基于SWMM的高速公路服务区排水系统优化研究

高速公路服务区是为驾乘人员提供休息、加油和维修等服务的场所,对防洪排涝有较高的要求。为了快速分析和解决服务区地表积水问题,首先采用传统单排水系统SWMM模型对某服务区重现期为2,5,20 a的暴雨进行模拟,分析其地下管网排水状况;然后在传统模型基础上利用双排水系统理论完善模型,进而分析出其地表积水情况;最后针对服务区积水情况,采用低影响开发(LID)措施和管径修改对排水系统进行优化。模拟结果表明:对于重现期为5 a的暴雨,存在部分管道超载,无地表积水;对于重现期为20 a的暴雨,服务区多处地表积水,最大积水深度为30 cm;通过优化措施后,服务区可基本解决排水问题。研究结果可为服务区分析和解决积水问题提供技术参考。     

应用SWMM对意式风情区排水管网防涝分析

根据天津市排水现状及防涝需求,以意式风情区地块为例应用SWMM水力模型进行防涝分析,模拟研究区域不同重现期降雨对管网排水能力、节点积水、管道超载三方面的影响,得出该地区排水管网设计标准偏低,不能负荷暴雨及特大暴雨,大到暴雨时区域内多条道路、点位的排水管道存在超载积水情况。为此,提出制定防汛预案、大力推进雨污分流改造、改造排水管道以及增设调蓄池等措施,以解决意式风情区防涝问题。     

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。     

基于SWMM的城市防洪排水体系能效评估探析

为客观评估城市防涝排水体系能效水平,以有效降低城区洪涝灾害发生概率,本文在阐明SWMM模型基础上,探索构建城市防涝排水评估体系,探索模拟分析不同暴雨重现期的防洪排水水平,揭示不同暴雨重现期下容易积水区域、积水时间、积水深度、积水面积以及管网承载力,提出了缓解城区涝灾举措,研究可为城区防涝减灾工作提供有益借鉴。     

城市不同排水除涝标准衔接方法的探讨

为了有效解决城市内涝问题,需要对管道排水标准和河道排涝标准的合理衔接做进一步的探讨。破坏率分析法及相融性分析法都是现阶段管道排水标准与河道排涝标准衔接研究中较为常用的两种方法,选择江苏省宿迁市作为研究区域,运用这两种方法从河道顶托和平衡降雨强度两个角度对宿迁市排水与排涝的重现期衔接问题进行研究,发现两种重现期分析方法得到的衔接结果总体相近,仅在管道重现期为2 a的低重现期下有一定偏差。建议两种重现期分析法在实际运用中可以相互比对验证,为城市排水防涝系统的建设与完善提供科学参考。     

基于SWMM模型的LID措施不同布设方式对径流削减作用

利用暴雨雨水管理模型(storm water management model,SWMM)中的低影响开发(low impact development,LID)模块模拟了西安理工大学金花校区现状下以及下沉式绿地、透水路面和2种LID措施组合的布设情况在不同降雨重现期下管道出口径流过程,并评估了该区域排水管网的有效性和内涝状况。结果显示LID措施的布设对于推迟洪峰出现时间、减小洪峰流量、减小洪流总量和削减径流系数方面有着明显的效果,同时,其雨洪控制效果在低重现期降雨中更加明显。     

基于SWMM的广州市某泵站优化调度数值模拟研究

近年来中国城市内涝频发,城市排涝泵站优化调度模拟对区域排水防涝工作有重要指导意义。以广州市番禺区为例,采用泰森多边形方式确定子汇水区,选择霍顿下渗模型计算下渗量,建立集管网、检查井及泵站等要素的SWMM模型。基于不同重现期下的设计暴雨情景,开展排涝泵站不同启闭方案的数值模拟。研究结果表明：泵站优化调度方案较现状调度方案下,附近街道范围内溢流井点数量明显减少,蓄水池水位有效降低,排涝泵站抵御暴雨能力有较大增强。     

