SWMM模型及其在内涝积水分析中的应用
SWMM模型及其在内涝积水分析中的应用
软件功能
一、 SWMM模型简介
（1）时变降雨；
l 降雨
（2）地表水的蒸发；
t
（ 3）降雪累积和融化； （ 4）洼地蓄水的降雨截留；
地表径流 Q
（ 5）未饱和土壤层的降雨渗入； （6）渗入水向地下含水层的穿透；
t
排水管网 Q
（7）地下水和排水系统之间的交替流动；
t
（8）地表漫流的非线性演算；
出流
（ 9）利用各种类型低影响开发（LID）实务捕获和滞留降雨/径流。
最简单的模型包括的对象：一个雨量计、一个汇水面积和一个排放口
其实是一个降雨径流的模拟模型
设置对象属性二、SWMM模型快速入门
可视化对象：雨量计、汇水面积和排放口
设置对象属性二、SWMM模型快速入门
非可视化对象：降雨时间序列
设置模拟选项二、SWMM模型快速入门
查看结果 二、SWMM模型快速入门
（3）SWMM径流模拟
五、雨水管网排水能力分析
（4）管段充水深度
雨水管直径0.2m，发生3年一遇降雨时，雨水管最大充水深度0.012m，小于雨 水管直径。
6基于SWMM模型的积水深度分析
六、基于SWMM模型的积水深度分析
六、基于SWMM模型的积水深度分析
降雨量（mm）
26.0 24.0 22.0 20.0 18.0 16.0 14.0 12.0 10.0
四、显示结果分析
调整图形，使之美观
四、显示结果分析
查看动态变化过程
5基于SWMM模型的雨水管网排水能力分 析
五、雨水管网排水能力分析
降雨
屋顶绿化设施增加洼蓄量 屋顶绿化设施 雨水管收集屋面雨水
建筑物
调蓄池改善水质，调节流量
SWMM模型在城市排水防涝规划中的应用
SWMM模型在城市排水防涝规划中的应用采用SWMM模型对研究区内雨水管网进行系统概化研究，分别在现状和规划下垫面条件下，模拟了不同暴雨重现期下城市排水系统的运行状况，对模拟结果中低于设计标准的雨水管道进行重新规划设计，反复模拟校核，确保所有雨水管网满足设计重现期要求。
结合城市地形，利用不同暴雨重现期长历时雨型对城市内涝风险进行模拟分析，提出超标暴雨的应对措施，为合理制定排水防涝方案提供科学依据，同时可供其他城市排水防涝系统规划参考。
标签：SWMM模型；城市排水防涝规划；内涝评估【文献标志码】A1、引言随着我国城市化进程的加快，城市下垫面硬质化越来越严重，加上极端气候的出现，城市内涝灾害事件频频发生，发生的范围越来越广，造成的危害也越来越严重。
城市内涝很大部分原因在于在城市快速发展过程中，对城市排水防涝工作不够重视，排水管道建设标准过低，防治城市内涝的措施简单化，城市排水防涝规划不够科学合理。
在排水管网规划设计中，一般仍采用传统的雨水设计流量计算公式，该计算方法在计算管道非压力均匀流存在一定的缺点，一方面难以根据降雨过程线计算管道流量过程，另一方面当管道处于超载状态（即压力流）或受水体水位顶托时，不能应用于管道流量计算。
目前，很多发达国家已采用數学模型模拟降雨过程，把排水管渠作为一个系统考虑，并用数学模型对雨水管网进行系统规划管理。
因此，利用模型对城市暴雨径流进行模拟研究，为城市排水防涝规划提供科学依据，是未来城市排水防涝规划的主要研究方向之一。
本文基于暴雨洪水管理模型（SWMM），对研究区内排水管网排水能力进行模拟评估，在不同暴雨重现期下对城市排水防涝系统进行能力评估，模拟分析研究区内两条主要排水河道连通的必要性，旨在为研究区制定排水防涝规划方案提供技术参考。
2、SWMM模型简介暴雨洪水管理模型（SWMM）是由美国环境保护局（EPA）开发，免费向公众发布的一个动态降雨一径流水文水力模型，主要用于城市区域降雨径流水量和水质的单一事件或连续事件模拟。
