基于MIKE与GIS的城市洪水风险分析及应用

以开封市城市洪水风险图为背景,基于GIS、MIKE软件,将城市一维排水河网模型、二维地表产汇流模型和实际地下排水管网模型进行动态耦合,精确模拟开封市暴雨内涝积水过程、淹没演进过程、退水过程和泵站排水过程等。结果表明,模型计算得到的积水点位置、积水深度与现场实测数据基本吻合,说明模型构建方法合理,基本资料和计算参数选用可靠。     

潮水顶托对雨水管网的影响分析

基于SWMM模拟平台,模拟潮汐水位对雨水管网的顶托影响,分析潮汐曲线时刻表下管网排水能力。以某滨海城市小区为例,基于地理信息系统GIS和暴雨洪水管理模型SWMM构建城市排水管网与排放口海水潮汐耦合模型,对比分析潮汐出流和自由出流,比较两种情形下的检查井水位、管道充满度、管道流速。结果表明,潮汐顶托对管网排水能力的影响随潮汐水位变化,潮汐出流造成中下游检查井水位上升,管道充满度增加,流速下降甚至回流,严重影响排水能力,增加内涝风险。     

基于支持向量机的合流制溢流判别方法及应用

识别合流制管网溢流特征是城市水环境治理工作的重要依据,也是城市给排水研究的难题。为此,基于支持向量机算法与SWMM模型进行耦合分析场降雨事件合流制溢流特征。以北京市通州区海绵城市建设试点区域内一片老城区为例,通过建立SWMM模型构造数据集训练得到SVM模型,对历史127场降雨事件进行溢流特征识别,在训练期、测试期精度分别达到93%、89%,表明基于支持向量机的算法精度可靠,结果符合实际,能作为一种新的手段识别合流制管网溢流特征,为海绵城市规划设计、防灾减灾与水环境治理工作提供了理论依据。     

SWMM模型在西南地区山前平原城市防洪计算中的应用

针对传统水文计算方法应用于山前平原型城市防洪计算中存在的不足,基于SWMM模型,结合西南地区快速的城市化进程与复杂的水文水力特性,建立了集防洪、排涝、排水于一体的水文水动力学模型,并深入研究了较大尺度范围下子流域的集总概化方法。结果表明,SWMM模型在西南地区具有良好的适用性,采用集总的子流域概化方法在满足计算精度的条件下可有效减少建模工作量,易于模型的推广应用。     

耦合CFD和详细化学动力学的燃烧模拟及其并行计算的实现

以KIVA3V和CHEMKIN Ⅱ为研究平台,建立耦合详细化学反应动力学的多维CFD模型.为了解决耦合多维模型求解时间长的问题,对耦合程序进行了二次开发,使其能在基于MPI的超级计算机和高速网络连接的PC集群等多种并行计算平台上运行.在二次开发中,提出了一种具有间歇特征的并行计算方案.在超级计算机--深腾6800上,使用耦合程序模拟了天然气SI发动机的燃烧过程.计算表明,模拟结果与试验数据有着较好的一致性;模拟计算具有较高的并行效率.     

基于SWMM模型的雨水管网改造方案优化研究

基于雨洪模型SWMM模拟某老城区雨水管网现状,分析检查井节点溢流与管网荷载状况,分别提出传统改造方案(改变管径(方案1)、改变下垫面性质(方案2))及与海绵理念相结合方案(改变管径+LID即方案3)。在2年降雨重现期下,基于3种方案对管网节点溢流状态进行定量分析。结果表明,3种改造方案均能不同程度地改善区域内涝,其中海绵理念方案缓解节点溢流效果最优。进一步模拟高降雨重现期下(P=5、10年)管网优化效果,发现改变管径+LID方案(方案3)持续有效,较为理想。     

SWMM模型精度在城市雨洪模拟中的影响分析

针对区域总体排水规划、径流污染模拟时遇到的建模精度问题,基于暴雨管理模型SWMM,构建H市某小区降雨径流模拟系统,根据不同子汇水区面积划分精度,研究了高、中、低三种精度模型对城市雨洪模拟的影响。结果表明,在单一降雨条件下,水量的模拟结果受模型精度影响较大,而在长序列降雨条件下影响较小;在单一降雨条件及长序列降雨条件下,水质的模拟结果均受模型精度影响很大。     

