基于SWMM模型的暴雨洪水模拟研究
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。
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
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。
基于SWMM模型的城市内涝洪水模拟研究的开题报告
基于SWMM模型的城市内涝洪水模拟研究的开题报告一、研究背景随着城市化进程的不断加速，城市面积不断扩大，城市排水系统也不断完善，但依然面临着城市内涝问题。
城市内涝问题极大地影响了城市的运行和市民的生活。
因此，如何对城市内涝进行准确预测和预防成为实际需求。
二、研究目的本研究旨在利用暴雨径流模型SWMM进行城市内涝洪水模拟研究，通过对城市排水系统的模拟，深入分析城市排水系统的结构和流动情况，为城市排水系统的规划和设计提供科学依据。
三、研究内容1、搜集相关资料，为模拟以及模型参数选择做好准备。
2、利用SWMM模型对城市雨洪系统进行模拟，研究城市排水系统的结构和流动情况。
3、对模拟结果进行数据分析，明确城市排水系统存在的问题。
4、根据模拟结果，提出优化城市排水系统的建议和措施。
四、研究方法和技术路线1、数据采集：采集城市排水系统的有关资料，并进行相关数据的统计和分析。
2、SWMM模型建立与验证：基于所搜集的实际数据和资料，建立SWMM模型，并进行验证。
3、SWMM模型仿真分析：在SWMM模型中构建城市排水系统，并模拟城市暴雨条件下的径流情况，得到模拟结果。
4、数据分析和模拟结果优化：根据模拟结果，对城市排水系统进行进一步的分析和优化，提出对应的建议和措施。
五、研究意义通过SWMM模型对城市内涝进行模拟，可以帮助城市规划者更好地了解城市排水系统的状况，明确存在的问题，提前预测异常情况，进一步完善和提高城市排水系统的设计和规划水平，最终达到预防城市内涝的目的。
六、预期成果利用SWMM模型模拟城市排水系统，得出模拟结果并进行分析，明确存在问题并提出优化建议。
并且能在实际应用中取得优异的效果，为城市内涝洪水的预防提供科学支撑。
基于SWMM的北京市典型城区暴雨洪水模拟分析
参考内容二
随着城市化进程的加快，城市暴雨内涝问题日益凸显。为了有效应对这一问 题，研究人员利用地理信息系统（GIS）与水力模型模拟软件（SWMM）进行城市 暴雨内涝淹没模拟分析。本次演示将介绍GIS和SWMM在城市暴雨内涝淹没模拟分 析中的应用。
GIS和SWMM概述
地理信息系统（GIS）是一种集成多种空间信息数据的计算机系统，它能够 对地理数据进行输入、存储、管理、分析和可视化。水力模型模拟软件（SWMM） 是一种广泛应用于城市排水系统模拟的计算机程序，它能够对暴雨条件下城市的 排水情况进行分析和
这些新技术的应用为SWMM模型在暴雨洪水管理中的进一步发展提供了有力支 持。
六、结论
暴雨洪水管理模型SWMM在暴雨洪水预警、防洪规划和污水处理等方面具有广 泛的应用前景。随着科技的不断进步，相信SWMM模型的研究及应用将会取得更加 显著的成果。本次演示介绍了SWMM模型的结构与功能，概述了其研究的主要成果 及应用进展，以期为暴雨洪水管理提供有益的参考。
1、加强前期预测预报：北京市应建立健全的暴雨洪水预警机制，提高预测 准确率，为应对暴雨洪水做好充分准备。
2、优化城市规划：在城市规划阶段，应充分考虑地形因素，合理规划排水 系统。同时，加强道路、绿化带等公共区域的雨水径流控制，降低径流系数，减 轻排水系统负担。
3、加强公共应急管理：政府应制定暴雨洪水应急预案，明确各部门职责， 确保在紧急情况下能够迅速响应。此外，加强公众宣传教育，提高市民的防洪意 识和自我保护能力。
基于SWMM的北京市典型城区暴雨洪 水模拟分析
01 引言
03 研究方法 05 结论与建议
目录
02 文献综述 04 模拟分析 06 参考内容
引言
北京市作为中国的首都，具有独特的地理环境和气候特征。每年夏季，北京 市易遭遇暴雨天气，引发城区洪水风险。为了有效应对城区暴雨洪水，提高城市 防洪减灾能力，本次演示基于SWMM（Storm Water Management Model）模型对 北京市典型城区的暴雨洪水进行模拟分析。
基于SWMM技术的雨水系统仿真模型研究
基于 SWMM技术的雨水系统仿真模型研究摘要：近年來，由于气候变化，城市暴雨及连续性强降雨频率增加，同时由于城市下垫面条件改变等原因，导致因城市降雨强度及地表径流量超出雨水管网排水能力引起的城市道路积水现象严重且频繁发生，对道路交通、行人安全造成了很大危害。
城市道路积水深度过大，容易造成车辆熄火、引发交通拥堵和通行困难，存在造成人员伤亡及经济损失的隐患。
因此，加强对城市道路积水点分析及监测，对新建、改建道路进行洪水影响分析，合理有效地安排潜在积水点应急排水设施及抢险措施，缓解因道路积水造成的交通压力及消除不安全因素是非常必要的。
关键词：SWMM;路面积水;内涝分析1引言采用SWMM模型对新建道路进行内涝分析，确定新建道路潜在积水点，适时调整管网及道路设计方案确保方案经济合理，并具可实施性;根据分析结果，对潜在积水点进行实时监测，并制定预警方案，一旦发生超标准洪水致使路面积水发生内涝，可迅速做出应急抢险反应，降低危害发生，减小经济损失。
同时，在分析结果的基础上，道路设计方案要综合考虑透水铺装、绿化隔离带、雨水调蓄水池、初雨设施等措施，使降雨尽可能就地消纳或蓄存起来加以利用，减小项目区外排水量，减轻项目建设对周边环境的影响，降低内涝风险。
项目实施前对建设方案进行洪水影响分析，避免外水对本项目的威胁，降低项目建设对周边环境影响，避免经济损失。
