雨洪管理模型SWMM原理解析及应用进展

SWMM模型近年来已在低影响开发(LID)的雨水控制效果和水质调控模拟、城市暴雨洪水模拟中的参数敏感性分析与识别、城市雨水径流非点源污染特性分析及负荷估算等方面获得成功应用。以SWMM模型原理为出发点,分析总结国内外的应用进展,探讨了SWMM在中国应用中存在的问题和发展前景,以期为解决现阶段实际应用问题提供决策支持。     

北京水影响评价报告中水资源论证篇章适用标准浅析

随着国家优化营商环境改革政策的不断深入,北京市合并生产建设项目水土保持方案、建设项目洪水影响评价和建设项目水资源论证(评价)等行政审批程序,实行建设项目水影响评价综合审查制度。综合审查的基础是建设项目水影响评价报告,水资源论证篇章系报告重要的组成部分。在报告编制过程中,需要采集的技术资料较多,同时需要对国家标准、行业标准和地方标准等进行认真分析后选取,基于“水影响评价适用性标准研究”课题研究,从篇章编制和审查要点角度进行了分析及对比,期望能对从业单位有所帮助,服务好本市各类建设项目,进而落实“节水优先”,推进首都节水型城市建设。     

SWMM在城镇排水规划设计中适用性研究

对我国城市现行的雨水排除规划设计中的原理、步骤进行了回顾,根据水力学以及国内外相关经验,指出了其计算过程中存在的问题。为解决这些问题,引入SWMM(Storm Water Management Model)模型。为分析其在城镇排水规划设计中的适用性,剖析了SWMM雨水排除计算原理,并就SWMM与传统雨水排除计算原理的异同进行对比分析。提出了在城市雨水管网规划设计中应用SWMM的步骤和降雨因子的构建方法,并介绍了其在某新城雨水管网规划设计中的应用。     

基于SWMM模型的南旱河流域洪水风险分析

洪水泛滥、积水内涝对城市发展的影响愈发严重。通过建立城市雨水管理模型开展洪水风险分析。基于SWMM模型,模拟北京南旱河流域洪水过程,并采用多种方法验证模型的适用性。在不同降雨重现期情景分析的基础上,基于出口闸控泄情况组合不同模拟工况,分别模拟分析南旱河流域洪水过程和淹没范围。在洪水风险分析基础上给出了流域防洪减灾工程措施和非工程措施建议。     

平原地区SWMM模型空间尺度确定原则研究——以郑州市为例

城市化进程的加快导致城市内涝问题日渐严重,研究城市防洪排涝问题时,SWMM模型的应用越来越多。在SWMM模型的构建中,确定模型的空间尺度是一个重要环节,目前对于SWMM模型子汇水区的划分还没有明确。以郑州市为例,基于SWMM模型,构建了0.09、0.16、0.25、0.36、0.64、1.00 km~2 6种空间尺度的暴雨洪水模型,以不同重现期暴雨及实测暴雨为降水输入对洪水和积水点情况进行了模拟分析,确定了当子汇水区平均面积是0.25 km~2即子汇水区数量为2 200个时的划分方式最符合郑州市实际情况。并以此为例进一步探讨SWMM模型应用于平原地区的空间尺度确定原则,给平原地区的城市暴雨洪水研究以强力的支撑。     

SWMM在城市建设规划中的应用

随着城市化进程的加快,极端降雨的频繁发生,城区的排水设计标准偏低,以及传统的雨洪计算方法不足,城市地区暴雨内涝现象频发。借助ArcGIS数据处理工具,基于暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)对正在规划建设的河南开封运粮河项目区的雨水管网系统进行了概化,模拟了多种情景下的城区规划雨水管网系统运行状况,分析了不同雨型和重现期暴雨情景及不同城市化水平下的规划区暴雨内涝情况,并采取低影响开发(LID)设施对研究区的雨洪控制利用效果进行了模拟与评估。结果表明,SWMM可以对规划方案进行初步校核,在规划区具有良好的适用性。ArcGIS在模型数据提取及参数确定过程中可以有效减少建模工作量,从而提高建模效率。低影响开发措施的合理应用可以有效控制城市洪水,从而在一定程度上提高城市抵抗大暴雨能力。     

河道海绵建设中SWMM-MIKE 11耦合模型的构建及应用思路

为解决我国城市化进程中的水安全和水环境问题,结合海绵城市建设理念和河道综合整治目标,分析暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)和MIKE 11模型的适用范围、具备优势和存在不足。结果表明,SWMM广泛应用于径流总量控制和面源污染削减的模拟,但是无法模拟河道中污染物的对流扩散和生化过程;MIKE 11河网模型广泛应用于城市河道水量和水质模拟,可预测特定条件下的河道水环境变化情况,但是无法反映陆域面源污染对河道水质的冲击影响。构建SWMM-MIKE 11耦合模型,利用SWMM进行海绵设施和雨水管网模拟,将SWMM中管网排口径流作为边界条件导入到MIKE 11模型中,可以实现二者优势互补。     

