基于SWMM模型的暴雨洪水模拟研究

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暴雨管理模型SWMM的应用探讨

暴雨管理模型SWMM的应用探讨

暴雨管理模型SWMM的应用探讨1 前言当前,城市快速发展,河流水系遭受破坏,水面率急剧下降,地面快速硬化、排水设施建设滞后、极端天气频现等造成了城市内涝严重,各地频现积涝成灾现象。

如何有效应对城市排水防涝已成为影响经济发展、人居环境的重大问题,找到一种合适的确定排水防涝设施规模的方式方法,即可以节约工程投资、亦充分发挥市政管网、河流水系的功能,同时亦可排查现状市政管网存在问题,对规划市政管网提出建议。

2 SWMM模型建立1)SWMM模型介绍模型分为以下几个核心模块:径流(RUNOFF)模块、输送(TRANSPORT)模块、扩充输送(EXTRAN)模块和蓄存/处理(TORAGE/TREATMENT)模块。

SWMM模型不包括受纳水体计算模块,但是提供了美国环保总局开发的WASP 模型和DYNHYD模型接口。

SWMM模型还包括很多服务模块,如同及模块、绘图模块、联合模块、降雨模块等。

各模块之间的关系如图2-1所示。

图2-12)设计暴雨确定以安徽省马鞍山市慈湖河流域中下游两岸的圩区建立泵站为例,设计雨量采用马鞍山站实测雨量资料(选用马鞍山气象站1953~2010年共58年实测降雨资料,并对10分钟、30分钟、1小时、6小时雨量系列经插补后,采用P-Ⅲ理论曲线进行适线)与1995年《安徽省长短历时年最大暴雨统计参数等值线图》两种方法分别计算,根据慈湖河流域特性,经分析比较后选用。

慈湖河流域中心点各时段设计雨量成果见表2-1。

降雨过程依据“84办法”分析确定。

最大1小时雨量与最大24小时雨量的比值,查得暴雨衰减指数(n),确定其3小时雨量占24小时雨量的比值,降雨过程采用不同时段设计雨量内含的形式分析确定,20年一遇、10年一遇24小时降雨过程见图2-2、图2-3。

3 排涝泵站规模优化排涝泵站规模确定原则为满足地形对泵前水位的要求,各个集流井位置满足淹没水深小于15cm,淹没时间小于1h作为确定涝区控制条件,排水分区最高控制水位确定为为了保证设计暴雨频率下,泵站流域范围内不产生涝区采取的最高水位。

基于SWMM模型的城市降雨径流规律及城市雨洪利用控制研究

基于SWMM模型的城市降雨径流规律及城市雨洪利用控制研究

基于SWMM模型的城市降雨径流规律及城市雨洪利用控制研究城市化发展极大地改变了流域的气候和下垫面的组成,使流域内降水的时空分布和降雨径流效应发生很大的改变,这些改变与流域的水循环模式、水资源利用、雨洪控制紧密相关,由此带来的是原本天然河道的渠道化,天然河道渠道化又反过来加剧城市化给流域水文效应带来的影响,因此有必要对城市化下的暴雨特性和降雨径流规律进行研究和模拟,探究城市雨洪控制和雨洪资源利用对策。

本文以宣州区1953-2013年61年间实测资料为基础,采用线性趋势回归、Mann-Kendall趋势检验法和滑动平均法,对宛溪河流域年降雨量、汛期雨量等参数的时间序列进行趋势分析;采用双累积曲线法、有序聚类法和非参数M-K突变检验法,对流域年降雨量、汛期雨量等参数的时间序列进行突变点分析;对实测降雨过程资料进行统计,分析各重现期、各降雨历时的暴雨时程分布,为研究城市化下降雨径流效应提供有力的支撑和资料基础。

代表站点降雨序列趋势分析表明,区域城市化、用地性质的改变对长历时、长周期尺度降雨序列影响较小,其影响体现在短历时、短周期降雨序列上。

代表站点降雨序列突变点分析表明,降雨突变时间点分别是1990年和2000年,分析结果与城市化进程一致。

暴雨频率和雨型分析表明,50年、20年稀遇暴雨出现年份仍集中在1990年以前,说明城市化扩大对暴雨量级影响较小,其次对暴雨雨型分析可知,研究区暴雨主要是双峰型暴雨。