2ＳＷＭＭ的原理ＳＷＭＭ主要由径流模块、输送模块、扩展输送模块和贮存处理模块等４个计算模块以及用于统计分析和绘图的一个服务组成，可以根据输入的降雨量、土壤条件、土地利用等资料模拟完整的城市降雨径流过程，输出任何断面的流量过程线和污染过程线ＳＷＭＭ的核心模拟过程包括：地表产流过程、地表汇流过程、管网汇流过程、水质模拟过程。
其中地表产汇流模块综合处理各子流域所产生的降水、径流和污染负荷；管网汇流模块则通过管网、渠道、蓄水和处理设施、水泵、调节闸等进行传输。
该模型可以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。
暴雨管理模型SWMM水文参数的敏感性分析案例研究
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（ ｅ ａ ｏａｏ ｆ ｒ ａ ｔｒ ｔ ｙ ｔ ｎ ｔ ｎ ｉ ｎ ｎ ， Ｕ Ｅ ｅ ｉｇ１ ０ ４ ） Ｋ ｙ Ｌ ｂ ｒ ｒ ｏ Ｕ ｂ ｎ Ｓｏｍ Ｗａ ｒＳ ｓ ｍ ａ ｄＷａｅ Ｅ ｖｒ ｍｅ ｔ Ｂ Ｃ Ａ Ｂ ｉ ｎ ０ ０ ４ ｔｙ ｅ ｅ ｒ ｏ ｊ
文章 编 号 ：１ ０ ０ ４—６ １ （ ０１ ０ ０ １ ２ ２） ｌ一０ ４ ０ ５—０ ４
暴 雨 管 理模 型 Ｓ ＷＭＭ 水 文 参 数 的敏 感 性 分 析 案例 研 究
张胜 杰 ， 宫永 伟 ， 李 俊 奇
（ 京建 筑 工 程 学 院 城 市雨 水 系 统 与 水 环 境 省 部 共 建 重 点实 验 室 ， 京 １ ０４ ） 北 北 ００ ４
第 ２ ８卷 第 １ 期
２ ２年 ３月 ０１
北 京 建 筑 工 程 学 院 学 报
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｉｎ ｉｅｓｔ ｆＣ ｖｌＥ ｇｎ ｅｉｇａ ｄＡｒｈｔｃｕｅ ｏ ｒａ ｆＢｅ ｉｇＵｎｖｒｉ ｏ ｉｉ ｎ ｉｅ ｒ ｎ ｃ ｉ ｔｒ ｊ ｙ ｎ ｅ
Ｖｏ ． ＮＯ １ ２８ ．１ Ｍａ．２ ２ ｒ Ｏｌ
随着城 市化 的发展 ， 城市 不透 水 究 区的可靠 模 拟．复 杂模 型 的参数 通 常 较多 ， 践 表 明 并 不 必 要 对 所 有 的 参 数 都 进 行 率 实
定 ．模型 的众 多参数 中有 些 参数 的取 值变 化 对 模拟 结果 的影 响较大 ， 但是 有一 些影 响微乎 其微 ， 因 此需 要对模 型参 数 进行 鉴 别 分 类 ， 即参 数敏 感 性 分 析．通过 研究 参 数对 模 型输 出结 果 的 影 响 ， 别 敏 识
基于swmm模型的南京典型易涝区暴雨内涝模拟
第39卷第6期Vol.39No.6水利水电科技进展Advances in Science and Technology of Water Resources2019年11月Nov.2019基金项目:国家自然科学基金(51879069)作者简介:宋耘(1995 ),女,硕士研究生,主要从事水文物理规律模拟及水文预报研究㊂E⁃mail:1425409031@ 通信作者:李琼芳(1966 ),女,教授,博士,主要从事水文物理规律模拟及水文预报研究㊂E⁃mail:qfli@DOI:10.3880/j.issn.10067647.2019.06.009基于SWMM 模型的南京典型易涝区暴雨内涝模拟宋 耘1,李琼芳1,2,牛铭媛1,闫方秀3,和鹏飞1,陈启慧1,周正模1,杜 尧1(1.河海大学水文水资源学院,江苏南京 210098;2.江苏省 世界水谷”与水生态文明协同创新中心,江苏南京 210000;3.青岛鸿瑞电力工程咨询有限公司,山东青岛 266100)摘要:选取南京市易涝区 鼓楼区广州路段为研究区,构建基于SWMM 的一维雨洪模型,利用南京市2011年 7㊃18”暴雨资料,模拟暴雨形成的内涝情况,拟合地表积水量与最大积水深度的函数关系,计算得到易涝区积水开始时间㊁积水持续时间㊁最大积水深度,并与南京市100年一遇设计暴雨形成的积水过程进行比较㊂结果表明:提出的快速推算最大积水深度的方法能够较高精度地实时动态计算研究区 7㊃18”暴雨形成的积水过程,及时有效支撑防洪除涝应急决策;相较于 7㊃18”暴雨,100年一遇设计暴雨形成的易涝区最大积水深度更深,积水持续时间更长㊂关键词:SWMM 模型;城市内涝; 7㊃18”暴雨;设计暴雨;南京市中图分类号:TV122;P333 文献标志码:A 文章编号:10067647(2019)06005606Rainstorm and waterlogging simulation in typical inundated districts of Nanjing based on SWMM //SONG Yun 1,LI Qiongfang 1,2,NIU Mingyuan 1,YAN Fangxiu 3,HE Pengfei 1,CHEN Qihui 1,ZHOU Zhengmo 1,DU Yao 1(1.College of Hydrology and Water Resources ,Hohai University ,Nanjing 210098,China ;2.Jiangsu Provincial Collaborative Innovation Center of World Water Valley and Water Ecological Civilization ,Nanjing 210000,China ;3.Qingdao Hongrui Electric Power Engineering Consulting Co.,Ltd.,Qingdao 266100,China )Abstract :As a frequently inundated region in Nanjing,Guangzhou Road and its