基于SWMM和PSO-GA的多目标雨水管网优化模型

针对城市雨水管网优化问题,为了提升管网改建后的综合效益,考虑将管网建设经济性、排涝有效性和积涝风险性共同作为优化目标,建立基于SWMM和PSO-GA的多目标优化模型;采用极小-极大法构造多目标优化问题的适应度函数,避免了使用罚函数法带来的不便。将改建管道的数量与管径作为优化变量,通过对SWMM模型的修改,输出30 a暴雨重现期下各个排水井的节点水头和各个溢流井的积水历时,并将其综合作为优化函数的输入变量,着重分析管网优化后的城市内涝情况,求解得出10种改建方案,并对部分方案进行对比。结果表明:适应度值最高的两种方案改建费用约50～60万元,总溢流量、总积水历时、最大淹没水深均减少约20%～30%,模型优化结果较为合理,对城市雨水管网建设具有一定的借鉴意义。     

老城区海绵改造降雨致涝及污染物输移过程数值模拟——以西安市小寨老城区为例

以西安市小寨老城区为例,采用二维城市雨洪模型模拟分析海绵改造前后不同降雨重现期下的降雨致涝和污染物输移过程。结果表明:改造后小寨老城区2年一遇降雨条件下未出现明显积水;20年一遇降雨条件下由改造前15处积水减少为改造后5处积水;50年一遇设计降雨条件下由改造前29处减少到改造后13处积水。对比小寨老城区海绵改造前后积水水量,2、20、50 a重现期下积水水量峰值分别削减62.04%、37.13%、32.43%;污染物扩散面积和降雨重现期相关,50年一遇降雨重现期下污染物扩散面积最大。     

基于MIKE URBAN的大亚湾澳头圆盘区域内涝模拟及排涝对策

在城市化、极端暴雨和潮汐水位等多重影响下，沿海城市内涝情况严峻。为了有效评估沿海城市的内涝风险并提出针对性的内涝防治策略，采用MIKE URBAN软件对大亚湾澳头圆盘区域进行管网排水能力分析及城市内涝模拟。结果表明：圆盘86%的现状管网设计重现期在1年一遇以下，总积水面积为631 824 m²,积水时间在24 h以上，其内涝是低排水管网标准和低排涝标准双重因素共同影响的结果。通过独立圆盘汇水区并新建32 m³/s的泵站，在中兴中路、北澳大道、进港路新建箱涵，可把圆盘区域涝水直接排至淡澳河，内涝总积水面积降至5 248 m²,积水深度和积水时间分别降至0.15 m以下和0 h,圆盘区域内涝可得到有效缓解。该研究对澳头老城区排涝设施的改造及内涝防治提供了解决思路，对同类型工程具有一定的参考意义。     

SWMM模型在内涝灾害防治中的应用——以宁波市溪口镇为例

浙江省宁波市溪口镇经常发生内涝灾害现象,造成了严重的经济损失。为解决此问题,采用SWMM(Storm Water Management Model)模型对溪口镇中心城区现状雨水管网系统进行模拟,通过分析模拟结果中检查井的溢流量和溢流位置,找出了造成节点溢流的原因并提出了相应的改造措施。研究结果表明:由于管网淤堵和管径过小的问题,中心城区现状管网系统排水能力较弱,不足以抵御2 a一遇的降雨事件。针对以上问题,提出了清淤和增大管径的改造措施,其中清淤措施可在一定程度上提高管网排水能力,改造措施1(49个管段管径由原来的400 mm增加到800 mm)和措施2(57个管段管径由原来的400 mm增加到800 mm)分别可抵御3 a一遇和5 a一遇的降雨事件。研究结果可为溪口镇中心城区排水系统改造提供参考依据。     

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。     

不同LID设施组合对区域雨洪控制效果的影响模拟

为研究不同LID设施组合对区域雨洪控制效果的影响,以南京市雨花台区一区域为研究区构建了暴雨径流管理模型,在模型中分别设定4种LID设施组合来模拟分析研究区2年一遇、3年一遇、5年一遇、10年一遇降雨条件下的地表径流、排水管网溢流及污染物排放情况。结果表明:不同LID设施组合对研究区均有减小径流量、缓解节点溢流和削减污染物排放量的作用,但随着降雨重现期的增大,对雨洪控制效果降低;以绿色屋顶和透水铺装为主,加以适当比例生物滞留设施和雨水花园的LID设施组合对研究区的雨洪控制效果较好。     

