《曲靖市中心城市海绵城市专项规划》编制中模型软件的应用

从目前常用的雨洪模拟软件入手,分析各自特点,采用Inforworks ICM软件对海绵城市规划方案进行计算和校核。利用检查井、管渠、出水口等基础数据和降雨数据等搭建模型,确定软件的重要参数,利用不同重现期的短历时降雨数据和全年降雨数据进行短历时模拟和长历时模拟。选取一段超负荷管段,进行传统管网和低影响开发设施引入后2种条件的比较分析,为海绵城市规划编制工作提供技术支持。     

基于水力排水模型的宁波海绵试点区内涝风险评估

随着城市化进程的不断加快,城市内涝灾害频发,利用水力排水系统模型对城市内涝风险进行评估已被广泛应用。针对平原河网城市内涝频发的现象,以宁波海绵城市试点区为例,基于InfoWorks ICM模型构建排水系统模型,模拟短历时不同重现期设计降雨(5、10、20、50 a)和长历时不同重现期设计降雨(10、50 a)下试点区内涝风险情况。结果表明,随着降雨强度的增加,风险区面积呈递增趋势,短历时设计降雨模拟显示中风险区的平均增长率约为21%,低、高风险区面积平均增长率约10%; 50年一遇长历时设计降雨模拟显示试点区内涝风险等级分布以中、高风险为主,总占比约为91%,高风险区占比约51%。     

基于排水式沥青路面的福建地区降雨特性研究

降雨特性主要包括降雨历时、降雨重现期及降雨强度。本文从短期集中降雨量和累积降雨量两方面确定降雨历时(24h)。根据规范中各道路等级排水路面对降雨重现期的要求,以及福建省9个主要城市市区暴雨强度公式,计算出排水沥青路面设计降雨量及设计降雨强度等级。以渗透系数为主要考虑因素,给出福建地区排水式沥青路面设计空隙率建议值,对排水式沥青路面设计具有重要的参考价值。     

排水模型在院落海绵化改造方案设计中的应用

以常德市某院落为例,以问题为导向确定设计目标,在解析现状地形的基础上划分汇水分区,以源头分散为原则布设低影响开发(LID)设施并新增排水溢流设施。改造方案确定后以DigitalWater Simulation为模型构建工具,输入不同重现期的长、短历时降雨数据和全年降雨数据,构建海绵城市规划排水模型,对项目建设后的水文水质进行模拟评估。结果表明,该院落海绵化改造方案合理可行,典型年的降雨数据模拟结果显示,年径流总量控制率达到了86.3%,年SS总量去除率为48.5%,满足海绵城市建设目标要求。     

蜗形滞流器应用条件试验与模拟

为明确蜗形滞流器在排水管网中的应用条件,采用物理模型进行试验,探究蜗形滞流器发挥有效滞流作用的最小压力水头,并建立SWMM雨洪模型,模拟研究加载蜗形滞流器后在不同重现期(3、5、10、20、50年)以及不同降雨历时(1、2和3 h)下研究区域的滞水改善情况。结果表明:蜗形滞流器的滞流效果与相对水头有关,型号为D200R300的蜗形滞流器产生滞流作用的最小相对水头在15 cm左右;总滞水量和滞水时间削减率随着重现期的增大有所减少,且蜗形滞流器对重现期≤10年的降雨具有更好的雨水调控作用,但受降雨历时的影响较小;蜗形滞流器更适宜安装在汇流后下游过水能力不足的管段,在不同降雨条件下削减率能保持在60%以上,最大可达到100%。     

利用暴雨管理模型（SWMM）对低影响开发措施效果的模拟研究

为考察低影响开发措施刘城市雨洪的控制效果,利用暴雨管理模型（SWMM）,对某区域内规划建设绿色屋顶、渗透铺装、雨水收集系统以及低势绿地等低影响开发措施后在不同重现期的降雨强度下出水口流量变化以及规划区域内产汇流情况的模拟研究。通过模拟显示,在一定重现期降雨强度下低影响开发措施可以削减区域内产流的峰流量、推迟区域内径流峰流量的出现肘间,并且采取低影响开发措施后,地表对降雨径流的滞蓄量和渗透量增加,减小了地表径流总量,从而间接增加了雨水资源滞留、消纳和利用量。通过SWMM模型可以对低影响开发措施在不同重现期降雨强度下地表径流的滞留消纳量以及雨水资源的利用量进行评价,进而为低影响开发措施的规划设计提供必要的技术支撑。     

生物滞留设施对不同历时的降雨滞留规律分析

基于SWMM模型的运动波,构建了丝兰湖小区的管网水动力模型,结合设计的生物滞留设施,分别分析了在短历时和长历时降雨下,生物滞留设施对于降雨的滞留规律。结果表明：对于短历时的暴雨,生物滞留设施对降雨能够削弱,设施能够储蓄调节部分雨水,但是无法满足年径流总量控制率的指标。对于降雨量较小的长历时降雨情况,生物滞留设施能够将降雨全部控制,能满足年径流总量控制率的要求。因此,海绵城市建设过程中,应该尽量采用模型,结合长历时降雨整体分析,才能对海绵城市建设做出更加科学的决策。     