surrounding area were selected as the study site in which a one⁃dimensional storm flood model was built based on SWMM.The inundation induced by the storm event occurred in July 18th ,2011was simulated using the measured rainstorm data.The function relationship between the total cumulative inundation volume and the maximum inundation depth was fitted,and the starting and lasting time of the inundation and the maximum inundation depth were calculated,which were compared to the inundation induced by the design storm with 100⁃year return period in Nanjing.The results reveal that the fast calculation method for the maximum inundation depth proposed in this paper can dynamically calculate the inundation induced by the storm in July 18th with high simulation accuracy,which can timely and effectively support flood control and drainage emergency decision⁃pared with the storm in July 18th ,the maximum inundation depth and the lasting time of inundation remarkably increase under the condition of the design storm with 100⁃year return period.Key words :SWMM model;urban waterlogging;storm in July 18th ;design rainstorm;Nanjing City 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]㊂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]㊂但作为一维雨洪模型,SWMM 只能模拟得到内涝节点㊁积水区域㊁溢流水量,并不能动态地描述地面淹水深度的变化㊂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㊂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㊂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㊂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㊂在城市防洪除涝应急决策中,及时高效地动态掌握最大积水深度至关重要㊂为了降低GIS 与SWMM 耦合计算积水深度对资料完整性和计算能力的要求,本文选取南京市鼓楼区广州路段为研究区,构建了基于SWMM 的一维雨洪模型,结合遥感技术㊁GIS 技术和函数拟合技术,建立地表积水量与最大积水深度的函数关系,计算得到 7㊃18”暴雨地表积水开始时间㊁积水持续时间㊁最大积水深度等信息,并与模型模拟的南京市100年一遇设计暴雨所形成的积水过程进行比较㊂该方法实用高效,以较少的资料和简单的计算快速构建小范围易涝区暴雨内涝模拟模型,对暴雨积水空间分布进行实时模拟,为分析洪涝情势与风险以及制定洪涝灾害防治措施赢取宝贵时间,在短时内涝预报方面有较好的应用前景㊂图1 南京市广州路易涝区域示意图1 典型易涝区一维雨洪模型构建与验证1.1 典型易涝区选择随着南京市城市化进程的加速,人类活动导致汛期降水量异常增加㊂在遭遇短历时强暴雨期间,排水系统设计标准偏低使得地势相对低洼的易涝区极易发生内涝积水,严重影响交通出行,威胁到人民生命财产安全[22]㊂根据南京市易涝点2011 2016年最大积水深度统计资料,并综合考虑对居民生活㊁交通出行的影响程度后,选择鼓楼区上海路至宁海路之间的广州路段为典型易涝区(图1,其中红色线包围区域为研究区)开展 7㊃18”暴雨积水模拟研究㊂利用易涝区排水管网的CAD 图纸,数字化后得到研究区的外边界㊂研究区域闭合,总面积0.622km 2,设有一处排水口,雨水由此自流至秦淮河㊂研究区总体地势低洼,不透水面积占比大,易发生内涝现象㊂1.2 易涝区一维雨洪模型构建Huber 等[23]于1976年建立了最早的雨洪模型 SWMM Level 1,在此基础上美国环保署[24]于1998年推出相对完整版本的SWMM 模型㊂SWMM模型是一个动态的降雨-径流模型,适用于水文水力条件比较复杂,以管渠排水为主的城市区域㊂广州路易涝区一维雨洪模型的构建包括子流域概化㊁地表产流计算㊁地表汇流演算㊁管网汇流计算4个方面㊂鉴于研究区地形起伏较为平坦,基于分辨率为5m 的DEM,利用传统GIS 