以宣城市宛溪河典型流域作为研究区域,根据实际用地资料、遥感资料和地形地貌资料,对研究区开发前、现状和规划的用地性质进行分析,了解不同时期研究区土地利用格局的变化,并且对研究区现状城市排水分区进行分析,结合天然水文分区划分情况,明确研究区整体汇水、排水区域的划分,将SWMM模型运用于城市和天然流域的降雨径流模拟,通过比较模拟结果发现,城市化对降雨径流效应的影响十分明显,各径流参数随着城市化发展呈非线性的变化规律。

基于GIS_和SWMM_的城市道路暴雨积水模拟

基于GIS_和SWMM_的城市道路暴雨积水模拟

DOI:10.15913/ki.kjycx.2024.04.002基于GIS和SWMM的城市道路暴雨积水模拟唐智慧1,2,胡慧宁3,陈春江1,2(1.西南交通大学交通运输与物流学院,四川成都610031;2.西南交通大学综合交通大数据应用技术国家工程实验室,四川成都610031;3.苏交科集团股份有限公司,江苏南京210019)摘要:针对暴雨导致的城市道路积水模拟问题,采用GIS(Geographic Information System,地理信息系统)技术耦合SWMM(Storm Water Management Model,暴雨洪水管理)模型,提出积水扩散算法,以实现对城市道路积水范围和积水深度的模拟。

首先利用GIS技术耦合SWMM构建城市雨洪模型;然后提出积水扩散算法,解决了特殊地形的积水扩散处理问题,并提出确定积水区范围问题的算法,解决搜索过程中因重复遍历而进入死循环的问题;最后以成都市某区域为例,进行不同重现期降雨情景下的模型计算。

结果表明,积水扩散算法设计合理,计算结果准确,能直观表示城市道路积水范围,且计算速度较其他算法更快,在城市道路雨洪管理和灾后损失评估等方面具有一定的应用价值。

关键词:GIS;SWMM;城市暴雨;城市道路中图分类号:P333.2 文献标志码:A 文章编号:2095-6835(2024)04-0006-06由于城市化效应、气候变暖、海平面上升等原因,极端降雨事件发生频率急剧增加,诱发了一系列内涝灾害问题,尤其是对城市道路产生的影响巨大,易引发交通事故、人员转移困难等问题[1]。

由于极端降雨事件具有突发性,由局部性、短历时的强暴雨造成的城市内涝问题尤为显著[2]。

在此背景下,加强城市道路暴雨内涝研究具有重要的实际意义。

积水模拟技术是城市暴雨内涝研究的重要部分。

其中,一维地表水文水动力模型SWMM是目前最通用的模型,能够有效模拟较小区域的雨水下渗、蒸发、地下径流、排水系统输出等过程,计算出排水管网节点的溢出水量,即留存于地表的积水量,但其无法模拟地表积水的范围和积水深度[3]。