平原河网城市管网排水能力影响因素模拟研究

我国平原河网城市的两级排涝模式常存在标准不衔接问题,致使强降雨发生时,管网系统的水力特性、排水能力受降雨强度和承泄水体水位的双重影响,涝水外排困难。为此,以苏州工业园区的市政排水系统与水利排涝系统为例,基于SWMM模拟多情景洪涝过程,分析得出河道水位在1.70～2.30 m之间时,研究区域积水的主要原因是现状管网系统自身能力不足,河道水位加剧了积水情况;当水位超过2.30 m并不断上涨时,管网系统排水能力骤减,河道水位逐渐成为制约管道过流能力、加重积水程度的主要因素,建议研究区域河道排涝控制最高水位宜在2.30～2.32 m左右。该结论可为城市河道水位调控以提高城市排水防涝能力提供参考。     

不同尺度海绵措施下雨洪控制效果研究

为对比不同尺度海绵措施对雨洪控制效果的差异性,以江西省某市滨江新区为研究区域,根据不同尺度海绵措施的特性和滨江城市防洪排涝需求设计"小海绵"、"大海绵"、"综合海绵"三种改造方案,构建SWMM模型模拟三种方案在不同重现期降雨条件下的雨洪控制效果。结果表明,"综合海绵"方案在遭遇高低重现期降水时均能保持雨洪控制效果最优且效果衰退缓慢。研究成果可为海绵城市建设提供指导。     

SWMM模型在城市排水系统规划建设中的应用

鉴于城市化的飞速发展、极端降雨事件的频繁发生,以及城市地区现状排水设计标准偏低,从而导致城市地区暴雨内涝现象频发,借助ArcGIS数据处理工具,基于SWMM模型,对拟建的开封市运粮河组团项目区的雨水管网系统进行概化,模拟了多种情景下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效果进行模拟与评估。结果表明,SWMM模型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;低影响开发措施的合理应用可有效控制城市洪水,从而在一定程度上提高城市抵抗大暴雨的能力。     

排水管网的公式法设计与模型模拟效果分析

为对比分析小面积排水管网公式法与数学模型模拟效果之间的差异,分别采用传统推理公式法和SWMM模型结合芝加哥降雨过程线对一小汇水面积片区的排水管网系统进行设计和模拟计算,对比分析了两者管道流量、节点水深的差异及峰值排水过程。结果表明,两者管道流量峰值相近,模拟的最大节点水深略高于公式法设计值,可见对小汇水面积而言,按公式法设计的管网系统能满足相应重现期的排水过程要求。     

城市内涝区改造措施的降雨径流模拟和评估

鉴于气候影响和城市化引起的内涝灾害频发、经济损失加剧,研究、模拟和评估城市内涝区的改造对策刻不容缓。以R市为例,基于地理信息系统QGIS和暴雨雨洪模型SWMM,构建和模拟城市排水管网改造和三种典型低影响开发(LID)措施,合理确定改造标准,结合措施的建设成本核算,综合评估措施的工程性和经济性。结果表明,排水管网的改造相比LID措施,对内涝抵抗能力的提升效果更为显著,尤其10年一遇管网改造在工程性和经济性上最优。     

基于SWMM模型的低影响开发模式雨洪控制利用效果模拟与评估

以江苏省淮安市郦城国际小区为例,介绍了SWMM模型中的低影响开发（LID）模块,运用SWMM模型模拟了该区域现状用地场景及下凹式绿地、渗透路面、植被浅沟单独布设和3种LID措施组合布设场景在不同设计降雨重现期下的管道出口断面径流过程,评估了不同LID措施的雨洪控制利用效果。结果表明,各LID措施均具有减小径流系数、削减洪峰流量、推迟峰现时刻的作用,其雨洪控制利用效果在低重现期更显著,尤以组合LID措施的效果最佳。     

基于潮位变化的某水乡社区闸门调度方案对航道水质改善效果的影响

基于Mike21建立了珠江三角洲某水乡社区航道的二维水动力模型,模拟设计方案下闸门开闭时内航道水位变化,验证了水动力模型的有效性,进而耦合对流扩散模块和水动力模块,建立航道水质模型,模拟调度日内航道水质变化,检测航道的"换水死角"。结果表明,计算结果合理可靠,设计方案利用潮汐动力改善航道水质效果良好,可投入使用。     