方法生成的子汇水区一般形状破碎,再加上城市地区的各种管网会大大改变自然的汇水路径,从而显著影响集水区的划分㊂因此本文在以检查井为节点,采用泰森多边形划分法得到的子汇水区的基础上,根据研究区管网的排水路径㊁地形条件和实际汇水情况等对子汇水区进行综合修改,得到132个子汇水区(图2)㊂图2 泰森多边形生成子汇水区在GIS 中提取SWMM 模型所需的子汇水区㊁管网㊁检查井的地理位置信息㊂对于子汇水区来说,首先寻找多边形的顶点,然后提取各个顶点的坐标,最终得到各个子汇水区的形状坐标㊂地表产流计算是SWMM 模型的重要模块之一㊂在进行地表产流计算时将每个子汇水区分为透水区㊁有洼蓄能力的不透水区和无洼蓄的不透水区3种类型,基于霍顿产流理论分别对3种类型的子汇水区计算地表产流量,然后通过面积加权得到汇水区的产流量[12⁃13]㊂对于透水区,在忽略雨期蒸发的情况下,降雨量减去下渗量,也就是净雨量满足洼蓄量后产生地表径流㊂本文采用霍顿下渗公式推求下渗过程㊂地表汇流演算是SWMM 模型汇流模块的一个重要组成部分㊂3种类型子汇水区的地表产流量均通过非线性水库法演算到汇水区出口,最后相加得到汇水区的径流出流过程[12⁃13]㊂管网汇流计算是SWMM 模型汇流模块的另一个重要组成部分㊂SWMM 的管网汇流计算的解法有稳定流解法㊁运动波解法和动力波解法,其中后两种方法的本质就是求解简化或完整的圣维南方程组[24]㊂本文采用动力波解法㊂1.3 资料收集与处理1.3.1 暴雨资料根据南京市城管局统计的近几年主城区积水档案及实测暴雨资料,2011年7月18日8:0018:30,南京主城区遭受到一次强降雨过程,个别地区最大降水量达到260mm,13:00 16:30的平均降水量约80mm㊂鉴于 7㊃18”暴雨给南京带来了较为严重的内涝灾害,选取该场暴雨资料用于率定模型㊂收集2011年7月18日12:00 18:00自记雨量计记录的次暴雨资料,以5min 间隔摘取降水数据(图3)㊂该次暴雨在14:35 14:50期间,暴雨雨强明显增大,5分钟时段降水量达到了5mm 以上㊂图3 南京主城区2011年 7㊃18”暴雨过程1.3.2 数字高程数据与管网资料数字高程数据(DEM)为分辨率为5m 的高精度DEM;管网数据采用实际的完整的管网资料,利用GIS 提取相关信息㊂1.4 子汇水区特征参数计算各个子汇水区的面积和平均坡度可通过GIS 直接获得㊂根据研究区的土地利用类型,将道路㊁房屋及硬化地面当作不透水面积进行统计㊂子汇水区的特征宽度采用面积除以流长计算㊂这里的流长为最长的坡面流路径即子汇水区检查井到多边形边界的最长距离㊂1.5 模型参数确定模型参数包括透水面积洼蓄量㊁不透水面积洼蓄量㊁透水面积糙率系数㊁不透水面积糙率系数㊁管道的糙率系数㊁霍顿下渗参数等㊂结合研究区实际情况以及相关文献[25],参考SWMM 手册给出的推荐值,首先确定模型的参数初始值,再依据暴雨㊁积水实测资料进行调整,得到模型参数取值如表1所示㊂表1 SWMM 模型参数取值洼蓄量/mm 糙率系数霍顿下渗参数透水区不透水区透水区地表不透水区地表管道初始下渗率/(mm㊃h -1)稳渗率/(mm㊃h -1)衰减系数/h -17.622.000.320.011~0.0130.015105.7431.51.941.6 暴雨积水模拟地表产汇流计算的时间步长为5min,但在管网汇流计算时,为保证水动力学计算模块运行的稳定性,时间步长设定为1s,并将地表汇流的计算成果按需进行内插㊂应用暴雨积水模型计算得到暴雨过程中研究区的主要溢流节点(图4)㊂在 7㊃18”暴雨过程中,溢流节点主要集中在南京住建委大楼至南京脑科医院之间的路段,模拟的积水点分布范围与实际内涝区域较为吻合,说明所构建的模型能较好地模拟计算研究区的暴雨积水分布情况㊂图4 某时刻溢流节点示意图一维雨洪模型只能模拟得到内涝节点㊁积水区域㊁溢流水量,但不能动态描述地面的淹没深度变化情况㊂考虑到城市暴雨积水档案记录的通常是最大积水深度,有必要将模拟得到的地面积水水量转化为最大积水深度,通过和实测最大积水深度的比较,率定和验证模型㊂若基于分辨率为5m 的高精度DEM 可以建立溢流量与最大积水深度的简单函数关系,就能根据模拟计算得到的积水量获得最大积水深度的动态变化㊂根据实际调查和模型模拟得到的溢流节点分布情况,重点关注位于研究区南部的南京住建委大楼至南京脑科医院之间的低洼路段,选其作为研究区易涝点㊂首先利用DEM 生成易涝点TIN 模型,并通过ArcGIS 生成等高线,结果如图5所示㊂借助ArcGIS,可以求出相应高程下的积水体积,结果见表2㊂因为我们关心的是易涝区的平均积水情况,直接从最低点起算最大积水深是不合适的,例如,75m 3的水量显然不足以使易涝区最大积水深度达0.3m,因此这部分体积作为填洼量考虑图5 研究区易涝点TIN模型更加合适㊂根据各个子汇水区的特征参数,计算得到易涝区填洼部分的体积为673m3㊂因此选取高程12.1m为最大积水深的计算起点,将该基准面以下部分的体积作为填洼量扣除㊂表2 易涝点高程体积最大积水深关系高程/m体积/m3最大积水深/m高程/m体积/m3最大积水深/m 11.015012.519080.4 11.375012.628580.5 11.5156012.744930.611.8363012.867160.712.0572012.994040.8 12.1702013.0124980.9 12.28510.113.1159381.0 12.310430.213.2196981.1 12.413570.3在MATLAB中分别用2次多项式㊁3次多项式以及幂函数拟合地表积水量与最大积水深的关系,计算3个拟合函数的拟合误差(SSE)㊁均方根误差(RMSE)以及方程的确定性系数(R2)㊂由表3可知,幂函数的拟合误差㊁均方根误差最小,方程的确定系数最接近1,拟合效果最好㊂基于幂函数的拟合方程如下:h=-14.92V-0.02463+12.77(1)式中:V为积水体积,m3;h为最大积水深,m㊂表3 