基于SWMM模型的城市暴雨内涝研究——以东莞市典型小区为例的开题报告

基于SWMM模型的城市暴雨内涝研究——以东莞市典型小区为例的开题报告

基于SWMM模型的城市暴雨内涝研究——以东莞市典型小区为例的开题报告一、研究背景城市化进程加快,城市化率不断提高,给城市内涝带来了严重挑战。

内涝造成的经济损失和人员伤亡也越来越大。

因此,城市内涝成为城市安全和发展的重要问题。

东莞市是一个典型的充分发展的工业城市,其城市化进程快速,街道、住宅社区和公共基础设施建设密集。

这些都给城市内涝问题的解决带来了极大的挑战。

因此,针对东莞市典型小区进行暴雨内涝研究,具有重要的理论和现实意义。

二、研究目的本研究旨在基于SWMM模型,对东莞市典型小区的暴雨内涝问题进行研究,并提出针对性的解决措施。

具体目的如下:1. 研究东莞市典型小区在不同降雨条件下的排水系统状况。

2. 研究东莞市典型小区的雨水径流特征以及径流洪峰流量的预测方法。

3. 建立东莞市典型小区的SWMM模型,对其进行模拟和分析。

4. 提出适合东莞市典型小区的暴雨内涝治理措施。

三、研究方法本研究采用以下方法:1. 通过现场实地调研,获取东莞市典型小区的水文地理特征数据和暴雨内涝情况。

2. 收集东莞市历史降雨资料,并进行统计分析。

3. 建立东莞市典型小区的SWMM模型,对其进行模拟和分析。

4. 基于SWMM模型结果,提出预防措施和治理方案。

四、研究内容与进展1. 已完成了对东莞市典型小区的实地调研工作,获取了水文地理特征数据和暴雨内涝情况。

2. 收集了东莞市历史降雨资料,并对其进行了初步统计分析。

3. 已建立了东莞市典型小区的SWMM模型,并进行了模拟分析。

4. 目前正在进一步分析模型结果,制定适合东莞市典型小区的暴雨内涝治理方案。

五、研究意义本研究将为东莞市城市暴雨内涝的治理提供经验和措施。

同时,通过SWMM模型的建立与研究,将能够更好地理解城市排水系统的运行情况,为提高城市水环境的质量和安全提供科学依据。

暴雨洪水管理模型SWMM研究进展及发展趋势

暴雨洪水管理模型SWMM研究进展及发展趋势
we r e s u mma iz r e d.Al l k i n d s o f S W MM—d e iv r e d mo d e l s we r e p r e s e n t e d. T he l i mi t a t i o ns o f S W MM we r e a n a l y z e d,a n d t h e p r o s pe c t wa s p u t f o r wa r d i n o r d e r t o p r o v i d e t h e b a s i s f o r b e t t e r s o l v i n g p r a c t i c a l p r o b — l e ms wi t h S W MM.
t h e s i mu l a t i o n o f c i t y s t o r m wa t e r q ua n t i t y a n d q ua l i t y a n d wi d e l y u s e d t h r o u g h o u t t h e wo r l d.Th e b a s i c
暴雨洪 水管 理模 型 ( S WMM) 是2 0世 纪 7 0年代 美 国环境保 护 署 E P A 开发 的一 个 比较 完 善 的 城 市
中图分类 号 :T U 9 9 文 献标识 码 :B 文章 编号 :1 0 0 0— 4 6 0 2 ( 2 0 1 5 ) 1 6— 0 0 1 6— 0 5
Re s e a r c h Pr o g r e s s a nd De v e l o pm e nt Tr e nd o f St o r m Wa t e r Ma na g e me n t
c o n c e p t a n d s t r u c t u r e o f S W MM w e r e i n t r o d u c e s ,a n d t h e r e s e a r c h t r e n d s o f S W MM a t h o me a n d a b r o a d

基于SWMM模型的道路积水分析

基于SWMM模型的道路积水分析

基于SWMM模型的道路积水分析随着城市化进程的加快,城市道路积水问题越来越突出。

道路积水不仅影响了交通的顺畅,还会对城市的排水系统和环境造成严重影响。

了解道路积水的形成机理并采取相应的措施是非常重要的。

基于SWMM(Storm Water Management Model,暴雨水管理模型)模型的道路积水分析就是帮助我们更好地理解道路积水问题,并为道路排水系统的设计和规划提供科学依据的一种方法。

