基于SWMM模型的暴雨洪水模拟研究
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。
基于SWMM的暴雨径流过程模拟
基于SWMM的暴雨径流过程模拟作者：张可章禹琦都怡辰张浩曹一来源：《科学与财富》2020年第14期摘要：当今社会发展迅速城市化进程也在逐步加快，同时随着气候的变化和热岛效应的明显加剧，城市的暴雨事件频频发生并造成严重的财产损失和人员伤亡，所以内涝灾害的预警要求也随之提高。
文章通过介绍并利用SWMM模型的原理和方法，借助其中的各模块对郑州大学新校区的各种重现期设计暴雨条件来进行产汇流的模拟分析，确定各级预报预警的阈值，最终形成预警预报系统。
关键词：城市内涝;SWMM模型;子汇水区;预警系统随着社会经济的不断发展，国家各地的城市化进程都不断地加快，城区面积也随之不断的扩张。
城市化的过程当中城市下垫面状态发生改变，不透水面积越来越大，雨水下渗受阻，降水成流更加迅速且径流系数大幅度提高，易造成洪涝灾害[1]。
同时随着全球气候变暖，城市热岛效应的进一步加剧，极端降水频频出现，城市暴雨内涝灾害日趋严重，大中型城市在防御内涝灾害方面的脆弱性日趋明显。
而且与农村相比，城市的人口和资产高度集中，灾害损失更加严重，如7.12北京市特大暴雨、7.23武汉市特大暴雨等，都造成了巨大的经济损失和一定的人员伤亡。
合理的预警预报可以对市政排水设施的建设、城市暴雨灾害防治和城市雨洪资源化起到有效的指导作用，所以内涝灾害预警以及相应的水情预报一直是城市内涝灾害研究的重点。
1.SWMM模型简介SWMM全称为暴雨洪水管理模型，1971年由美国环境保护署和佛罗里达大学首次开发出来，是一个用来模拟城市某一单一降水事件或长期的水量和水质模拟。
经过好几代的更新，目前SWMM已经在的版本上进行了全新的升级，目前已更新至SWMM5.1版本功能已经非常强大，有良好稳定的运行环境，并且具有模拟精度较高、计算操作方便且模拟结果值得信赖等突出的优点。
该模型主要包括降雨模块、地表产流模块、地表汇流模块和管网汇流模块等，可以用来模拟城市内径流的水文过程、模拟径流以及水流在管道中的流动以及选择适当的水质模拟指标和项目对产汇流等过程中的水污染负荷量进行模拟，可以通过相应的数据对任意时间中划分的子流域或每个管网及河道中的水质、水量等情况进行适当的模拟和分析。
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模型的南京典型易涝区暴雨内涝模拟
基于SWMM模型的南京典型易涝区暴雨内涝模拟宋耘; 李琼芳; 牛铭媛; 闫方秀; 和鹏飞; 陈启慧; 周正模; 杜尧【期刊名称】《《水利水电科技进展》》【年(卷),期】2019(039)006【总页数】6页(P56-61)【关键词】SWMM模型; 城市内涝; "7·18"暴雨; 设计暴雨; 南京市【作者】宋耘; 李琼芳; 牛铭媛; 闫方秀; 和鹏飞; 陈启慧; 周正模; 杜尧【作者单位】河海大学水文水资源学院江苏南京 210098; 江苏省"世界水谷"与水生态文明协同创新中心江苏南京 210000; 青岛鸿瑞电力工程咨询有限公司山东青岛 266100【正文语种】中文【中图分类】TV122; P333近年来,随着经济的发展,城市化进程快速推进,人类活动极大地改变了天然的水文循环过程,使得汛期降水量异常增大,城市不透水面积不断扩大,导致城市内涝灾害问题频发[1-4],对人民生命财产安全和城市的正常运行构成严重威胁,因此受到了很多相关学者的关注并致力于城市暴雨内涝模拟[5-11]。
目前,应用较为广泛的是美国环保署[12-13]于1981年推出的SWMM模型,其适用性已在世界范围内得到验证[14-17]。
但作为一维雨洪模型,SWMM只能模拟得到内涝节点、积水区域、溢流水量,并不能动态地描述地面淹水深度的变化。
为了克服单纯使用SWMM模型的不足,许多学者结合GIS空间分析功能[18],开展对城市暴雨积水深度的模拟研究。
黄国如等[19-20]以海口市海甸岛片区为研究区,提出基于SWMM和GIS的暴雨积水计算方法,对不同设计暴雨过程进行了模拟。
李智等[21]以象山县中心城区为研究对象,利用GIS对SWMM模拟结果进行空间分析,评估了山地临海城市的排水能力。
大多数学者构建的SWMM与GIS耦合模型较为复杂,对资料要求较高,计算也相对耗时,在不能满足资料要求的条件下复杂模型的模拟精度可能受到影响。
基于GIS和SWMM模型的城市暴雨积水模拟
基于GIS和SWMM模型的城市暴雨积水模拟黄国如;黄维;张灵敏;陈文杰;冯杰【期刊名称】《水资源与水工程学报》【年(卷),期】2015(0)4【摘要】以海口市海甸岛片区为研究区域,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,构建了该片区排水管网水力模型,提出了基于GIS和SWMM的暴雨积水计算方法,采用3场实测暴雨进行模拟分析,所得内涝淹没位置与实际调研情况基本相符,表明本文所提出的方法具有良好的精度和可靠性;分别对重现期为1、2、5、10、20a设计暴雨情形下的管道节点溢流和积水深度进行模拟。
结果表明:该模型较好地评估了该片区排水管网排水能力;另外对比了实测暴雨和设计暴雨的积水模拟结果,表明暴雨雨型对模拟结果有重要影响。