不同函数拟合效果统计函数误差平方和均方根误差确定性系数2次多项式0.08530.09740.94033次多项式0.04240.07280.9703幂函数0.01320.03830.9907集成GIS技术和函数拟合技术,基于式(1),以最简便的方法和最小的计算量得到比溢流量等更直观的暴雨最大积水深度动态变化过程(图6),避免了对资料要求高的三维雨洪模型的应用㊂依据图6,可以得到模拟的最大积水深度㊁积水开始时间和积水持续时间如表4所示㊂由表4可知,模拟的 7㊃18”暴雨下最大积水深度㊁积水开始时间及积水持续时间均与实际的积水情况接近,说明构建的模型具有较高的模拟精度㊂严格来讲,应该收集更多场次暴雨及相应的积水信息对模型进行验证,但由于暴雨积水的信息往往记图6 7㊃18”暴雨下的最大积水深度过程表4 7㊃18”暴雨积水过程模拟结果事件分类最大积水深度/m积水开始时刻积水持续时间/min 真实情况0.4014:3090模拟情况0.3814:49104载不全,很难获得更多场次的资料㊂鉴于SWMM模型已广泛应用于国内不同城市的内涝积水模拟,其在研究区所取得的成果合理可信㊂模型可以依据预测的降雨对研究区内涝积水进行预测预报㊂2摇模拟结果与分析鉴于 7㊃18”实测暴雨降雨主要集中在12:40到16:10,历时3.5h,本次研究采用‘江苏省暴雨参数图集“[26]推荐的内插公式由历时1h和6h的100年一遇的设计暴雨量推求得到研究区历时3.5h㊁重现期为100年的设计暴雨量㊂参考‘江苏省暴雨参数图集“推荐的内插方法,历时3.5h的100年一遇设计点暴雨量的计算公式为:H3.5=3.51-n H1(2)n=1-1.2851lg(H6/H1)(3)式中:H1㊁H3.5㊁H6分别为历时1h㊁3.5h㊁6h的100年一遇设计点暴雨量;n为设计暴雨递减指数㊂依据上式计算得到研究区历时3.5h的100年一遇设计暴雨量为182.2mm㊂鉴于研究区面积较小,故选用研究区中心点暴雨参数计算得到的设计点暴雨量代表设计面暴雨量㊂采用芝加哥雨型对设计暴雨量进行时程分配,其中雨型峰值比例取0.33,得到研究区历时3.5h的100年一遇设计暴雨过程如图7所示㊂图7 100年一遇设计暴雨过程运用模型计算得到100年一遇设计暴雨下最大积水深度变化过程(图8)㊂可以看出,易涝区若遇100年一遇设计暴雨,最大积水深度达0.92m,积水持续时间约4.5h㊂图8 100年一遇设计暴雨下的最大积水深度过程为了更加直观地分析不同暴雨条件下积水情况,将各类情景下的积水信息进行统计整理如表5所示㊂由表5可知,相较于 7㊃18”暴雨,100年一遇设计暴雨产生的最大积水深度高出0.54m,积水持续时间多170min,积水深度超过0.3m 的时长多182min㊂ 7㊃18”暴雨未形成水深超过0.4m 的积水,而100年一遇设计暴雨下积水超过该深度的持续时间长达234min㊂因此,100年一遇暴雨形成的内涝情况更为严重,造成的社会经济损失更为巨大,应引起社会各界的高度关注㊂表5 不同暴雨情景下积水信息统计暴雨条件最大积水深度/m 积水持续时间/min 积水水深超过某深度的时长/min 0.2m 0.3m 0.4m 0.5m 0.6m 0.7m 7㊃18”暴雨0.381048364100年一遇设计暴雨0.922742572462342202021763 结 语以南京市宁海路至上海路之间的广州路段为研究对象,构建基于SWMM 的一维雨洪模型,利用南京市2011年 7㊃18”实测暴雨和历时3.5h 的100年一遇设计暴雨资料,模拟暴雨形成的内涝情况,建立地表积水量与最大积水深度的函数关系,计算得到最大积水深度的动态变化过程㊂结果表明:提出的快速推算最大积水深度的方法能够较高精度地实时动态计算 7㊃18”暴雨形成的积水过程,为制定防洪除涝应急措施提供及时有效的决策支撑;建立的地表积水量与最大积水深度的函数关系能直观反映研究区积水开始时间㊁积水持续时间和最大积水深度,突破了一维模型的局限性;与 7㊃18”暴雨积水相比,历时3.5h 的100年一遇设计暴雨形成的最大积水深度高出0.54m,积水持续时间多170min,积水深度超过0.3m 的时长多182min㊂参考文献:[1]张存杰,黄大鹏,刘昌义,等.IPCC 第五次评估报告气候变化对人类福祉影响的新认知[J].气候变化研究进展,2014,10(4):246⁃250.(ZHANG Cunjie,HUANG Dapeng,LIU Changyi,et al.IPCC AR5updatedunderstanding of climate change impacts on human well⁃beings[J].Climate Change Research,2014,10(4):246⁃250.(in Chinese))[2]曹永强,袁立婷,王飞龙.基于文献计量学的洪涝灾害研究现状及发展趋势分析[J].水利经济,2018,36(4):33⁃39.(CAO Yongqiang,YUAN Liting,WANGFeilong.Current research situation and development trend of flood and waterlogging disasters based on bibliometrics [J].Journal of Economics of Water Resources,2018,36(4):33⁃39.(in 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基于SWMM模型的贵安新区暴雨径流过程模拟