SWMM是一种广泛应用于城市排水系统规划和设计的模型,它可以模拟城市的雨水径流过程、地表积水情况以及排水系统的性能。

通过SWMM模拟,我们可以对道路积水问题进行定量分析,找出影响道路积水的主要因素,并提出相应的改善措施。

我们需要收集道路积水现场数据,包括道路坡度、路面材料、雨水排放口的位置和数量等信息。

然后,根据收集到的数据建立SWMM模型,模拟不同降雨条件下道路积水的情况。

通过模拟,我们可以得出道路积水的深度、持续时间、影响范围等关键参数,从而分析道路积水的形成机理和影响因素。

在道路积水分析中,道路坡度是一个非常重要的因素。

道路坡度越大,水流的速度就越快,容易形成积水。

在设计和规划道路时,需要合理设计道路坡度,确保雨水能够顺利排水。

路面材料的选择也会对道路积水产生影响。

某些类型的路面材料具有较好的透水性能,可以有效减少积水的产生。

在道路建设和维护中,需要根据具体情况选择合适的路面材料,减少道路积水问题的发生。

雨水排放口的位置和数量也会对道路积水产生影响。

如果排放口设置不合理或数量不足,容易造成积水难以排除,导致道路积水严重。

在设计排水系统时,需要根据道路的坡度和长度合理设置雨水排放口,确保雨水能够顺利排出,减少道路积水的发生。

在SWMM模型的帮助下,我们可以对道路积水问题进行科学分析,并提出相应的改善措施。

通过模拟不同情况下的道路积水情况,我们可以找出道路积水的主要影响因素,并针对性地制定解决方案。

比如针对道路坡度大导致的积水问题,可以考虑在道路设计中采用适当的陡坡设计和横向排水系统,以提高排水效率;针对路面材料不透水导致的积水问题,可以考虑更换透水性能更好的路面材料;针对雨水排放口设置不合理的问题,可以考虑优化排放口的位置和数量,以提高排水系统的排水效率。

基于SWMM的城市雨洪模型模拟研究——以广东东莞市东城牛山汇水片区为例

基于SWMM的城市雨洪模型模拟研究——以广东东莞市东城牛山汇水片区为例

基于SWMM的城市雨洪模型模拟研究——以广东东莞市东城牛山汇水片区为例韩娇;万金泉;马邕文【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2011(042)004【摘要】为研究城市雨洪规律及城市化对雨洪的影响,指导城市防洪排涝,以SWMM为研究工具,东莞市东城牛山汇水片区为研究对象,经过汇水子流域划分、管网系统概化、参数设置调试等步骤构建了研究区域的城市雨洪模型,并应用所构建的模型对不同降雨重现期、不同城市化程度设计情境进行了模拟研究.结果显示,所构建模型可以对城市雨洪过程进行全程动态模拟;模拟发现随着重现期的增加,径流总量和洪峰流量都明显增加,且增幅逐渐减小;随着城市化的发展,降雨入渗量减,径流量和洪峰流量增大,径流系数不断增高,洪涝灾害的风险升高,且短重现期的降雨条件下影响更明显.【总页数】4页(P50-53)【作者】韩娇;万金泉;马邕文【作者单位】华南理工大学环境科学与工程学院,广东广州 510006;华南理工大学工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室,广东广州 510006;华南理工大学环境科学与工程学院,广东广州 510006;华南理工大学制浆造纸国家重点实验室,广东广州510640;华南理工大学工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室,广东广州 510006;华南理工大学环境科学与工程学院,广东广州 510006;华南理工大学制浆造纸国家重点实验室,广东广州510640;华南理工大学工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室,广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】P334.92【相关文献】1.基于SWMM模型的南昌市青山湖片区雨洪模拟研究 [J], 李保建;詹健2.基于SWMM模型的济南城市雨洪模拟研究 [J], 喻海军; 黄国如; 武传号3.基于SWMM模型的大理市山地公园子汇水区雨洪特征分析 [J], 卢垚;杨茗琪4.基于GIS和SWMM的城市雨洪模型构建模拟与效益评价——以厦门市马銮湾片区为例 [J], 周红;林孟;陈江畅5.基于SWMM模型的北京大红门排水片区雨洪模拟研究 [J], 赵刚;庞博;徐宗学;杜龙刚;钟一丹因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

