon subcatchment division method,BATP）。该方法综合考虑地形对雨水管网模型模拟精度的影响,利用数字高程模型数据进行盆域分析获得初级子汇水区，并进一步运用泰森多边形法划分出模型子汇水区。将BATP方法分别与人工绘制法、传统泰森多边形法进行对比，分析不同汇水区划分方法的模拟精度。实例研究表明：BATP方法的模拟结果与实测数据拟合度最佳，井下液位的峰值、流量峰值和总流量偏差分别为1.115%、1.301%、6.796%。所提出的子汇水区划分方法能获得更高模拟精度的城市雨水管网模型。研究成果可为城市排水防涝模拟提供更加合理的建模方法。     

DEM分辨率对葫芦河流域径流模拟的影响

选取北洛河支流葫芦河张村驿水文站以上控制区域为研究区域,基于ASTER GDEM V2 30 m DEM数据与张村驿水文站1980—1990年实测流量数据,建立流域月尺度的SWAT水文模型,并评价了模型在该流域的适用性,分析了DEM分辨率对流域水文地形特征提取与径流模拟的影响。结果表明:建立的SWAT模型可以用于研究区域的径流模拟;DEM分辨率对坡度、面积、子流域划分影响较大,对高程提取影响较小;不同分辨率的DEM数据对径流的模拟结果不同,其中120~150 m分辨率模型模拟结果较优,DEM分辨率为150~1 000 m时,模拟结果可满足精度要求但存在一定偏差;各模型均存在低估流量值的现象。     

基于 DEM 的青海省西宁市地区河网流域特征自动提取

为获得青海省西宁市地区的河网特征,应用 ArcGIS10软件中的水文分析工具,基于美国联邦地质调查局（USGS）的 SRTM3 DEM 数字高程模型数据提取了研究区域水流流向、汇流累计量及河网水系等流域特征信息,进行了河网分级及子流域划分,并将提取结果与研究区遥感影像图进行对比。结果表明：基于 DEM 数据提取河网流域特征与实际自然水系的特征较为吻合,可作为一种流域水文分析的优良方法。研究结果可以为流域规划及流域综合治理提供参考。     

基于SWMM的城市雨洪径流模拟研究——以广州市猎德涌流域为例

近年来随着城市化水平的提高及极端天气的频发,中国许多城市遭受了严重的城市内涝灾害。为了减少城市内涝带来的经济损失和人员伤亡,保证城市的正常运行,对城市内涝灾害进行研究具有重大的实际意义。应用SWMM模型,以广州市猎德涌流域为研究对象,构建了猎德涌流域的雨洪模型,模拟了不同重现期降雨条件和不同城市化程度情景下的地表径流。结果表明,子汇水区的径流总量和洪峰流量以及径流系数会随着降雨强度的增大而增大,且增幅都有变小的趋势。随着城市不透水面积比例的提高,子汇水区降雨入渗量减少,径流总量和洪峰流量增加,径流系数增大。同时,对同一地区,重现期短的降雨条件下城市化的水文效应表现得更加明显。研究结果揭示了不同重现期降雨情景下城市地表径流规律以及不同城市化水平对雨洪径流的影响,为城市内涝治理提供了依据。     

上海市污染源及主要污染物普查技术特征分析

污染源的调查对象为所有向地表水体排放污水的排放口及其来源，主要包括：(1)企业污染源；(2)生活污染源；(3)禽畜污染源；(4)地表径流污染源：(5)市政排水系统及污水处理厂的尾水排放等。本文研究了平原河网地区河道汇水区的划分方法，提出污染源调查分类及评价分析方法，并对1998年上海市及主要汇水区的污染源和污染物进行分析。     

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。     

不同重现期下的银川市金凤区暴雨径流模拟研究

可视化地模拟城市暴雨径流可以揭示不同重现期下城市汇水区径流、节点溢流、管网排水和内涝风险的时空规律。以银川市金凤区中部为研究区,基于地理信息系统技术和SWMM模型,模拟了不同重现期下的子汇水区径流、排水管网排水能力和城市内涝风险。结果表明,总降雨量、地表蓄水量、地表径流量、径流系数均随重现期增加而增加,节点积水深度、积水时间、积水面积、内涝高风险区域面积、管网的最大满流深度和满流时长与降雨强度呈正相关关系,节点溢流主要分布在地势低洼、汇流面积较大、人口密集、不透水面积较大的地区。利用地理信息系统和SWMM能可视化地模拟不同重现期下的城市暴雨径流,评估排水管网的排涝能力和城市内涝风险,研究成果可为城市管网维护、内涝灾害防治和海绵城市建设提供借鉴。     

