城市暴雨管理模型在雨洪利用SWMMapplicationinzjwproject.ppt
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。
利用SWMM模拟LID在宣城海绵城市示范区的雨洪控制效果
利用SWMM模拟LID在宣城海绵城市示范区的雨洪控制效果摘要主要利用SWMM，以其它常用于分析水利情况的软件为辅，选取宣城市海绵城市示范区为研究对象，进行不同降雨强度条件下的暴雨模拟数据处理，模拟低影响开发措施（LID）对城市雨水的控制效果。
其中，低影响开发措施以下凹式绿地和生物滞留网格为例。
结果表明，低影响开发（LID）技术可有效降低城市内涝风险。
关键词模拟雨洪控制暴雨管理模型低影响开发目前，我国城市给排水建设主要面临水资源短缺、内涝频繁发生等问题。
因此，有必要加强海绵城市的给排水建设，以改善城市居住环境，满足城市居民不断增长的供水需求，促进城市化健康发展。
建设海绵城市的措施中，重中之重的是低影响开发技术的应用。
美国环境保护署(EPA)发现，在绝大多数情况下，通过合理使用LID设施，不仅能够有效降低项目总成本，同时也有助于改善与保护水质。
所以，本研究中运用SWMM5.1、AutoCAD、ArcGIS10.1、GoogleEarth以及Excel等软件进行建模及数据处理。
1 研究内容综述1.1SWMM模型介绍SWMM是EPA开发的一个比较完善的城市暴雨水量、水质预测和管理模型，可根据降水输入和系统特性模拟完整的城市降雨径流过程，具有较好的灵活性，通用性较好，准确性较高，与其他模型相比，SWMM的模拟结果与实测值更加相近，且模拟的径流量达到峰值所需要的时间更短。
故SWMM被专业领域公认为现阶段城市地表径流研究的最佳模型。
1.2研究区域概况随着全国范围内海绵城市建设浪潮的兴起，安徽省以海绵城市建设试点城市为契机，制定多项地方建设标准。
宣城市具有良好的自然生态条件，在以往的城建工作中，就融入了低影响开发的建设理念，在多个重点建设项目中率先提出要建设透水砖、植草沟、下沉式绿地等低影响开发措施。
目前为了规范城市低影响开发雨水工程的规划、设计和实施管理，推动宣城市生态文明建设，落实海绵城市创建要求，在宣城市中心城区建立了海绵城市示范区，示范区总面积为20.54平方公里，包含两个完整的雨水分区以及以宛陵湖为主的特色生态区，可以充分发挥海绵城市建设项目源头控制的功能，同时整体连片也可以充分增强示范效果和关联性，通过对城区最大天然海绵体的保留、有限度的开发，体现了对原有生态系统的尊重。
浅谈暴雨洪水管理模型的城市内涝淹没模拟
浅谈暴雨洪水管理模型的城市内涝淹没模拟摘要：伴随着城市化进程脚步的不断加快，城市内涝灾害作为城市发展中不可忽视的问题。
为进一步控制城市内涝灾害发生，我国随之提出了暴雨洪水管理模型。
该模型虽然能给城市内涝灾害处理给予一定的参考价值。
但实际实施中我们仍可发现，该模型无法模拟城市地表淹没的过程。
对此，为改善该模型存在的不足，本文将提出一种改进后的SWMM内涝灾害模拟方式。
经研究结果表明可知，SWMM模拟方式能够模拟出城市地表的淹没深度与淹没范围，并且能给予城市内涝防治一定参考。
关键词：暴雨洪水管理模型；城市内涝淹没；模拟引言：城市内涝灾害作为我城市发展中不可忽视的事。
随着近年来我国部分城市内涝灾害的频繁发生，城市内涝灾害风险评估随之得到了人们的高度重视。
就风险评估而言，其研究重点在于应用水力模型对城市排水管网系统进行模拟，进而得到不同重现期降雨下的淹没过程，判断出相应的淹没范围等，并以此为基础给予城市排水系统评估。
暴雨洪水管理模型（SWMM）作为一种先进的模拟技术，其现阶段在城市排水系统模拟中的应用十分广泛。
但不可否认该模型在应用上仍存在有部分问题。
主要可表现在:部分管网汇流只能模拟管网节点的溢流量，不仅无法模拟出水体从节点溢流后在地表的淹没情况，而且不能模拟内涝灾害的淹没过程。
对此，改进SWMM模型，让其变得更加完美已迫在眉睫。
针对该类容，本文首先将分析暴雨洪水管理模型地表淹没模拟的原理，其次，阐述该模拟方法的实现，以供参考。
1.暴雨洪水管理地表淹没模拟原理对于暴雨洪水管理模型而言，其模拟管网节点一流的方式主要为:当某一节点产生溢流时，水体将从该节点流出，并累计溢流的水量[1]。
随着模拟进行，当该节点不在溢流时，累计的溢流水量将通过该节点流回到管网系统中，最终实现节点溢流与回流的过程。
然而在这个过程中，由于该过程根本没有考虑地形因素，所以对于实际情况来说，在某个节点溢流之后，溢流水体将按照地形沿地表流动。
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。
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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