基于SWMM的天津市典型小区暴雨径流模拟研究的开题报告

基于SWMM的天津市典型小区暴雨径流模拟研究的开题报告

基于SWMM的天津市典型小区暴雨径流模拟研究的开题报告1. 研究背景及意义:城市化进程加速,水资源的利用和管理已成为城市发展的重要议题。

小区作为城市重要的组成部分之一,其雨水排放直接影响城市排水系统的正常运行。

因此,对小区雨水排放情况进行科学的模拟和分析,对于城市水资源的合理利用和水环境的保护意义重大。

基于SWMM的径流模拟方法,能够准确模拟小区雨水径流特征,有助于实现小区内的雨水资源利用和排水系统的优化设计。

2. 研究现状及不足:目前,国内外学者和研究机构对雨水径流模拟研究已经有了一些成果。

如美国环保署开发了SWMM模型,能够准确模拟城市雨水径流,研究人员应用该模型,对不同城市进行了雨水排放模拟分析。

但是,当前对于天津市小区雨水径流特征的研究较为缺乏,缺乏相应的数据和实验研究结果,因此该方面的研究仍需进一步深入。

3. 研究目标:本文旨在利用SWMM模型,对天津市典型小区雨水径流特征进行模拟和分析,研究不同降雨强度、小区面积和不同降雨持续时间对小区雨水径流的影响,为小区雨水资源的的合理利用和排水系统优化设计提供科学依据。

4. 研究方法:本研究采用SWMM模型进行径流模拟,包括三个模块:输入模块、计算模块和输出模块。

输入模块主要包括小区面积、地形地貌、下雨模型等参数,计算模块主要负责对小区雨水径流进行模拟计算,输出模块主要是将计算结果可视化显示。

本研究将采用实验室室内降雨模拟、数字高程模型、天气预报数据等手段进行仿真模拟分析。

5. 预期成果:通过本研究,可以得到天津市典型小区不同降雨条件下的雨水径流特征,对典型小区的雨水资源利用和排水系统的优化设计提供科学依据。

从而提高小区排水系统的运行效率,降低排放排污物对水环境的污染。

6. 研究意义:研究天津市典型小区的雨水径流特征,能够较为全面地了解天津市小区的雨水径流情况,为制定天津市城市水资源管理方案提供科学依据。

本研究还将优化当前排水系统的设计,促进城市水资源的合理利用。

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基于SWMM模型的暴雨洪水模拟研究
摘要:针对暴雨导致的城市内涝问题,采用SWMM模型的城市暴雨洪水淹没分
析计算方法,对郑州大学新校区暴雨内涝、淹没范围和淹水深度进行了模拟分析,对组成排水系统的排水管网、道路和河道水系等进行合理概化,构建了暴雨洪水
淹没分析模型,对重现期分别为0.5、1、2、5、10a设计暴雨情形下的管道节点
溢流和积水深度进行了模拟。

结果表明:郑州市区总体排涝标准较低,排涝能力
严重不足;该模型能直观表现受涝区淹没范围和淹水深度,在城市排水管网规划、雨洪管理和灾后损失评估等方面具有一定的应用价值。

关键词:SWMM模型;淹没分析;郑州大学新校区
自20世纪80年代以来 SWMM ( Storm Water Management Model)已广泛用
于我国多数城市的暴雨径流模拟研究中,如北京、天津、成都等,均表明 SWMM 对于不同地区具有较强的适用性。

但是之前的研究多是基于实测数据来率定和验
证模型参数,在一些小区域实测数据比较容易获得,而在大范围内测量降雨的径
流过程操作起来难度很大。

本研究与其他研究的不同之处就在于,在没有径流过
程实测资料的情况下,利用设计暴雨及雨型模拟郑州大学新校区的暴雨径流过程。

本文利用GIS的空间分析功能设计了基于DEM的洪水有源淹没算法,利用等体积法实现积水路段管网节点任意溢流水量下对应淹没范围及深度的推求,耦合SWMM模型输出的管网节点溢出水量来建立城市暴雨洪水淹没分析模型,并在
郑州大学新校区进行了应用。

1 材料与方法
1.1研究区域概况
郑州大学新校区选址于郑州市西边的高新技术开发区内,郑州高新技术产业
开发区位于郑州市西北部,南临西流湖,北接邙山,东与环城快速路联,西四环
穿区而过,距市中心约12km,南距310国道2km,北邻连霍高速公路,对外交
通条件优越。

郑州市属北温带大陆性季风气候,冷暖气团交替频繁,春夏秋冬四
季分明。

冬季漫长而干冷,雨雪稀少;春季干燥少雨多春旱,冷暖多变大风多;
夏季比较炎热,降水高度集中;秋季气候凉爽,时间短促。

全年平均气温
15.6℃;8 月份最热,月平均气温25.9 ℃;1月份最冷,月平均气温2.2℃,全年平
均降雨量542.2mm。

整个新校区规划由西四环、科学大道、长椿路和莲花街围合而成,南北长约2100m,东西宽约1100 m;主要包括办公楼、教学楼、宿舍楼、
餐厅、广场、操场、道路和绿地等,总面积284.2,其中绿地总面积约为113.4 ,绿地率约为40%。

