SWMM模型在城市排水防涝系统能力评估中的应用

以SWMM模型为模拟平台,建立研究区城市排水防涝系统联合评价体系。以基础信息平台为基础,结合不同重现期降雨过程对研究区排水防涝系统进行模拟分析,分析在不同重现期设计暴雨下,排水管网的承载能力、积水面积、易积水点、积水深度及积水时间等,并给出内涝易发区缓解措施,以期对制定防汛抢险预案提供科学依据。研究中所使用的模拟方法具有一定的通用性,可供其他城市排水防涝系统能力评估时参考。     

基于多模型耦合的城市内涝多视角分析

为了系统分析城市内涝发生机理,明确不同情景下的内涝风险和引发内涝积水原因,提出解决城市内涝问题的建议,以北京市清河内典型流域老龙口沟为例,利用InfoWorks ICM软件分别构建降雨-产流、管网汇流、河道汇流与地表漫流模型,并耦合形成精细化综合洪涝模型。在此基础上模拟不同暴雨情景下的管网排水状态、河道行洪与地表漫流过程。结果表明:雨水管网建设标准偏低,低于1年一遇雨水管网不达标率高达79%;河道抵御暴雨洪水能力较强,现状行洪能力高于50年一遇洪水行洪要求;内涝积水点多集中于低洼道路和建筑区低洼处以及河道拐弯处。通过模拟结果分析该流域的内涝积水问题由不透水下垫面比例高、管网排水能力弱、局部地形低洼、局地强降雨易发等多因素综合造成,研究可为内涝问题治理提供技术支撑。     

模型分析下的汇水区划分方式对水文模拟结果的影响研究

在模型模拟过程中,子汇水区的划分对水文结果的影响成为学界研究的一个重要问题。分别构建了软件自动划分汇水区和传统手动划分汇水区两种MIKE FLOOD模型,分别从一维管网模型和二维淹没模型结果进行对比。结果表明:软件自动划分汇水区的方式管网流量更加集中,管道超载数量和内涝程度均高于传统手动划分汇水区。     

不同破坏率下管道排水与河道排涝标准衔接探讨

针对近几年来城市频发的内涝问题造成管网排水和河道排涝系统压力增大,有必要对两者的标准衔接进行深入的探讨研究。以江苏南通市的设计暴雨为研究对象,在均采用年最大值选样方法分析的基础上引入破坏频率概念,即考虑河道水位对管道排水的破坏作用,探讨不同破坏率条件下管道排水与河道排涝重现期的衔接关系。结果表明,排水管道的设计值的计算取样方法为年最大值法,管道的设计重现期相应提高到2、3、5a,并且管道排水2、3、5a设计重现期对应的河道排涝重现期分别为14、19、23a。     

基于SWMM研究不同断面形式对雨水管网排水能力的影响

随着城市发展,城市内涝问题日益严重。同时,人们对城市内积水现象的容忍程度也随生活水平的提高而日益下降,以致城市内涝问题成为一个国际性热门话题。以市政雨水系统为对象,利用暴雨管理模型(SWMM)对研究区域在设计暴雨重现期P=10、30、50、100a情形下不同断面形式以及淤泥累积对市政管网排水能力的影响进行了分析。为新建、改建和扩建城市排水管网提供科学参考和依据,以减少暴雨给城市带来的涝灾损失。     

区域划分对昌北工业园区的排水防涝技术的优化研究

以南昌市昌北工业园区为研究对象,构建SWMM(storm water management mode)暴雨洪水管理模型;再依据研究区土地性质、雨水系统分布、区域面积等划分为4个不同研究区,进行数字化建模。以一种整体-局部-整体的系统论研究法对昌北工业园区进行内涝分析与技术优化,力求提高其排水防涝标准。对不同研究区域进行水文情况分析,确定不同程度内涝区域并增设LID设施提高排水防涝能力,最后再进行整体区域的验证模拟。结果表明:传统情形下不同空间尺度研究区域均满足1 a排水,5 a排涝,LID设施的增设均使其提高至5～10 a排水标准,10～50 a不等排涝标准;再经整体区域校核模拟可知,整体研究区排水标准由1 a提升至3 a,防涝可由5 a提升至20 a;同时研究表明,研究区Ⅱ中由于调蓄池的存在可显著提高排涝标准,缓解城市管渠负荷,并为南昌市解决城市内涝问题提供了可靠的技术支撑。     