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。
城市暴雨管理模型在雨洪利用_SWMM_application_in_zjw_project汇总
施施
防信 洪对 抢分 社 洪息 水策 险滞 会 立采 预分 物洪 灾 法集 警析 资区 害 管传 预系 管撤 保 理输 报统 理离 险
排水管网 集水井
排水干管
受纳水体
管
网
汇
滞洪水库
流
系
统
蓄水水库
污水处理厂
图1.2 城市洪水减灾方法
2020/10/4
图1.1 城市雨洪系统示意图
3
城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用 ❖ 第一章 绪论
算
2020/10/4
结果分析
总结 8
城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用
❖ 第二章 城市暴雨管理模型研究
❖ 2.1 概述
❖ 城市雨洪模拟存在难点 ❖ 可以指导城市雨洪利用 ❖ 论文选用SWMM模型
❖ 2.2 SWMM模型介绍
2020/10/4
图2.1 SWMM5操作界面
9
城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用
污染物累积；降雨冲 刷；BMPs针对减少 冲刷污染负荷作用； 晴天流入的生活污水 ；排水系统任意节点 上的额外入流；排水 系统的水质要素
2020/10/4
11
城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用
❖ 第二章 城市暴雨管理模型研究
❖ 2.3 SWMM模型适用性
SWMM
适用性分析
SWMM功能实现方面
针对不同土地利用类型 水量水质模拟
❖ 1.1 研究背景
城市雨洪利用
最佳管理措施 （BMPs）
•减少不透水面积 •渗透沟等渗透设施
•调蓄池
2020/10/4
雨洪灾害控制 非点源污染控制 水生态与水环境修复
Text
4
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施施
防信 洪对 抢分 社 洪息 水策 险滞 会 立采 预分 物洪 灾 法集 警析 资区 害 管传 预系 管撤 保 理输 报统 理离 险
排水管网 集水井
排水干管
受纳水体
管
网
汇
滞洪水库
流
系
统
蓄水水库
污水处理厂
图1.2 城市洪水减灾方法
2021/3/1
图1.1 城市雨洪系统示意图
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城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用 ❖ 第一章 绪论
❖ 第一章 绪论
降雨
❖ 1.1 研究背景
❖ 城市化导致产汇流条件改变，加 大洪涝灾害的风险
❖ 长期以来强调控制水灾，快速排 出雨水
屋顶 植被/土壤 人行道/车道/广场 街道
地
表
径
表面滞留 排洪沟渠
流
❖ 探讨城市防洪减灾方法
表面截留
雨水口
城市洪水减灾方法
工程方法
非工程方法
附属构筑物
流修 河 修 修 修 修修 开 域筑 道 建 建 建 建建 辟 治堤 整 水 泵 挡 蓄滞 分 理坝 治 库 站 水 水水 洪
❖ 第二章 城市暴雨管理模型研究
❖ 2.2 SWMM模型简介——功能
模拟径 流过程
模拟径 流传输
计算污 染负荷
随时间变化的降雨量 ；蒸发量；洼地蓄水 量；降雨入渗变化； 非线性水库的坡面漫 流
模拟管道或自然渠道 、专门的设施径流传 输；模拟表面径流、 降雨入渗流、额外水 流及其水质的输入； 模拟各种水流形式
城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用
高亮（2009210180） 导师：茅泽育老师
水力学所
城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用
第一章 绪论 第二章 城市暴雨管理模型研究 第三章 雨洪径流的模拟计算 第四章 非点源污染物的模拟 第五章 雨洪资源化利用分析 第六章 结论与展望
2021/3/1
2
城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用
❖ 1）通过对城市化问题所展开的研究进行汇总，整理和分析，讨论城市雨洪利用问 题；
❖ 2）根据城市雨洪模拟的理论和方法，研究城市雨洪模型对于解决城市雨洪利用问 题的作用及应用价值；
❖ 3）利用城市雨洪模型对某生态小区进行水量水质模拟，并分析其雨洪利用效果； ❖ 4）针对模拟结果，探讨雨洪利用所起到的实际价值，提出见解和建议。
❖ 第二章 城市暴雨管理模型研究
❖ 2.2 SWMM模型简介——模块
服务模块
统计模块 STATISTICS BLOCK