低影响开发措施的城市雨洪控制效果模拟

以广州市某小区为研究对象,根据实测降雨径流资料,结合现状排水管网,建立暴雨雨水管理模型(storm water management model,SWMM),模拟不同降雨条件下的产流与排水状况。基于SWMM的低影响开发(low impact development,LID)模块,模拟分析采用渗透铺装、下凹式绿地、雨水花园和LID组合方案对城市雨洪的控制作用。结果表明,采用渗透铺装、下凹式绿地和雨水花园等LID措施,洪峰流量和径流系数均明显降低,可有效缓解市政管网的排水压力,各种LID措施的雨洪控制效果在低重现期降雨时更为显著。其中雨水花园对径流系数和洪峰流量的削减效果最显著;LID组合措施对洪峰的削减和滞后作用较好;下凹式绿地和渗透铺装单独布设的雨洪控制效果一般。     

基于SWMM的城市排水管网优化模拟

通过改变影响排水条件的因素如管径、管道坡度、下垫面性质、检查点埋深等,对不同情景下研究区域排水情况进行模拟,并对模拟结果进行分析评估,确定了影响管网溢流的主要原因。依据模拟结果,针对引起节点溢流的主要影响因素,相应地制定了多种方案对研究区域管网进行优化改造,并对优化后的管网再次进行模拟以检验优化效果,根据模拟结果从多种方案中选取最佳改造方案。研究结果可以对城市雨洪管网的设计和改建提供技术支持,以减少洪涝灾害造成的损失。     

城市雨水管网排水能力模型评估分析方法探究——以深圳市龙华区为例

针对目前通过模型对整体排水管网进行评估时,上游管线溢流后会导致下游管道进水量减少等情况,使得下游管线评估结果出错的问题,本研究在MIKE URBAN模型基础上,结合ARCGIS软件中的拓扑生成及检查、栅格计算、统计分析等功能,用分级法对深圳市龙华区进行模型评估,弥补传统整体管网模型评估法的不足。经统计分析分级法评估的结果,研究区内排水管网排水能力小于1a一遇的比例为9.0%,1a到2a一遇占比35.9%,2a到3a一遇占33.9%,3a到5a一遇占11.4%,满足5a一遇的占9.8%。经研究表明,传统的模型评估方法存在较大的问题,分级评估法能解决传统评估方法出现的问题,使得评估结果更合理。结合实际水安全问题进行不同方案措施的综合分析,从内涝的原因入手进行改造措施,效果较好。     

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。     

低影响开发措施的内涝削减效果研究——以济南市海绵试点区为例

本文使用中国水利水电科学研究院自主研发的洪涝仿真模型和洪水风险分析软件(FRAS)对低影响开发(LID)措施的内涝削减效果进行研究。在洪水风险分析软件原降雨产流模型中增加了SCS法,与地面二维水力学模型实时耦合,更精细地反映了LID措施的产汇流过程。结果表明:(1)在5、10和20年一遇24h设计暴雨条件下,LID组合措施在试点区、小流域和街区3个尺度上均能一定程度削减内涝面积,也能在流域尺度上削减径流总量和洪峰流量。措施在5年一遇降雨下内涝削减效果最为显著,径流总量和洪峰流量削减率分别达6.5%和9.7%,在措施布设较为密集的街区内涝面积削减率达48.96%;(2)10年一遇24 h设计暴雨条件下,流域尺度上单项LID措施内涝削减效果各有特点。各措施对积水量的削减效果在降雨过程中均呈先增大后减小的趋势,措施对内涝面积的削减效果排序为下沉绿地透水路面绿色屋顶;(3)措施内涝削减效果与措施类型、措施规模、地形、下垫面条件和措施布设位置密切相关,低影响开发设计时应利用水文水力学模型进行多种方案的模拟分析,合理设置LID措施。     

杨梅河流域“海绵型”综合管廊水文效应模拟EI北大核心CSCD

以广州市国家综合管廊试点区域——杨梅河流域为研究对象,利用SWMM和SUSTAIN模型对传统开发情景、传统综合管廊情景、低影响开发情景、低影响开发和综合管廊联合作用的“海绵型”综合管廊情景下的水文效应进行对比评估,结果表明:实测降雨条件下,SWMM模型的模拟结果与流域内涝实际情况相符,证明该模型适用于杨梅河流域水文效应研究;结合SWMM和SUSTAIN模型的优势,将SUSTAIN模型中的低影响开发优化布局方案输入至SWMM模型进行水文模拟,使得低影响开发布局更科学合理;“海绵型”综合管廊情景下,溢流量削减效果最佳,50 a重现期设计降雨条件下溢流总量削减率超过60%,与“快排”模式下的传统综合管廊情景相比,“海绵型”综合管廊使杨梅河出水口峰值流量明显降低,峰现时间也相应延迟。