基于GIS与RS技术的SWMM构建

以美国环境保护局推出的暴雨洪水管理模型(SWMM)为基础,选取北京市香山地区11.88 km2为模拟区域,应用GIS与RS技术对模型关键参数进行识别,取得了较好的模拟效果,为实现SWMM的自动化构建奠定了良好基础。     

河道外非防洪建设项目洪水淹没分析方法的探讨

淹没分析是洪水影响评价的一项重要内容,如何快速、准确地预测、模拟洪水淹没区域,分析评价建设项目受到的洪水淹没风险具有重要的意义.根据洪水淹没的机理,提出了基于GIS技术和洪水演进法计算洪水淹没范围和淹没水深的方法;并以北京市海淀区某流域为研究区,分别应用2种方法进行了洪水淹没风险分析,为开展河道外非防洪建设项目的洪水淹没分析提供参考.     

基于SWMM的城市雨洪模型研究——以宜丰县规划片区为例

海绵城市能够有效地控制大量的地表径流量,但是其余的降水依然需要通过城市排水管网排除。城市排水管网的规划设计如何与海绵城市建设更好地融合在一起,因地制宜的对城市排水系统进行合理的优化设计,使得城市排水系统能够在海绵城市理念下更好地发挥作用,这是"海绵城市"建设中不可忽略的方向。借助美国环保署开发的SWMM暴雨洪水管理软件建立宜丰县规划片区雨洪模型,并通过实例验证模型的适用性和可靠性,模拟结果可为研究区域进行低影响开发设施和排水系统的优化设计提供依据。     

基于 Morris的SWMM模型参数敏感性分析

随着城市化的不断推进,城市洪水、内涝问题日益严重。国内外广泛使用的SWMM模型在防洪排涝的实践中发挥着重要作用,模型参数的确定是其应用可靠的关键性问题。本文利用Morris筛选法,以龙岩市中心城区为例,研究SWMM模型的不同水文水力参数对区域洪峰流量和径流系数的影响程度。研究结果表明,对径流系数影响最大的参数是不渗透性、最小渗入速率和漫流宽度,对洪峰流量影响最大的参数是不渗透性、漫流宽度和渗透性粗糙系数。文中结果有利于提高模型参数选取的效率,也能提高模拟结果的准确度,为今后SWMM模型的应用研究提供参考。     

基于偏相关法的SWMM模型参数全局敏感性分析

基于拉丁超立方采样和偏相关分析方法,对暴雨管理模型(SWMM)中的水文水力参数进行了全局敏感性分析。以某小区为例,构建SWMM模型进行径流模拟,研究参数变化对模型输出结果的影响。结果表明:在设计降雨情景下,对峰值流量最敏感的参数是不透水区曼宁系数和子汇水区宽度比例因子;对峰值时间敏感的参数是不透水区曼宁系数、子汇水区宽度比例因子和子汇水区坡度比例因子,其他参数敏感性较小;对总产流最敏感的参数是子汇水区面积比例因子。通过分析,量化评估了各个参数的敏感性,可为精确构建模型提供指导。     

堰塞湖逐渐溃决洪水模拟及溃口变化影响分析

堰塞湖溃决一般为逐渐溃方式,溃决洪水与溃口变化关系密切。基于MIKE11水动力学模型和谢任之逐渐溃经验公式,开展了雅鲁藏布江堰塞湖典型溃坝方案下的溃坝洪水复演工作。在此基础上,针对溃口演变形式及演变历时差异,探讨其对溃坝洪水的影响。研究表明:MIKE11模型及谢任之经验公式模拟结果相近,假定的2/3溃坝方案成果可作为溃坝洪水计算的安全阈值;溃口演变形式及历时均对溃坝洪水有一定影响,溃口线性变化下形成的洪峰较非线性变化增加约15.3%～19.5%;洪峰与溃口历时存在非线性关系,溃口历时越短,洪峰越大;溃口大小及演变历时受堰塞体土质影响较大。研究成果进一步加深了我们对堰塞湖溃坝洪水的认识,可为堰塞湖抗洪抢险决策提供技术参考。     