渗排型透水铺装下渗出流控制效能场地试验研究

实地搭建了5种面层结构不同的渗排型透水铺装,监测了每种透水铺装在2个雨前干期和7个降雨重现期下模拟降雨的下渗出流,并从有效滞留量的角度分析和量化了透水铺装面层结构、雨前干期、降雨重现期对透水铺装下渗出流控制效能的影响。与透水铺装范围内的降雨相比,在降雨强度为18.0～241.8 mm/h、雨前干燥期为0～2 d条件下,渗透率≥0.57 mm/s的透水铺装的下渗出流体积削减率、峰值削减率、峰值延时的范围分别为22%～100%、41%～100%、6～44 min。在5种透水铺装中,透水混凝土铺装的下渗出流控制效能最佳。下渗出流控制效能与降雨重现期呈负相关,而与雨前干期呈正相关,下渗出流控制效能随降雨重现期的增加先明显降低而后趋于稳定。     

基于GIS和SWMM的精细化水文表征方法

SWMM是模拟城市降雨径流响应的动态模型，其汇水区的空间元素细分方式和水文表征直接影响模拟结果。为此，提出了基于GIS对汇水区的土地利用进行精细化分类的方法，并将下垫面信息通过物理水文定义，反馈、模拟到SWMM的汇水区水文表征和低影响开发（LID）模块描述中，直接影响水文汇流过程。与常规水文构建方法相比，精细化模型中增加的缓冲渗透区可以接收来自间接不透水区的径流，更符合实际径流走向，提高了模型精度。在相同降雨重现期下，精细化模型模拟得到的径流总量、径流峰值和溢流总量均比常规模型要小。同时，该方法可以更合理地模拟LID措施的水文作用，可为LID措施提供因地制宜的布设空间和比例。     

基于径流模型的排涝泵站优化设计研究

针对径流模型排涝泵站优化设计中降雨工况的选择问题,以实际工程为例,构建汇水区SWMM暴雨径流模型,由径流模型结合调蓄容积法演算了城市排涝泵站设计流量,对比分析了8种降雨条件下排涝泵站设计流量的差异性.研究发现,采用暴雨强度公式生成的芝加哥雨型是不合适的,应当采用由历年水文资料确定的水利长历时降雨模式;由实测单一降雨事件...     

辅助排水防涝规划编制的设计降雨雨型研究

水力模型构建和模拟所需的基础条件之一是一定降雨历时和间隔下的设计暴雨,对本地雨型的分析研究是科学开展排水防涝规划的前提之一。以深圳市为例,在城市排水防涝规划编制中,为更好地使用水力模型开展内涝风险评估、管网排水能力评估、排水防涝规划方案优化等工作,对不同重现期下的降雨特征和规律进行了研究,这可为深圳市排水防涝规划编制提供理论支持,为排水防涝系统的设计提供可靠的参数,为利用先进技术方法进行雨水管理奠定坚实的基础。     

适用于南方城市排水防涝能力评估的暴雨雨型

我国南方城市汛期持续时间长、排水受河湖水系顶托影响大，对长历时雨型和复合雨型进行研究是十分必要的，为此，以南昌市为例开展了相关研究。首先，采用泰森多边形创建法、自然断点分级法和雨量插值PRISM法将南昌市划分成4个暴雨分区。然后，采用聚类分析法对长历时降雨进行了研究，结果表明，南昌市长历时降雨有明显单类别的聚集特征，各分区单类聚集特征占比分别高达77.3%、74.0%、72.2%、74.2%，在24 h长历时暴雨雨型中，各分区均有雨峰在前、中部平缓、尾部爬高的特征。另外，基于客观需求，开展了复合雨型的相关研究，结果表明，南昌市各降雨分区复合雨型以单峰雨型为主，即使在极端短历时暴雨前出现过双峰或多峰，但出现场次极少，仅为1～2次。将各设计降雨重现期下的芝加哥雨型与聚类分析后截取的前22 h雨型进行重组，可以得到不同重现期下的22 h+2 h复合雨型。     

基于SWMM的工业园区初期雨水截流调蓄池设计功效研究

随着工业园区数量的增加,园区内各类污染负荷汇集到径流雨水中,对周边水体造成严重污染,需采取措施进行治理。以湖北省荆州市某工业园区为研究对象,建立SWMM模型,围绕研究区域概化、模型参数确定和率定等方面验证模型的可靠性。根据园区地理位置建立初期雨水截流调蓄池概化模型,选用智能一体化截流提升井收集初期雨水;采用湖北省沙市暴雨强度公式和芝加哥雨型,合成不同重现期下的设计降雨过程线,并计算不同重现期下的初期雨水截流调蓄池容积。研究结果表明,各重现期下初期雨水截流效率均达到了40%以上,说明初期雨水截流调蓄池功效良好。     