基于SWMM模型的贵安新区暴雨径流过程模拟作者：胡彩虹李东李析男来源：《人民黄河》2020年第05期摘要：以貴州省贵安新区示范区为例，构建暴雨洪涝模型（SWMM），选择SCS径流曲线计算下渗量，比较模型模拟流量与研究区排水口的实测流量，结果表明模拟径流过程与实测径流过程吻合度较好，用于校准和验证的5场降雨径流的模拟误差分析和Nash系数也均符合标准。
研究表明，SWMM模型可应用于贵安新区城市洪涝的模拟，可以为该地区海绵城市建设以及雨洪管理措施的实施提供理论依据。
关键词：贵安新区示范区;SWMM;SCS径流曲线;雨洪模拟中图分类号：TV121 文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.05.002Abstract：Taking the demonstration area of Guian New District as an example， the storm flood model was constructed and the SCS runoff curve was selected to calculate the infiltration amount. Comparing the simulated flow of the model with the measured flow of the drainage outlet in the studyarea， the results showed that the model-simulated runoff process was in good agreement with the measured runoff process. The simulation error analysis and Nash coefficients of five events of rainfall runoff used for calibration and verification were also in accordance with the standards. The research shows that the SWMM model can be applied to the simulation of urban floods in Guian New District， which can provide an important theoretical basis for the construction of sponge cities and the implementation of stormwater management measures in the region.Key words： demonstration area of Guian New District; SWMM; SCS runoff curve; rain flood simulation1 引言近年来随着我国城镇化速度的不断加快，城市洪水内涝问题成为威胁城市安全和社会稳定的重要因素之一[1-2]。
基于swmm模型的不同lid设施对雨洪控制效果模拟分析
ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｉｎ Ｓａｎｙａ Ｃｉｔｙ ｉｓ ｔａｋｅｎ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ ａｎｄ ｔｈｅ ＳＷＭＭ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｒｕｎｏｆｆ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａ ｓｕｂ￣
ｃａｔｃｈｍｅｎｔ ａｒｅａ ｕｎｄｅｒ ｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ＬＩＤ ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ ｏｆ ｃｏｎｃａｖｅ ｇｒｅｅｎ ｓｐａｃｅ ｐｅｒｍｅａｂｌｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｇｒａｓｓ ｐｌａｎｔｉｎｇ ｇｒｉｄ ａｎｄ
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ ｅｆｆｅｃｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒａｉｎｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ＳＷＭＭ ｍｏｄｅｌ ｌｏｗ ｉｍｐａｃｔ ｄｅｖｅｌｏｐ ＬＩＤ
ｓｐｏｎｇｅ ｃｉｔｙ
中图分类号: Ｐ３３３ １ 文献标识码: Ａ 文章编号: ０５５９￣９３４２(２０２０)０３￣００２４￣０４
ｇａｒｄｅｎｓ ｉｎ ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ ａｒｅａｓ. Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｐｏｎｇｅ ｃｉｔｙ ｄｅｓｉｇｎ ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ａｄｏｐｔ ａ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ＬＩＤ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ
ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒａｔｅ ｏｆ ａｎｎｕａｌ ｔｏｔａｌ ｒｕｎｏｆｆ.