成都市中心城区排涝能力提升规划介绍

介绍了成都市中心城区排涝能力提升规划宏观思路,利用河网模型、二维地表漫流模型和片区精细化一维二维耦合模型,从宏观层面分析了流域整体排水防涝系统格局特征和主城区的内涝分布,同时从各排水片区的微观层面评估了内涝风险,并诊断了内涝主因。在此基础上制定的规划工程与非工程措施因地制宜,针对性强。     

基于SWMM的城市河道闸阀优化控制的排水防涝模型研究——以猎德涌流域为例

针对近年来城市频发的内涝问题,以广州市猎德涌流域为例,基于SWMM模型和GIS技术构建了以城市河道闸阀控制为主的排水防涝模型,在设计降雨重现期分别为1、3、5和10年的情景下模拟该流域排水管网、河道的汇流过程以及河道闸阀的控制对管网排水、河道水位的影响,并根据4场实测降雨过程进行验证。结果表明,模型能较好地反映该流域的实际排水情况,对小型河流排涝具有一定的适用性;河道不同区域闸阀控制的优化方案可以实现对河段防涝水位的调控,为城市河涌流域的排水防涝规划、管理和闸泵控制的优先调度决策提供参考。     

基于SWMM模型的城市排水管道优化研究

近年来频繁的城市洪涝灾害严重影响了城市发展和社会生活,从城市水文学和水力学的角度,结合遥感数据、城市规划数据和水文资料,通过耦合气象、水文和城市雨洪模型SWMM,模拟研究区域暴雨洪水产生过程,利用ArcGIS和地形资料预警淹没范围和水深,分析洪涝风险的时空分布,结合地下管网排水能力分析对管道进行优化设计,进而为城市排水系统的规划设计提供可靠科学基础。     

低影响开发城市内涝及水质调控模拟分析

针对城市内涝积水及径流污染,基于地理信息系统GIS和SWMM平台建立雨水管网模型,对比分析布设LID措施前后降雨径流、节点积水、管道荷载及排放污染物负荷,研究LID措施水量水质调控效果。结果表明,LID措施削减径流量37.2%、减少节点积水量99.4%、降低管道充满度、削减排放污染物负荷。LID模式能够调控降雨径流、削减污染物负荷,缓解节点溢流积水,降低管网运行荷载,降低内涝积水和面源污染风险,具有良好的水量和水质调控效果。     

新排水防涝标准下山地城市排水防涝规划研究

针对城市内涝灾害频发问题,在新修编的《室外排水设计规范》与城市排水(雨水)防涝规划编制大纲等文件的指导下,我国城市排水防涝工作已取得一定进展;以暴雨内涝灾害频发的湖北郧县(现已更名为十堰市郧阳区)老城区为研究对象,运用MIKE FLOOD水动力学计算软件构建模型,模拟区域降雨到排水行洪的各个环节,实现积水淹没模拟计算结果的可视化,并基于最新的排水防涝标准,根据模型研究结果结合SWMM软件与低冲击开发理念得出较为合理的内涝防治方案。     

基于MIKE FLOOD的典型滨湖城市排水防涝系统规划

为了评估巢湖市城市排水(雨水)防涝风险状况,应用MIKE FLOOD软件对巢湖城市排水防涝系统现状进行计算机建模。结合巢湖市排水防涝系统具体的现状资料提出了适宜的一维管网和二维耦合建模技术路线,应用积水点宏观校准方法进行了模型验证,采用短历时和长历时设计降雨对内涝风险进行了评估,可为城市排水防涝综合规划编制提供借鉴。     

武汉市二郎庙片区排水管网水动力模型分析

针对武汉市二郎庙片区排水管网现状存在的积水问题,使用InfoWorks CS软件对其管网系统进行水动力学建模。并利用建立的模型,模拟现有排水管网系统在不同降雨强度下出现的渍水状况,分析渍水形成的原因并找出管网系统中存在的瓶颈问题,以期为二郎庙片区排水系统改造提供辅助决策支持。     

基于Flowmaster的不同阀门开度对供水管网优化

为了进一步提高供水管网的优化性能,利用 Flowmaster仿真软件,给出了管道、闸阀、阀门开度控制器等原件的建模过程,研究了阀门在不同程度下开启度对优化供水管网系统的影响,并建立多组对比模型参数进行仿真且着重分析了在阀门不同开启度下系统中管道阻力系数的变化.首先以流体管路系统为研究对象,对系统整体进行建模,其次对闸阀、管道的阻力损失规律进行优化分析,最后针对不同供水工况分别探究了阀门开启度对管道阻力损失的影响,得出最佳阀门开启度.结果表明,当供水管网系统分别处于大、小流量运行工况时,此时应根据用户实际用水需求量、阀门阻力系数、管道损失系数等方面因素综合调节各阀门开度,从而可以适当降低管网中的水力阻力损失,优化供水管网系统.     