考虑城市管网的分布式水文模型子流域划分及编码研究

在基于子流域划分的分布式水文模型应用中,城市区域雨水管网的存在使得原先不相连通的区域具备了汇流的条件,从而改变了天然地表径流汇流路径。另一方面,城市区域还存在着污水管网汇流,其对子流域编码的上下游关系要求往往会和通常的天然水系上下游关系相冲突。因此,在城市区域进行子流域划分和编码的时候,需要考虑雨水管网和污水管网的影响。通过将雨水管网等同于天然河道,参与DEM高程修正,实现雨水管网对汇流路径改变作用。通过对基于天然水系汇流关系得到的子流域进行重新编码,得到能够同时满足天然水系汇流以及污水管网汇流要求的编码序列。以深圳坪山河流域为例进行的实例应用表明该方法可有效地解决雨水管网和污水管网的影响问题。     

基于复杂高密度管网结构优化技术的银川城区排水过程高效模拟方法

为高效高精度模拟大尺度城区的排水过程,掌握城市地表径流机制和管网排水规律,以银川市约310 km²的城区为研究区域,应用耦合地表径流及城市地下管网排水过程的GAST模型,结合当地污水处理厂、管网、地形和土地利用等特征,基于普适性的数字地形高程DEM数据处理、土地利用类型划分、合流制排水管网和污水处理厂概化等技术,提出了一种基于复杂高密度管网结构优化技术的城区排水过程高效模拟方法。采用理想地形和实际地形对该方法模拟的精度和效率进行了验证,结果表明：对一级支管做删除概化处理对实际的管网排水过程模拟结果影响较小,20.46 km²区域内一二维耦合节点数可削减27.8%,模型计算效率提高12.18%,且研究区域越大,计算效率提升越明显;模拟结果与实测值误差在6%以内,在保证模拟精度的同时大幅提高了计算效率。     

基于GIS栅格系统的集水农业地表产流模拟分析

采用GIS的方法，建立了环县数字高程模型(DEM)，研究了本区地表水流方向、集流能力、子集水区的划分及水系网络空间分布等水文特征.以栅格化径流系数法为基础，模拟了该区多年平均产流量的空间分布，以及降雨量分别为10、20、30、40、50和60mm时，环县各自然集水盆地内可产生的径流量.研究结果表明，利用DEM不仅可模拟地表大型水系网络的空间分布，而且可模拟小型水道的空间走向；利用栅格化径流系数法，可快速分析子集水盆地产流量的空间分布.这些研究结果，对半干旱区集水农业工程的规划与决策具有重要的意义。     

利用GIS和RS技术分析青藏高原风火山小流域地形地貌特征

以30×30m DEM为基础,在GIS技术辅助下,以青藏高原风火山小流域为例,设计了水文响应单元划分的实现方案和算法,并结合不规则网格的有限体积法,进行流域水文模拟方式的探讨。从DEM中提取子流域,利用遥感图像进行土壤覆被类型划分,使得生成的每个水文单元有单一的土壤覆被类型,并根据所得类型图,进行流域积水面积阈值的求取;结合有限体积法不规则网格技术,对流域网格划分进行讨论,确定用于微分方程求解的编码方式。结果表明:结合RS和GIS能较准确地划分流域土地利用类型,求取河网集水面积阈值,划分流域网格单元和存储结点数据,实现了分布式流域建模的空间离散化,用于冻土草地区模型数值模拟具有方便、可行性。     

Arc Hydro模型在流域水文特征提取中的应用——以蓟县沙河流域为例

详细介绍了基于ArcGIS9.3平台的Arc Hydro模型的结构及使用方法,包括从原始高程数据提取河网的步骤。研究区域选取天津市蓟县的沙河流域,采用90 m分辨率的DEM作为基本地形数据,对沙河流域水文特征的提取,共生成28个子流域。分析结果表明:与实际河流水系特征基本吻合,因此应用Arc Hydro工具集划分的流域结果是合理的。     

基于DEM的数字河网生成方法的探讨

 流域地形是决定河网水系的一个关键性因素,是数字流域和分布式水文模型研究的主要内容。总结了根据流域的数字高程模型（DEM）自动提取河网水系的集水面积方法。首先计算出流域上各点（或栅格）的集水面积;然后通过分析临界支撑面积（CSA）的取值对所提取的数字水系总长度以及平均坡降的影响,确定反映该流域河流地貌发育的临界支撑面积。并选择一个面积为265 km2的流域进行了河网水系提取的实例分析, 所得结果和实际情况比较符合。该方法自动化程度高,在分析流域的河网水系结构特征时具有一定的应用价值。     

基于数字化水系修正DEM提取流域河网研究

基于DEM提取河网流域的基本原理以及将数字化水系的位置信息作为流域河网提取的限制条件,对主要河道的DEM值进行修改,然后设定不同的集水面积阈值提取相应的河网。根据河网密度与集水面积阈值的关系,利用均值变点分析方法,最终确定合理的集水面积阈值。结果表明使用该方法提取的河网流域更加接近真实水系。更多还原     