【总页数】6页(P1-6)【关键词】SWMM模型;GIS;暴雨积水;积水扩散;城市暴雨【作者】黄国如;黄维;张灵敏;陈文杰;冯杰【作者单位】华南理工大学土木与交通学院;华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室;中国水利水电科学研究院水资源研究所【正文语种】中文【中图分类】TV21【相关文献】1.基于SWMM模型的沧州市区暴雨积水深度模拟 [J], 贾艳梅;冯书仓2.基于SWMM模型的城市小区暴雨径流过程模拟 [J], 李保敏;李杰;3.基于SWMM与LISFLOOD-FP模型的城市暴雨内涝模拟--以济南市为例 [J], 李鹏;徐宗学;赵刚;左斌斌;王京晶;宋苏林4.基于SWMM与LISFLOOD-FP模型的城市暴雨内涝模拟——以济南市为例 [J], 李鹏;徐宗学;赵刚;左斌斌;王京晶;宋苏林5.基于WCA2D与SWMM模型的城市暴雨洪涝快速模拟 [J], 曾照洋;赖成光;王兆礼;吴旭树;黄国如;胡庆芳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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
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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
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雨洪灾害控制 非点源污染控制 水生态与水环境修复
Text
4
基于 SWMM 的核电基地厂区暴雨积水过程模拟
基于 SWMM 的核电基地厂区暴雨积水过程模拟周毅;余明辉;张亦弛;吴俊忠;邓品亚【期刊名称】《给水排水》【年(卷),期】2015(000)008【摘要】以某核电基地为例，对可能的暴雨积水状况进行模拟。
核电基地厂区排水状况与一般城市地区相比，具有排水标准高、地表透水性差、地下管沟多且复杂、不设雨水泵站等明显特点，建模时也应该有合理的应对方法。
利用 SWMM 模拟计算后可以得到管段内的水位随时间变化的过程线、节点积水状况等结果，进而得到积水节点附近的积水水深变化过程。
计算结果表明：设计和校核不仅要注重暴雨重现期，而且要对排放水位设定合理的标准；该案例中上下游管道几乎同时出现洪峰，管道系统内没有调蓄容积；在用推理公式法时，地表汇水时间的取值对结果有较大影响。
【总页数】5页(P107-111)【作者】周毅;余明辉;张亦弛;吴俊忠;邓品亚【作者单位】武汉大学土木建筑工程学院，武汉 430072;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉 430072;武汉大学土木建筑工程学院，武汉430072;武汉大学土木建筑工程学院，武汉 430072;武汉大学土木建筑工程学院，武汉 430072【正文语种】中文【相关文献】1.基于SWMM模型的沧州市区暴雨积水深度模拟 [J], 贾艳梅;冯书仓2.基于SWMM模型的城市小区暴雨径流过程模拟 [J], 李保敏;李杰;3.基于SWMM模型的城市小区暴雨径流过程模拟 [J],4.基于SWMM模型的贵安新区暴雨径流过程模拟 [J], 胡彩虹; 李东; 李析男; 荐圣淇5.基于SWMM的核电站厂区雨水排放系统计算研究 [J], 张正楼;张献娟;汤建明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
暴雨洪水管理模型SWMM研究进展及发展趋势
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
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基于
SWMM模型的暴雨洪水模拟研究
发表时间：
2019-06-10T14:59:48.593Z 来源：《知识-力量》2019年8月27期 作者： 王浅宁 王惠颖 郭子君 曹楠
[导读] 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
（郑州大学水利与环境学院实验中心，河南
郑州 450001）
基金项目：郑州大学大学生创新创业训练计划资助项目
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。对透水地表，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
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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]
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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.