雨水管渠不同断面形式对排水能力的影响——基于SWMM模型

以山东省某市新城区为例,运用暴雨管理模型(SWMM)对新城区雨水排放系统进行模拟。为有效解决城市内涝问题,更加贴近海绵城市理念,同时对连续降雨下城市的雨洪实现最大化下渗,在模拟城市雨水管道系统的基础上增加LID控制,并对管道断面进行优化改造。最终结果表明在重现期P为1.5、3、10 a的条件下的圆形、矩形、复合断面(倒凸性)的排水断面管道中,重现期较小时3种断面形式过流能力相近;重现期较大时,矩形管渠为优先选择对象。     

基于萤火虫算法的滴灌管网优化设计研究

传统滴灌工程设计过度依赖设计人员经验,同时管网系统投资较大。【目的】探索滴灌管网的优化设计方法,节约工程投资。【方法】以投资最小为目标函数、工作压力及管内流速为主要约束条件建立滴灌管网优化模型,并利用萤火虫算法进行求解,优化不同管网布置形式下的各级管道的管径及投资。选取约87 hm2旱田(玉米)滴灌工程为实例研究对象,针对骨干管道的3种布置方案(梳型、丰型、π型)优化研究,综合附属工程投资额得出最优方案。【结果】方案一"梳"型布置投资额为12 443.08元/hm2;方案二"丰"型布置投资额为12 263.17元/hm2;方案三"π"型布置投资额为13 698.20元/hm2;方案二投资最小,分别较方案一与方案三节约投资1.45%与10.48%。【结论】基于萤火虫算法求解的滴灌管网优化模型可以对管径及管网布置模式进行优化,能够应用到滴灌管网的优化设计当中,是一种可行方法。将附属工程投资独立考虑,并纳入滴灌系统总投资可简化问题。骨干管道"丰"型布置为最优方案。     

基于MIKE21和MIKE Urban耦合的湖区平原城市内涝模拟应用研究

通过构建MIKE21和MIKE Urban耦合模型,将调蓄设施和强排泵站纳入考虑,对岳阳市地下管网与陆面漫流进行耦合计算,得到不同重现期不同历时暴雨产生的共12种情景下的内涝情形。结果表明:岳阳市内涝主要影响范围为内湖周边地势低矮处,模拟出的内涝点与研究区主要积水点分布情况一致;模型模拟结果合理可靠,可为湖区平原城市内涝防治工作提供参考。     

基于SWMM与NSGA-Ⅲ的城市排水系统多目标优化

快速城市化和气候变化导致城市内涝频发,城市排水系统设计优化对城市排水防涝具有重要意义。以西安市小寨区域为例,选取排水管网和调蓄池两种灰色设施,基于SWMM模型与NSGA-Ⅲ算法结合,提出以管网溢流量最小、经济成本最低和径流控制率最大为目标的优化方法,对城市排水系统进行优化设计。结果表明：排水系统优化后,管网溢流量最小、经济投入最低和径流控制率均优于原设计方案,50 a一遇设计降雨条件下,管网溢流量减少11.70%,经济成本降低4.55%,径流控制率提升4.06%;10 a一遇和20 a一遇设计降雨重现期条件下,三个目标均有不同程度的改进。该研究成果可为城市排水系统优化设计提供理论基础和技术支撑。     

自压喷灌管网系统优化设计

着重研究了杈形自压喷灌管网系统的优化问题。根据各级管道的特点及相互关系，采用了线性规划与动态规划相结合的方法，用线性规划对各级管道进行优化；用动态规划寻求整个管网系统的优化方案。两种方法交替进行，最终求得管网系统投资最小的设计方案。这一方法便于计算机求解，具有占用内存少、运算速度快的特点。     

广州市移民新村内涝控制方案研究

遭受暴雨与内涝的侵袭和困扰,是我国城镇在经济发展过程中遇到的普遍问题,在广州地区表现尤为突出。基于暴雨强度公式,应用芝加哥降雨过程线对广州市在不同重现期暴雨进行时程分配,得到1~50a5种典型暴雨重现期的设计降雨过程。采用SWMM模型,选取广州市一典型移民新村作为研究对象,将其排水系统进行概化,模拟在实际暴雨情景下入水口流量、节点积水和管渠满载情况,并与实际监测数据对比,以验证模拟的准确性。模拟不同重现期设计暴雨过程研究区内涝情景,考察不同暴雨强度下内涝点数量、积水程度和管网负荷,以探寻研究区域内涝的限制性因素,并基于此提出内涝控制措施。