４. Ｔｕｎｃｈａｎｇ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｈａｉｎａｎ Ｔｕｎｃｈａｎｇ ５７１６００ Ｈａｉｎａｎ Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｌｏｗ ｉｍｐａｃｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ＬＩＤ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ Ｓａｎｙａ Ｃｉｔｙ ａ ｌｏｗ ｉｍｐａｃｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
基于 SWMM 模型的城市暴雨洪水模拟与分析
0 引言
伴随着我国城市化进程的不断加快，城市人口 急剧增加导致城市下垫面环境状况发生显著变化。 在全球变化的背景下，城市化进程直接影响了流域 产汇流过程，以及区域水资源供、用、耗、排水条 件，使得城市小尺度气候发生变化。受到下垫面环 境变化和气候变化等多因素的共同作用，我国城市洪 涝灾害发生次数不断增加，危害程度不断提升 [1]。 2012 年 7 月 21 日，北京市出现特大暴雨，全市受灾 人口 160.2 万人，紧急转移 9.7 万人，损毁公共设施 448 处，因灾直接经济损失高达 116.4 亿元。因此， 在城市重点区域内，针对可能发生的暴雨洪水淹没 水深、淹没范围、洪峰到达时间等洪水演进过程要 素进行模拟计算，并结合 GIS 进行洪水影响分析， 以标示城市范围内受洪水灾害的危险程度，对于城 市防洪除涝减灾、人口转移疏散、防洪预案编制等 具有重要的意义 [2]。
恩施市城区主要河流是清江干流，发源于利 川西北部齐跃山东麓的龙洞沟，自北向南从流经利 川市城区、腾龙洞、雪照河、恩施市龙凤镇、红庙 开发区、小渡船、舞阳坝、六角亭进入峡口。清江 流域面积 2 928.0 km2，在恩施境内流长 127.0 km， 其中城区段 18.0 km，主河道坡降 7.0‰。清江干流 城区河段中下游左岸有支流龙洞河、带水河、蔡家 河汇入，下游段峡口右岸有支流高桥河、巴公溪汇
1 研究区概况
恩施市是恩施土家族苗族自治州政府所在地，位 于湖北省西南部，清江中上游。全市总面积 3 967 km2， 辖 3 个街道、4 个镇、9 个乡，1 个办事处，172 个 行政村和 34 个社区。据 2013 年统计，全市户籍总 人口 81.43 万人，其中城镇人口（含乡镇居委会） 36.76 万人，乡村人口 44.67 万人。
等 [10] 在运用不确定分析的 HSY 算法和 Monte Carlo 采样法，在实测数据的基础上，对 SWMM 模型参 数进行验证，为模型参数的确定提供依据。Krebs 等 [11] 利用基因遗传算法研究了加入低影响开发（LID） 措施的现代城市区域，提出了加入 LID 措施的模型 参数适用范围。周力宁 [12] 提出暴雨内涝风险识别技 术，进行了不同暴雨强度下内涝风险等级分析，并 基于 SWMM 模型计算内涝发生时积水区域的积水深 度和内涝风险等级。申邵洪等 [13] 选择湖北省保康县 为研究区域，利用 TUFLOW 软件构建暴雨洪水计算 和淹没分析模型，对城区受淹地区、淹没水深、淹 没面积等进行了深入分析。
基于SWMM的城区雨洪模型模拟研究
利用数值模拟技术对城市暴雨洪水过程进行模拟是城市地区防洪减灾系统工作的关键技术，结合城市地区的产汇流特性建立相应的城市雨洪模型可为解决城市地区的洪涝问题、雨水资源利用以及面源污染等问题提供一定的技术支持。
该文以SW M M(s tor m wat er m a nageme nt model，暴雨洪水管理模型)为基础，建立了山西省孝义市城北区域的城市雨洪模拟模型，并针对不同重现期的设计暴雨和不同的下垫面条件下典型的情景进行模拟计算，分析研究区的雨洪特点、规律以及提高下垫面的透水面积的比例对雨洪过程的影响，为研究区的防洪排涝工作提供一定的技术支持。
1 SWM M模型介绍美国环保署开发的S W M M模型作为一个动态的降雨-径流模型，可以模拟城市地区单场降雨或连续降雨的水量及水质情况。
该模型主要通过大气模块、地表模块、地下水模块和运移模块模拟水流和污染物在排水系统中的输移情况[1]。