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，城市道路积水问题也日益突出。
积水不仅会影响交通运行，还会带来环境污染和城市安全隐患，因此对道路积水进行科学的预测和分析至关重要。
基于SWMM模型的道路积水分析能够有效地帮助我们了解道路积水的形成机制和影响因素，为城市防洪排涝工作提供科学依据。
SWMM全称为Storm Water Management Model，是由美国环境保护局开发的城市雨水管理模型。
它可以模拟城市雨水系统的水文和水质过程，对雨水径流、洪水淹没和水质污染等问题进行定量分析，并且拥有直观的图形用户界面和强大的模型计算能力，因此被广泛应用于城市雨水系统规划设计、防洪排涝和水环境保护等领域。
道路积水是城市雨水系统的重要组成部分，它直接影响着道路交通和城市生活。
道路积水的产生是由多种因素共同作用造成的，包括降雨强度、道路坡度、排水设施状况等。
利用SWMM模型来对道路积水进行分析，可以全面地考虑这些因素，并对积水过程进行综合模拟和评估。
我们需要建立道路积水的SWMM模型。
在模型建立过程中，需要收集道路的基本信息，包括道路形状、长度、坡度等，并结合实际测量数据和地理信息系统（GIS）数据，来确定道路下水道、斜坡、雨水口等排水设施的位置和参数。
还需要获取降雨数据，包括降雨量、持续时间和频率等，以及城市地形、土壤类型等信息。
在获得这些数据后，可以通过SWMM 模型的图形用户界面进行模型参数设置，并进行模型计算和仿真。
利用SWMM模型进行道路积水分析，可以得到道路积水的时间、深度、范围等信息。
通过对积水过程的动态模拟和预测，可以分析出道路积水的形成机制和规律。
还可以评估不同因素对道路积水的影响程度，进而确定改善道路积水的有效措施和方案。
可以通过调整道路坡度、增设雨水口、完善下水道等手段，来减少道路积水发生的可能性。
基于SWMM模型的道路积水分析还可以结合城市雨水系统的整体规划和设计。
借助SWMM模型的计算能力，可以对道路积水的影响范围进行评估，为城市雨水管网的建设和改造提供科学依据。
SWMM模型在沧州市内涝积水模拟中的应用
径流 量变 大 ， 同时 ， 城 市 热 岛效 应 、 阻 障效 应 、 凝结 核效 应导 致 城 区降雨模 式 和分 布发 生 了显著 变 化 ， 使 降雨
量城 区大于 郊 区 。文 献资料 显示北 京市增 雨 系数 （ 城 区／ 郊 区） ｉ ｇ到了 １ ． ０ ４ Ｅ 。当前 ， 我 国的城 市排水 管 网建
成 了全 国闻名 的地 下 水漏 斗 ， 并 引 发 了地 面沉 降 等 地 质 灾 害 ， ２ ０ ０ ５年 沧州 市 沉 降 区 中心地 面沉 降量 达 到
２ ２ ３ ６ ｍｍ＿ ３ ］ ， 成 为我 国地 面沉 降最 严重 的城 市之 一 。沧州 市 区地势 平坦 ， 自然 排 泄能力 较 差 ， 加 之地 面沉 降 影响 ， 市 区内积水不 得不 依靠 泵站进行 外 排 ， 排水 容量 达到 ２ ９ ． ８ １ Ｔ Ｉ 。 ／ ｓ Ｉ ４ ］ 。较 低 的排水能 力 ， 致 使一旦 发生城
区沥 涝灾 害 ， 同等淹 没条 件下 造成 的生命 和财产 损失 也会 更严 重 ， 因此 ， 研究 沧州 市 除涝 问题具 有 较 强 的现 实 意义 和深远 的历史 意义 。
１ 研 究 区域 概 况