计算模块
径流模块 RUNOFF BLOCK
绘图模块 GRAPH BLOCK
输送模块 TRANSPORT BLOCK
联合模块 COMBINE BLOCK
降雨模块 RAIN BLOCK
运行模块 TEMP BLOCK
污染物累积；降雨冲 刷；BMPs针对减少 冲刷污染负荷作用； 晴天流入的生活污水 ；排水系统任意节点 上的额外入流；排水 系统的水质要素
2021/3/1
11
城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用
❖ 第二章 城市暴雨管理模型研究
❖ 2.3 SWMM模型适用性
SWMM
适用性分析
SWMM功能实现方面
针对不同土地利用类型 水量水质模拟
❖ 国内研究
刘俊利用SWMM模型对天津的进行模拟，并对模型的参数进行了率定[4] 曹韵霞利用SWMM模拟了北京市生活小区的雨水管理[5] 李彦伟等人运用SWMM模型展开了雨水管网优化的研究[6]
2021/3/1
5
城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用
❖ 第一章 绪论
❖ 1.3 研究意义 ❖ 研究城市雨洪及其利用具有必要性 ❖ 探讨城市雨洪有效利用方式具有现实意义 ❖ 为BMPs效果评价提供依据 ❖ 1.4 研究目标
按功能：一维、二维；按应用：单一事件、长期连续
❖ 国外研究
如Park等人通过SWMM的EXTRAN模块对芝加哥地区地下室洪涝和街道漫水灾害 模拟[1] Anthony等人利用SWMM模拟了极端降雨条件下尾水效应对排水系统的影响[2] Ostroff等人通过SWMM模型分析了纽约市屋顶绿化对雨水管理效果的影响[3]
2021/3/1
6
城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用
❖ 第一章 绪论
❖ 1.5 研究内容
1
城市雨洪采取的措 施和方法； SWMM模型在雨 洪径流及非点源污 染负荷计算方面的 应用
2
建立基于SWMM 的雨洪径流模型， 模拟出流过程； 建立基于SWMM 模型非点源污染负 荷模型，模拟四种 典型污染物出口浓 度变化过程
算
2021/3/1
结果分析
总结 8
城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用
❖ 第二章 城市暴雨管理模型研究
❖ 2.1 概述
❖ 城市雨洪模拟存在难点 ❖ 可以指导城市雨洪利用 ❖ 论文选用SWMM模型
❖ 2.2 SWMM模型介绍
2021/3/1
图2.1 SWMM5操作界面
9
城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用
❖ 1.1 研究背景
城市雨洪利用
最佳管理措施 （BMPs）
•减少不透水面积 •渗透沟等渗透设施
•调蓄池
2021/3/1
雨洪灾害控制 非点源污染控制 水生态与水环境修复
Text
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城市雨洪模型
•水质水量模拟 •排水系统规划 •雨洪利用设施设计
城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用
❖ 第一章 绪论
❖ 1.2 研究现状 ❖ 城市雨洪模型
3
模拟绿色屋顶的洼 蓄作用； 研究铺设渗透沟的 蓄水潜力； 模拟增加调蓄池的 出口流量及非点源 污染物浓度变化
2021/3/1
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城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用
❖ 第一章 绪论
❖ 1.6 研究技术路线
径流子系统 传输子系统
确定研究内容及任务
SWMM模型系统研究
收集资料
确定模型模拟机理 确定模型参数
执行模块 EXECUTIVE BLOCK
扩充输送模块 EXTRAN BLOCK
贮存/处理模块 STORAGE/TREATMENT
BLOCK
图2.2 SWMM模块及配置关系
径流模块
输送模块
扩展的输送模块
调蓄/处理模块
受纳水体模块
图2.3 SWMM模型结构来自2021/3/110城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用
建立城市化地区雨洪模型
水文资料 下垫面资料
管网资料
雨洪径流计算
雨洪资源化利用计算
非点源污染负荷计算
不同降雨 频率的降 雨径流模
拟计算
不同下垫 面的降雨 径流模拟
计算
不同雨水 集流管道 的水资源 可实现潜
力计算
增设储水 池情景下 的降雨径 流模拟计
算
不同降雨 强度下非 点源污染 负荷计算
增设净化 群落情景 下的非点 源污染计
适用分流制管网 具有一定灵活性