SWMM作为一个通用性较好的数值模拟模型，可对城区与产汇流相关的一些水文过程进行计算，主要包括时变降雨量、地表的水蒸发、洼地蓄留以及利用非线性水库法进行坡面汇流计算；此外，SW M M还可对包括管网汇流过程在内的水力计算模型。
自SW M M问世以来，被全世界广泛应用于城市排水管网规划设计和雨洪管理的研究中。
2 研究区域模型构建2.1 研究区下垫面概化研究区域位于山西省孝义市开发区的城北区域，总面积为1786.86 h m2，该区域地势西高东低，根据研究区地形图，计算得研究区的整体坡度约为0.6%。
用地类型包括居住用地、公园绿地、工业用地、市政设施用地、发展备用地、停车场以及道路广场等，土地利用比较复杂，不透水面积约占总面积的70%。
研究区多年平均降雨量为490.9 m m，年内季节差异较大，全年降雨量的61%集中在夏季，春秋季节约占25%，冬季降雨量比例不足3%。
研究区排水管网为雨污合流制。
根据研究区域的用地类型图、卫星影像图以及管网现状图等基本资料，按照SW M M模型的设置要求，进行下垫面的概化，包括子汇水区的划分和管网概化。
基于SWMM的北京市典型城区暴雨洪水模拟分析
基于SWMM的北京市典型城区暴雨洪水模拟分析
基于SWMM的北京市典型城区暴雨洪水模拟分析
以SWMM为基础,选取北京市典型小区,计算不同频率设计暴雨下小区排水效果以及积水、道路坡面流等情况,同时进行不同情景下的暴雨洪水模拟并评价其影响,包括改凸式绿地为平式和凹式、设置蓄洪区等.模拟计算的结果显示,以上3种方式对入渗、径流、洪峰流量、坡面流等均有较大影响,作为城市防洪排水的重要辅助措施,可以极大地缓解排水管道压力,同时削减洪峰、增加入渗.
作者：丛翔宇倪广恒惠士博田富强张彤 CONG Xiang-yu NI Guang-heng HUI Shi-bo TIAN Fu-qiang ZHANG Tong 作者单位：丛翔宇,倪广恒,惠士博,田富强,CONG Xiang-yu,NI Guang-heng,HUI Shi-bo,TIAN Fu-qiang(清华大学,水利水电工程系,北京,100084) 张彤,ZHANG Tong(北京市水利规划设计研究院,北京,100044)
刊名：水利水电技术ISTIC PKU 英文刊名：WATER RESOURCES AND HYDROPOWER ENGINEERING 年，卷(期)：2006 37(4) 分类号： P33(21) 关键词： SWMM 暴雨洪水凹式绿地蓄水池北京市。
基于SWMM模型的暴雨洪水模拟研究——以郑州大学新校区为例
基于SWMM模型的暴雨洪水模拟研究——以郑州大学新校
区为例
李东;荐圣淇;王慧亮;胡彩虹
【期刊名称】《中国农村水利水电》
【年(卷),期】2017(0)10
【摘要】随着气候变化和人类活动影响加剧,城市化水平进一步提高,城市区域面积急剧扩大,城市化所带来的水文效应使城市洪涝灾害出现频率不断增大。
以郑州大学新校区为研究区域,应用SWMM模型对该区域在不同暴雨重现期、不同峰值比例、不同城市化程度和LID情境下进行暴雨洪水模拟。
结果表明:暴雨雨型对模拟结果有重要的影响,该模型较好的预测了研究区域排水管网的排水能力,以及在不同情境下的模拟结果。
【总页数】5页(P179-182)
【关键词】城市化;暴雨洪水管理模型SWMM;重现期;峰值比例;LID
【作者】李东;荐圣淇;王慧亮;胡彩虹
【作者单位】郑州大学水利与环境学院
【正文语种】中文
【中图分类】TV12
【相关文献】
1.基于SWMM模型的城市暴雨洪水模拟与分析 [J], 杨斌;赵睿;
2.基于SWMM模型的城市暴雨洪水模拟与分析 [J], 杨斌;赵睿
3.基于SWMM的东莞市暴雨洪水模拟与应用 [J], 廖威林;王兆礼;
4.基于SWMM模型的LID设施模拟分析
——以福州某校区为例 [J], 谢凌锋;杨邦勇
5.SWMM模型在城市暴雨洪水模拟中的参数敏感性分析 [J], 史蓉;庞博;赵刚;杜龙刚;钟一丹;左萍
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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。
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
[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.。