本 次 研 究 区域 为 沧 州 市 主 城 区 ， 主要指渤海路 、 长芦 大 道 、 海 河 路 和 迎 宾 大 道 包 围 的范 围 ， 面 积 为
城 市除涝研究 。以地 下水漏斗 、 地面沉降相对严 重的沧州市为例 ， 通过建立暴雨内涝模 型、 设计暴雨研究对城市 内涝进行 了模
拟， 并提供了提高模型精度的建议。
关键词 ： 城 市 内涝 ； Ｓ ＷＭ Ｍ 模 型 ； 设 计暴 雨 中 图分 类号 ： ＴＵ９ ９ ８ ． ４ 文献 标 识 码 ： Ａ
SWMM模型及其在内涝积水分析中的应用
典型应用
一、 SWMM模型简介
（1）控制洪水的排水系统组件设计和尺寸确定； （2）为控制洪水和保护水质的滞留设施及其组件尺寸的确定； （3）自然渠道系统泛洪区的地图绘制； （4）最小化合流制排水管道溢流的设计控制策略； （5）评价进流量和渗入对污水管道溢流的影响； （6）污物负荷分配研究中的非点源污染物负荷； （7）评价BMP降低预计污染物负荷的有效性。
初步设置 二、SWMM模型快速入门
子汇水面积： 主要设置下渗模型
初步设置 二、SWMM模型快速入门
子汇水面积： 主要设置下渗模型
初步设置 二、SWMM模型快速入门
节点/管段 主要设置单位
计量单位
二、SWMM模型快速入门
初步设置 二、SWMM模型快速入门
工具/地图选项设置
添加对象 二、SWMM模型快速入门
研究区域下垫面改变后： 可添加雨水管、蓄水池、水泵等对象。
3 可视化对象及其属性设置
三、可视化对象及属性设置
SWMM模型可视化对象包括：雨量计、汇水面积、节点（雨水井）、雨水管、 蓄水池、水泵等
三、可视化对象及属性设置
1、雨量计
三、可视化对象及属性设置
2、子汇水面积
三、可视化对象及属性设置
最简单的模型包括的对象：一个雨量计、一个汇水面积和一个排放口
其实是一个降雨径流的模拟模型
设置对象属性二、SWMM模型快速入门
可视化对象：雨量计、汇水面积和排放口
设置对象属性二、SWMM模型快速入门
非可视化对象：降雨时间序列
设置模拟选项二、SWMM模型快速入门
查看结果 二、SWMM模型快速入门
(1)查看报告状态 ： 核对径流系数是否符合规范要求
基于SWMM模型的道路积水分析
基于SWMM模型的道路积水分析道路积水是指在降雨期间由于排水系统不畅导致道路上出现积水现象。
道路积水不仅会给交通带来不便，还可能对城市的排水系统造成负担，增加洪涝风险。
对道路积水进行分析和预测具有重要意义。
SWMM（Storm Water Management Model）是一种用于城市暴雨径流模拟的计算机模型，其主要用于模拟降雨后的径流产生、收集和输送过程。
基于SWMM模型进行道路积水分析可以通过模拟降雨过程、道路排水系统设计和地形特征等，来预测道路积水的情况。
进行道路积水分析前需要收集和整理相关数据，包括降雨数据、地形数据、道路参数和排水系统信息等。
降雨数据可以通过气象站点获取，包括降雨量和降雨频率等信息。
地形数据可以使用高程数据和数字地图来生成数字地形模型，并提取出道路的位置和特征。
道路参数包括道路斜度、宽度和纵向坡度等。
排水系统信息包括雨水井、管道和孔隙率等。
然后，利用SWMM模型对道路积水进行模拟。
模拟的过程包括设置模型参数、运行模型和结果分析等。
设置模型的各种参数，包括降雨模式、河道参数、土壤参数等。
然后，将收集到的数据导入模型，运行模型来模拟降雨过程。
模拟结果可以包括径流流量、流速、水位和路面积水深等。
对模拟结果进行分析，评估道路积水情况，确定可能出现积水的位置和时间。
根据分析结果，可以采取相应的措施来减轻道路积水问题。
对道路排水系统进行改进，增加雨水井或疏通下水道等。