路面结构层非饱和渗流参数敏感性分析

根据非饱和土的渗流理论,采用有限元软件对不同降雨强度、不同降雨历时下路面结构进行渗流模拟,结果表明在同样的降雨量前提下,降雨历时长的雨型入渗量大,降雨历时比降雨强度对表面水的渗入量影响更为重要。     

基于机器学习理论的SWMM参数自动率定方法

SWMM作为一种模拟降雨情况的软件,由于其模型参数在经验范围内选取的不确定性,随着模型不断地向前运行演绎,误差会持续累积,最终影响模型的模拟结果,而传统的参数率定方法则具有效率低、准确度差等缺点。为此,利用MATLAB软件调用SWMM的水力演算程序来完成两者的数据交互与集成,结合多元逐步回归法筛选出敏感性高的参数作为率定对象,进而通过数值实验的方式以敏感性分析结果为依据使用Bayes-MH机器学习算法实现SWMM参数的自动率定。对于不同的实测降雨场景,自动率定的结果均能够顺利输出,参数匹配度达95%以上,表明了该方法具备优秀的稳定性、自适应性与全范围寻参能力。     

基于SPSS软件的暴雨强度公式推求

根据重现期、暴雨强度、降雨历时关系表,推求暴雨强度公式中各参数,是一个非线性已知关系式的参数估计问题。文中提出了用SPSS软件推求暴雨强度公式参数的方法,实例表明该方法实用可行,拟合精度较高。     

武汉汤逊湖水系遭遇超长历时暴雨的内涝风险分析

设计城市内涝防治设施时,根据设施的服务面积,一般采用3～24 h长历时设计降雨。武汉市地处平原湖区,雨水系统汇水面积大,遭遇超长历时(1～7 d)连续暴雨时,由于湖泊调蓄容量难以及时腾空,易发生系统性内涝灾害,3～24 h长历时降雨已无法满足排水设施的设计需求。为此,以武汉市汤逊湖水系为例,研究了武汉市超长历时暴雨的特征及其发生频率,并通过构建的汤逊湖水系水动力模型,系统分析了汤逊湖水系遭遇超长历时暴雨的内涝风险。结果表明,汤逊湖水系的排涝安全应校核超长历时暴雨的内涝风险;在50年一遇设计重现期下,汤逊湖水系采用2 d设计降雨更为安全。     

基于SWMM的LID设施对排水管网性能影响研究

以河北省迁安市海绵城市试验区为研究区域,根据实地监测资料,建立当地的暴雨雨水管理模型,在1年重现期降雨条件下,模拟不同规模(研究区总面积的10%,20%,30%,40%,50%)低影响开发(LID)设施和不同规模(0. 5,1,3,5年设计重现期)排水管网组合对城市内涝总量和排水管网内流速的影响。结果显示,1年重现期降雨条件下,每增加10%规模的LID设施,内涝削减率平均提升8. 61%,管网内流速平均降低7. 73%。     

城市暴雨公式样本不同采样方法的偏差及处理方法

2004年以来,我国气象部门大部分站点普遍采用精度为0.1或0.2 mm的翻斗式雨量器,而水文部门相继在2010年普及精度为0.5 mm的翻斗式雨量器,国家级站点基本同时保留国际通行的虹吸式雨量器进行辅助校验。样本采集均按5 min的时长读取降雨过程,滑动截取5min数据统计各指定历时年最大值,公布于《水文年鉴》。基于水文部门公布的《水文年鉴》或气象部门整编的不同时长滑动样本,选择典型雨型、暴雨强度及降雨变化过程,比较不同滑动时长样本得出,各指定历时样本存在一定的差率;通过比较不同滑动时长暴雨强度得出,随着降雨历时及重现期的不断增大,雨强差率变小,逐渐接近实际值;采取插值法在保证暴雨样本统计精度的同时,可大大提高排水设计的精度。     

镇江城市暴雨强度公式修订分析方法探讨

目前镇江市城市雨水排水规划设计、建设管理所采用的暴雨强度公式为20世纪80年代初期编制,受当时的资料、站点及计算条件所限,只采用28年(1951年—1979年)的降雨资料编制,距今已有30余年,已不能客观反映镇江市暴雨的实际情况,亟需进行修订。镇江(气象)站收集了1980年—2010年共计31年的自记雨量资料,完全具备采用年最大值选样法构建各种指定历时雨量系列的条件,据此建立了符合镇江市客观实际的新一代暴雨强度公式。对镇江市新旧暴雨强度公式进行比较,发现新暴雨强度公式计算所得不同重现期各历时的降雨强度均大于旧暴雨强度公式,所对应不同重现期各历时的降雨强度平均增幅为15.15%,最高达到20.21%,表明这一成果吻合降水周期的变化趋势,完全符合镇江城市降水的客观实际。