广州市东濠涌流域低影响开发措施雨洪控制效应评估

随着我国城市化进程的快速推进和海绵城市理念的不断加深,低影响开发(LID)措施日益受到各地重视。为评估LID措施的雨洪控制效果,构建基于SWMM的东濠涌流域城市雨洪模型,分析选取适合该研究区域的LID措施,分别采用重现期为0.5、1、2、5、10年的设计降雨对LID措施的雨洪控制效应进行分析。研究结果表明:LID措施能够较为有效地减小流域洪峰流量、径流量及推迟峰值时间,对初期雨水径流污染负荷也具有较好的削减作用,且径流量和污染物削减率均随着重现期增大而减小。     

下凹式绿地和蓄水池对城市型洪水的影响

以北京市奥林匹克公园为研究区,采用美国环保局开发的SWMM(Storm Water Management Model),对研究区内下凹式绿地和蓄水池两种措施条件下排水管道主要断面洪峰流量的变化进行了计算分析.计算结果表明,下凹式绿地和蓄水池可以有效地削减洪峰,推迟峰现时刻,减小径流系数,从而增加雨洪资源利用量.     

基于SWMM模型的坡地小区海绵城市改造效果评估

以济南市某坡地小区为例,将小区内"马路行洪"主道路概化为不规则明渠,基于SWMM(stom water management model)模型研究海绵城市改造方案对不同重现期设计降雨水文过程影响。结果表明:SWMM模型可较好地对小区"马路行洪"过程进行模拟,且选用的海绵城市改造方案(低影响开发措施改造及排水系统改造)可有效控制小区内的雨洪径流过程;对小区出流口Out 01和Out 02的5年以内不同重现期(1、3、5年)设计降雨径流总量和洪峰流量削减率分别超过了20%和10%,Out 01的峰值水位削减率超过了15%,显著降低了研究区"马路行洪"灾害的影响。研究结果可为坡地小区"马路行洪"模拟及海绵城市建设与管理提供一定的理论支撑和技术参考。     

SWMM模型模拟雨洪原理剖析及应用建议

通过对SWMM模型结构和参数的剖析,证明其对城市雨洪形成过程的描述是符合迄今为止人们对城市产汇流规律的认知的。采用的产流分析方法以水文学为基础,汇流分析方法以水力学为基础,其物理概念清晰。包含的参数大多具有几何意义或物理意义,但有些参数之间存在互补性或相依性,这就要求在率定这些参数时应设法减少"异参同效"的影响。汇水区出口的雨洪过程的复合采用同时刻叠加的方法,表明来自不同部分洪水的相互干扰是被忽略的。     

基于SWMM的北京市典型城区暴雨洪水模拟分析

以SWMM为基础,选取北京市典型小区,计算不同频率设计暴雨下小区排水效果以及积水、道路坡面流等情况,同时进行不同情景下的暴雨洪水模拟并评价其影响,包括改凸式绿地为平式和凹式、设置蓄洪区等。模拟计算的结果显示,以上3种方式对入渗、径流、洪峰流量、坡面流等均有较大影响,作为城市防洪排水的重要辅助措施,可以极大地缓解排水管道压力,同时削减洪峰、增加入渗。     

一、二维耦合数学模型在感潮河网洪水风险图编制中的应用

为了解决感潮河网径流、潮汐交汇,动力复杂,溃决洪水难以用经验公式准确概化的问题,建立直接以溃口为耦合断面的河网一维、保护区二维侧向耦合模型,将感潮河网与保护区一体化,避免环境因素及经验参数的不确定性带来的溃口流量估算误差。典型算例和中顺大围溃决洪水情景模拟表明：洪水自溃口集中喷射出后分散流向围内,流态受围内下垫面影响显著,溃口水位、流量随外江潮位涨落而起伏变化,由溃口流量过程线计算所得溃口水量与根据淹没区各单元的面积和水深计算的围内总水量一致。模拟成果直接反映下垫面、水头差、潮位涨落,及溃口流态对溃决洪水的综合影响,反映出本耦合模型计算溃口流量及对溃决洪水模拟的合理性、可信性,具有较好的应用前景。     

广州天河智慧城SWMM参数敏感性分析

为研究城市雨水模拟中参数对SWMM模拟结果的影响,构建了广州天河智慧城SWMM水文模型,开展降雨径流水量水质同步监测,对模型参数进行率定与验证,并使用Morris方法分析水文水力参数和水质参数的敏感性。结果表明:水文水力参数中最大下渗速率对总径流量敏感性最高,地表曼宁系数对峰值流量敏感性最高,下渗参数为影响水文水力模拟结果的主要参数;水质参数中冲刷指数对污染物模拟结果敏感性最高,前期干旱天数对污染物模拟结果敏感性比总径流量模拟的敏感性高。