根据道路的特点，可以采用提高路面高程、搭建雨棚或设置雨水花园等措施，减少降雨对道路的影响。
基于SWMM模型的道路积水分析可以帮助我们更好地了解道路积水的形成机制和影响因素，并提供预测和分析结果来指导道路排水系统的设计和改进。
这将有助于减少道路积水问题，提高城市的排水能力和抗洪能力。
雨洪管理模型SWMM的原理、参数和应用
（4）排放参数影响径流的排放位置和方式，进而影响排水系统的设计和环境 的影响。
改进建议包括：提高参数的测量和获取精度；建立完善的数据库和模型不确定 性评估体系；加强SWMM与其他模型的联合应用，如GIS、数值模拟等，以提高 模拟结果的精度和可靠性。
谢谢观看
这些参数对SWMM模拟结果的影响主要表现在：
（1）降雨参数影响径流量的产生和时空分布，进而影响雨水径流污染负荷和 排水系统的设计；
（2）地表参数影响径流的汇聚和传输，进而影响径流污染负荷的处理和污水 收集系统的设计；
（3）管网参数影响径流的输送和排放能力，进而影响排水系统的设计和径流 水质改善；
2、参数获取与影响分析
这些参数的获取方式和准确度对于SWMM模拟结果的可靠性至关重要。一般而言， 降雨参数可通过历史降雨数据统计分析和气象模型预测等方法获取；地表参数 可通过遥感影像解译、现场调查和GIS分析等方法获取；管网参数可通过实地 勘察测量和工程设计资料获取；排放参数则可根据排放口的设计和控制要求进 行设置。
2、设计流程与参数设置方法
SWMM的设计流程一般包括以下步骤：
（1）收集并整理项目区域的地理信息，如地形数据、土地利用类型、降雨数 据等；
（2）根据项目需求，选择适当 的模拟模块和参数设置；
（3）根据设计目标，调整模拟参数，进行多次模拟，直至达到最佳估，为决策提供支持。
（1）降雨参数包括降雨强度、降雨历时、降雨分布等，它们决定了地表径流 的产生和水量；
（2）地表参数包括土地利用类型、地表粗糙度、下垫面性质等，它们影响雨 水径流的产生、汇聚和传输；
（3）管网参数包括管道直径、长度、埋深、坡度等，它们决定了雨水径流的 输送和排放能力；
（4）排放参数包括排放口位置、排放方式、排放量等，它们影响雨水径流的 排放和控制。
基于SWMM模型的道路积水分析
基于SWMM模型的道路积水分析道路积水是城市化发展过程中面对的一种重要问题，对于城市交通和防洪安全都有着重要影响。
因此，对道路积水进行分析与预测具有相当的实际意义。
基于SWMM模型的道路积水分析可以有效地解决这一问题。
SWMM模型是一款流域水文模型，可以对雨水径流过程进行模拟和分析。
该模型以单元水文学为基础，采用时间序列的方式模拟雨水径流演变过程和下水道水动力特性的变化。
通过对该模型的应用可以得到道路积水的深度、积水面积、流速等关键参数。
首先，进行道路积水分析前，需要建立合理的SWMM模型。
模型的建立过程包括对模型输入数据的获取与处理、模型的参数设置和模拟过程的设定。
模型输入数据可以从监测站点、气象台、数字高程模型等多个渠道获取，同时需要对数据进行预处理、清洗和分析。
设置模型参数需要根据实际情况进行合理调整，以使模型对道路积水的模拟更加准确。
模拟过程设定包括模拟时间范围和时间步长等参数的设置。
其次，在SWMM模型中，道路是通过设置具有一定坡度和路面光滑度等参数的通道来模拟的。
在道路积水分析中，需要对道路通道的参数进行输入和调整，以模拟不同情况下的道路积水深度和积水面积等参数。
在模拟过程中，可以采用不同的降雨模式来模拟不同的降雨情况，得到不同时间段内的道路积水情况和积水分布情况。