城市既有小区雨洪模拟及LID组合方案综合效益分析

为研究既有小区海绵化城市改造方案，以武汉市洪山区某既有小区为例，建立SWMM雨洪径流模型，根据场地条件、空间需求及下垫面特征的可行性分析确定不同LID组合方案，模拟了研究区域不同重现期下各组合方案径流控制和污染负荷情况，从生态、社会、经济三方面对各组合方案的模拟结果进行综合效益分析。结果表明，生物滞留设施的生态效益和社会效益较高；布设渗渠、植草沟和生物滞留设施的LID组合措施，对研究区域的径流控制、洪峰和污染物削减效果最好，社会效益和经济效益良好，为较优方案。     

基于InfoWorks ICM模型的城市暴雨内涝模拟

为解决城市暴雨内涝灾害问题,以海口市主城区为例,构建了基于InfoWorks ICM的城市综合流域排水模型,选用3场实测暴雨进行模拟分析,发现该模型具有良好的精度和可靠性。在此基础上,利用该模型对1、2、5、10、20年五种不同设计重现期的暴雨情景下研究区域排水管网系统的排水能力和积水深度进行模拟。结果表明,该模型能较好地评估研究区域的排水能力,且随设计暴雨重现期增加,研究区域的积水深度亦呈现出增加趋势,内涝灾害明显加重。     

基于SWMM的海绵城市与传统措施下雨水系统优化改造模拟

为对比海绵城市与传统理念下的改造措施对雨水系统溢流的改善效果,以苏州市CM小区雨水系统为研究对象,在概化研究区域的基础上,根据实测数据,经过率定和验证,构建了SWMM模型,模拟了不同重现期下海绵城市改造措施(增加25%的透水性地面面积)和传统改造措施(增大DN250、DN300、DN400的雨水管道至DN400、DN400、DN600;增设2个泵站和雨水池)两种优化措施对雨水溢流的改善效果。结果表明,海绵城市和传统改造措施均可不同程度地改善研究区域雨水系统的溢流现状,重现期为1、3、10、30年时,增加透水性地面面积,溢流节点数、溢流总时间、溢流总量分别减少50.0%~75.0%、52.0%~64.0%、55.0%~67.0%,增大雨水管径可分别减少14.3%~50.0%、27.8%~89.1%、16.5%~93.6%,增设泵站和雨水池可分别减少14.3%~50.0%、13.5%~91.3%、27.1%~97.3%;海绵城市改造措施缓解溢流效果稳定,优于传统改造,在不同重现期下对溢流特征值的减少率约为60%,对溢流节点数、溢流总时间、溢流总量的平均减少率超过传统改造措施的25.3%~31.5%、10.1%~11.1%、7.6%~17.1%,能更好地优化雨水系统,减少地面积水。     

基于InfoWorks ICM模型的城市暴雨内涝模拟

为解决城市暴雨内涝灾害问题,以海口市主城区为例,构建了基于InfoWorks ICM的城市综合流域排水模型,选用3场实测暴雨进行模拟分析,发现该模型具有良好的精度和可靠性。在此基础上,利用该模型对1、2、5、10、20年五种不同设计重现期的暴雨情景下研究区域排水管网系统的排水能力和积水深度进行模拟。结果表明,该模型能较好地评估研究区域的排水能力,且随设计暴雨重现期增加,研究区域的积水深度亦呈现出增加趋势,内涝灾害明显加重。     

SWMM模型在深圳市民治河流域的应用

以深圳市民治河流域为研究区域,对组成排水系统的排水管网、道路和河道水系进行合理概化,构建了基于ArcGIS的排水系统数据库。利用流域DEM、街区和道路分布图在ArcGIS中对民治河流域进行子汇水区划分。由此基于双层排水系统思想构建民治河流域SWMM模型,并采用6场实测降雨资料对该模型进行验证,所得内涝淹没位置与实际调研情况基本相符,表明所建模型具有良好的精度和可靠性;分别对重现期为1、2、5、10、20年的设计暴雨情形下管道超负荷、节点溢流等情况模拟表明,该模型较好地评估了该流域排水管网的排水能力,为区域防洪排涝管理、调度、规划和雨洪资源利用提供了决策依据。     

SWMM模型在感潮河网城市排水防涝计算中的应用

针对感潮河网城市地区产汇流特性,考虑河道排涝和管道排水的相互影响,采用SWMM模型对某研究区域内管渠系统进行概化。利用无因次潮位单位线法确定该区域沿江潮位过程,将区域防洪计算结果作为外河水位计算边界条件,输入经过同频率缩放的短历时设计暴雨过程,模拟计算了城市排水防涝过程。结果表明,水闸工程可有效控制各防洪分区的水位,河网水面率对防洪高水位具有一定的调节作用,管道排水和地面积水会因河道初始水位过高而受到影响。