石家庄市暴雨内涝精细化水动力模型应用

近年来石家庄市极端天气逐渐增多,局部短历时强降雨的发生愈加频繁,造成城区大范围积水,损失严重。基于高精度DEM数据,采用小尺寸结构化网格建立石家庄市暴雨内涝精细化水动力模型。模型精确反映了房屋建筑、城市道路、立交系统和排水渠系等典型城市地物;采用分区径流系数和糙率体现不同下垫面的影响;通过将排水分区精细划分至各雨水干管实际控制街区模拟管网实际排水过程,并设置点源模拟城市立交泵站。模型高精度地模拟了该市主城区房屋阻水、庭院雨水出流、地道桥等低洼处汇水积涝、路面行涝、管网排水以及泵站抽排水等具有典型城市特征的水流现象,计算统计了城区积涝面积、积水点及积水路段。将该市内涝危险性等级划分为高、中、低三级,结合模拟结果进行风险分析及等级划分,分析结果为石家庄市防涝减灾工作和内涝风险管理提供信息支持,具有重要实用价值。     

数字滤波在灌区小流域径流分割中的应用初探

研究灌区径流分割,对于认识灌区产流过程及其特点,提高水资源的利用率和实施科学的灌区水管理具有重要的意义。以湖北省漳河灌区内的水库小流域为研究对象,基于小流域2004~2006年的产流资料,运用数字滤波技术进行灌区小流域径流的水源划分。该技术方法提供3个通道滤波,结合实际情况计算得到基流分割参数,并分析了不同计算时段的基流指数等参数的差别及其原因。研究结果表明,针对灌区小流域径流分割,数字滤波技术具有客观、操作简便而快速、采用的参数较少,以及精度高等优点,对认识灌区产流机理具有重要意义。     

不同面雨量估算方法对水库入流预测 模型精度的影响

以潘家口水库入库径流预测为研究对象,分别采用分块法、栅格计算法以及DEM法计算区域平均降雨量,并在此基础上建立潘家口水库来流预测模型。结果表明不同的面雨量估算方法对水库入库径流的预测精度具有较大影响。以DEM法计算区域平均雨量值作为预测模型的输入所模拟的效果优于另外两种区域平均雨量计算方法,且预测结果合理。     

Characterization of runoff from various urban catchments at different spatial scales in Beijing, China

In order to investigate the characterization of runoff in storm sewer from various urban catchments, three monitoring systems at different spatial scales have been installed separately. They have been held since July 2010 in urban area of Beijing (China). The monitoring data revealed that chemical oxygen demand (COD), total suspended solids (TSS), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and NH(3)-N values significantly exceed the Class V surface water quality standard developed by Ministry of Environmental Protection of the People's Republic of China (MEP). A surface solids buildup and wash off model for small watershed was adopted to analyze and discuss the process of a runoff pollutant discharge. More than a half of pollutant parameters presented a good fit to the model. However, a slightly worse-fit to the wash off model appeared in less than half of the data. Due to the influence of sewer sediments, sewer system characteristics, catchment characteristics, and other reasons, first flush was seldom observed in storm sewer runoff from these three survey areas. Meanwhile, the correlation between TSS and any other pollutant was analyzed according to cumulative load of pollutants in runoff events. An event mean concentrations (EMCs) approach was adopted to quantify the pollution of runoff. EMCs of various pollutants in storm sewer runoff between different rainfall events were slightly higher than the typical values observed in similar areas at home and abroad, according to other studies reported in literature. Based on quantitative analysis, it can be concluded that urban non-point source pollution is recognized as the major causes of quality deterioration in the receiving water bodies. This is after the point source pollution has been controlled substantially in Beijing. An integrated strategy, which combines centralized and decentralized control, along with the conditions of meteorology, hydrology, urban planning, existing drainage system, etc., will be an effective and economic approach to urban runoff pollution control.     

基于GIS和DEM的流域特征信息提取——以吉太曲流域为例

介绍了数字高程模型（DEM）的概念,利用ArcGIS软件及其水文扩展模块,以吉太曲流域为例,对DEM进行预处理。根据水流方向生成河网,最后进行全流域和子流域边界的划分并确定流域面积,取得了较好的效果。     

KM河流域融雪径流与积雪面积-气温关系分析

为更好地探明气候变化下高寒山区积雪的消融规律及其对径流的影响,以及积雪面积、气温、径流之间存在的关系,本文根据2006-2009年的8日合成MODIS积雪产品数据,以及同时期出山口水文站的径流、气温数据,分析了KM河流域的融雪径流特征,定量分析了积雪面积、气温与融雪径流的关系。结果表明:进入3月份,海拔≤2 000 m积雪已经消融完结;在3月10日前后,海拔2 000～3 500 m积雪开始消融,到融雪期末积雪基本消融完结;在4月初,海拔3 500～4 500 m才开始融雪,到融雪期末积雪没有消融完结;海拔≥4 500 m积雪面积在融雪期内变化相对比较稳定。流域各高程带积雪面积与气温都呈抛物线关系,且相关性随高程的上升而减弱。