同时，可以对道路不同部位的积水情况进行编码，以便后续的分析和应对措施。
最后，在SWMM模型中，可以通过对模型的输出数据进行分析和处理，得到道路积水情况的全面评估。
对于道路积水深度大的区域，可以采用相应的排水机制进行应对。
同时，可以通过模拟分析不同的道路积水情况，以预测不同的天气条件下道路积水的变化趋势，并制定相应的防洪预案。
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四、显示结果分析
调整图形，使之美观
四、显示结果分析
查看动态变化过程
5基于SWMM模型的雨水管网排水能力分 析
五、雨水管网排水能力分析
降雨
屋顶绿化设施 屋顶绿化设施增加洼蓄量
雨水管收集屋面雨水
建筑物
调蓄池改善水质，调节流量
净化池和净化群落改善水质
屋面雨水和路面雨水汇入沟管
路面
生态净化群落
地表径流
SWMM模型
及其在城市内涝积水分析中的应用
主要内容
1、SWMM模型简介 2、操作快速入门 3、可视化对象及属性设置 4、时间序列文件输入 5、执行模拟 6、显示结果分析 7、计量单位和参数取值范围 8、常用的特殊编辑器 9、基于SWMM模型的雨水管网排水能力分析 10、基于SWMM模型的城市小区（或道路）内涝积水分析
8.0 6.0 4.0 2.0 0.0
0
50
100
150
200
250
300
时段，单位时段长5min
六、基于SWMM模型的积水深度分析
六、基于SWMM模型的积水深度分析
根据地形图或者设计竖向图，确定可能积水的区域面积，或建立水深-容积关系 曲线。六来自基于SWMM模型的积水深度分析
六、基于SWMM模型的积水深度分析
研究区域下垫面改变后： 可添加雨水管、蓄水池、水泵等对象。
3 可视化对象及其属性设置
三、可视化对象及属性设置
SWMM模型可视化对象包括：雨量计、汇水面积、节点（雨水井）、雨水管、 蓄水池、水泵等
三、可视化对象及属性设置
1、雨量计
三、可视化对象及属性设置
2、子汇水面积
三、可视化对象及属性设置
一、 SWMM模型简介
❖什么是SWMM？
英文原版已经更新至5.1。
网址：/water-research/storm-water-management-model-swmm
一、 SWMM模型简介
❖什么是SWMM？
中文版由同济大学汉化SWMMH
网址：/Jingpinkecheng/geipaishui/swmmh.htm
❖ 初步设置 二、SWMM模型快速入门
子汇水面积： 主要设置下渗模型
❖ 初步设置 二、SWMM模型快速入门
子汇水面积： 主要设置下渗模型
❖ 初步设置 二、SWMM模型快速入门
节点/管段 主要设置单位
计量单位
二、SWMM模型快速入门
❖ 初步设置 二、SWMM模型快速入门
工具/地图选项设置
❖ 添加对象 二、SWMM模型快速入门
子汇水面积宽度
三、可视化对象及属性设置
子汇水面积属性中的取值范围
1英寸=25.4毫米
三、可视化对象及属性设置
3、节点属性
三、可视化对象及属性设置
3、排放口属性
三、可视化对象及属性设置
3、雨水管属性
三、可视化对象及属性设置
3、雨水管糙率
三、可视化对象及属性设置
3、模型中管渠自带断面
三、可视化对象及属性设置
❖典型应用
一、 SWMM模型简介
（1）控制洪水的排水系统组件设计和尺寸确定； （2）为控制洪水和保护水质的滞留设施及其组件尺寸的确定； （3）自然渠道系统泛洪区的地图绘制； （4）最小化合流制排水管道溢流的设计控制策略； （5）评价进流量和渗入对污水管道溢流的影响； （6）污物负荷分配研究中的非点源污染物负荷； （7）评价BMP降低预计污染物负荷的有效性。