1.2 SWMM模型概述
SWMM(暴雨洪水管理模型)是一个动态的降水-径流模拟模型,主要用于模拟
城市某一单一降水事件或者长期的水量和水质模拟。

其径流模块部分综合处理各
子流域所发生的降水,径流和污染负荷。

其汇流模块部分则通过管网、渠道、蓄
水和处理设施、水泵、调节闸等进行水量传输。

该模型可以跟踪模拟不同时间步
长任意时刻每个子流域所产生径流的水质和水量,以及每个管道和河道中水的流量、水深及水质等情况。

模型具体计算过程如下:
(1)子流域概化。

在SWMM模型中,一般将流域划分成若干个子流域,根据
各子流域的特性分别计算其径流过程,并通过流量演算方法将各子流域的出流组
合起来。

各子流域概化成不透水面积和透水面积两部分,以反映不同的地表特性。

(2)地表产流计算。

对不透水地表净雨量,只需从降雨过程中扣除初损 (主要
是填洼量)即可。

在未满足初损前,地表不产流,一旦初损满足,便全面产流。


透水地表,除填洼损失外,还有下渗的损失,SWMM 模型提供了Horton模型、Green-Ampt模型和SCS模型3种方法计算下渗量。

(3)地表汇流计算。

地表汇流演算的任务是把各个子流域的净雨过程转化成流域的出流过程,在SWMM模型中,将子流域的3个组成部分近似作为非线性水
库处理而实现的,即联立求解曼宁方程和连续方程。

(4) 排水系统流量演算。

在SWMM 模型中,主要通过输送模块和扩展输送模块来进行排水系统的演算,即通
过求解圣维南方程组得出。

1.3 SWMM模型的建立
据地形数据,将郑州大学新校区概化为20个汇水区,21个节点、21条管道和一个出水口,模型概化如图1所示。

图1 子汇水区划分
2 结果与分析
不同峰值比例情境下的模拟结果见图2。

由图2可知,研究区的降雨量不随峰值
比例的变化而变化,不同的重现期暴雨峰值不一样,但暴雨峰值出现的时间一样,随着峰值比例的增加形成暴雨峰值的时间延长,无论是重现期为2 a、10 a、50a,当峰值比例r =0.2时,暴雨峰值出现在40 min;当峰值比例r = 0.4时,暴雨峰值出
现在70 min;当峰值比例r =0.6时,暴雨峰出现在110min;当峰值比例r=0.8时,
暴雨雨峰出现在140 min。

图2 不同峰值比例暴雨过程线
3 结语
本文在介绍了SWMM 模型的基础上,对郑州大学新校区进行了不同峰值比例、
不同重现期和不同城市化水平以及低影响开发措施等情境下模拟研究,结果表明:(1)在根据城市化后郑州大学新区下垫面情况研究的基础上,通过对该地区雨
洪的成因及现状的研究,为郑州大学新区暴雨径流模拟模型的建立打下了良好的基础、提供了很好的参考资料;
(2)随着城市化进程加快不透水面积比例增加,入渗量在减少,而径流量在增加,所产生的径流系数也在增大,城市化水平越高,径流系数就越大,发生暴雨
洪水引起的城市内涝的机率就越大。

参考文献
[1]朱寒松,董增川,曲兆松,金鑫,纪红军,陈蓉.基于SWMM模型的城市工业园区低影
响开发效果模拟与评估[J].水资源保护,2019,35(02):32-36.
[2]王雷,杨凤阁,王诚杰,崔建军,徐艳,赵国良,霍树义,金坎辉,路维.基于SWMM模型
的低影响开发模式在城市雨洪控制中的研究[J].中国农村水利水电,2019(01):83-86. [3]刘宇涵.基于SWMM海绵城市水文水质过程模拟与LID措施研究[D].沈阳大
学,2018.。

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