❖软件功能
一、 SWMM模型简介
（1）时变降雨；
l 降雨
（2）地表水的蒸发；
t
（ 3）降雪累积和融化； （ 4）洼地蓄水的降雨截留；
地表径流 Q
（ 5）未饱和土壤层的降雨渗入； （6）渗入水向地下含水层的穿透；
t
排水管网 Q
（7）地下水和排水系统之间的交替流动；
t
（8）地表漫流的非线性演算；
出流
（ 9）利用各种类型低影响开发（LID）实务捕获和滞留降雨/径流。
(1)查看报告状态 ： 核对径流系数是否符合规范要求
❖ 查看结果 二、SWMM模型快速入门
(2)查看径流过程 验证洪峰流量
（平面排涝模数法、瞬时单位线法、MIKE-NAM）
❖ 查看结果 二、SWMM模型快速入门
再查看径流过程 采用其他降雨径流模型验证洪峰流量（平面排涝模数法、瞬时单位线法）
二、SWMM模型快速入门
3、不规则雨水渠道断面
三、可视化对象及属性设置
3、蓄水池属性
三、可视化对象及属性设置
3、蓄水曲线
三、可视化对象及属性设置
3、水泵属性
三、可视化对象及属性设置
3、水泵曲线
三、可视化对象及属性设置
3、水泵曲线
4 显示结果分析
四、显示结果分析
依次查看 子面积、节点位置、雨水管和排放口流量等过程
最简单的模型包括的对象：一个雨量计、一个汇水面积和一个排放口
其实是一个降雨径流的模拟模型
❖ 设置对象属性二、SWMM模型快速入门
可视化对象：雨量计、汇水面积和排放口
❖ 设置对象属性二、SWMM模型快速入门
非可视化对象：降雨时间序列
❖ 设置模拟选项二、SWMM模型快速入门
❖ 查看结果 二、SWMM模型快速入门
调蓄池
净化池
紧急溢流
可渗透池底
井
砾石层
带孔排水管
渗透沟
渗透沟收集的雨水渗入地下
五、雨水管网排水能力分析
降雨量（mm）
13.0 12.0 11.0 10.0
9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0
0
50
100
150
200
250
300
时段，单位时段长5min
五、雨水管网排水能力分析
1 SWMM模型简介
一、 SWMM模型简介
❖什么是SWMM？
SWMM(Storm Water Management Model，雨水管理模型)是由美国环境保护 局（EPA）和水资源中心联合开发的动态 降水-径流模拟模型，主要用于城市区域 径流水量和水质的单一事件或者长期（连 续）模拟。
雨水管理模型是排水系统设计、运行 和管理的基本依据和重要工具，历来受到 排水企业、科研和教学部门的喜爱和重视。
（1）透水铺装、低洼绿地减小径流 （2）雨水调蓄池蓄积水量 （3）增大雨水管管径或者雨水管纵坡增加排水能力
（3）SWMM径流模拟
五、雨水管网排水能力分析
（4）管段充水深度
雨水管直径0.2m，发生3年一遇降雨时，雨水管最大充水深度0.012m，小于雨 水管直径。
6基于SWMM模型的积水深度分析
六、基于SWMM模型的积水深度分析
六、基于SWMM模型的积水深度分析
降雨量（mm）
26.0 24.0 22.0 20.0 18.0 16.0 14.0 12.0 10.0
❖软件功能
一、 SWMM模型简介
2 SWMM模型快速入门
二、SWMM模型快速入门
第一步：工程设置 第二步：添加对象 第三步：设置对象属性 第四步：设置模拟选项 第五步：执行模拟 第六步：结果查询
❖ 初步设置 二、SWMM模型快速入门
工程/缺省
❖ 初步设置 二、SWMM模型快速入门
ID标签： 设置以后才会显示ID名称。