基于GIS的城市雨水径流模拟
基于gis的scs径流模型开发以西山小流域为例
滨江学院毕业设计题目基于GIS的SCS径流模型开发—以西山小流域为例院系滨江学院专业地理信息系统学生姓名张全统学号20102316036指导教师罗庆洲职称副教授二Ｏ一四年五月二十五日目录1.引言 (5)2.SCS模型原理 (5)2.1 SCS模型基本原理 (6)2.2 CN值的影响因素及确定方法 (6)2.2.1 CN值的影响因素 (6)2.2.2 CN值的确定 (6)2.3发展趋势 (8)3.研究区域及系统需求分析 (8)3.1研究区域与数据预处理 (8)3.2 需求分析与GIS二次开发技术应用 (10)4.系统设计与实现 (10)4.1系统开发环境 (10)4.2系统数据库设计 (10)4.3 系统功能设计 (11)4.3.1系统功能结构划分 (11)4.4系统实现与运行效果 (12)4.4.2系统运行 (14)（1）地图基本操作 (14)（2）CN值查询操作 (14)4.4.2.1降雨径流查询计算功能 (15)4.5系统应用 (16)5.结论与展望 (17)5.1 结论 (17)5.2 展望 (18)参考文献： (18)致谢 (20)基于GIS的SCS径流模型开发—以西山小流域为例张全统1（1.南京信息工程大学滨江学院大气与遥感系江苏南京210044）摘要：随着社会的发展，在当今社会利用地理信息技术收集，分析气象数据成为了一种不可逆的趋势。
SCS模型是目前应用较为广泛的地表径流模型之一。
本文应用GIS二次开发技术，采用SCS模型计算西山小流域的径流量。
首先剖析了SCS模型的基本原理，在此基础上分析了西山小流域径流计算的需求，然后采用基于Visual Basic语言与ESRI MapObjects 控件进行SCS模型的降雨径流计算系统开发，该系统能够实现地图基本操作、CN值查询、径流量计算的功能。
该系统为研究地区的径流量估算以及水文分析起到了一定的辅助决策作用。
关键词：SCS模型；径流计算；GIS二次开发；小流域Researching the Development of SCS Model in RunoffSimulationZhang QuantongCollege of BinJiang Nanjing University of Information Science & Technology，Nanjing 210044，ChinaAbstract:With the development of society, in today's society the use of geographic information technologies to collect, analyze meteorological data has become an irreversible trend. SCS model is one of the more widespread application of surface runoff models. In this paper, the secondary development of GIS technology, using SCS model XiShan small watershed runoff. First analysis of the basic principles of SCS model, on the basis of the analysis of the needs of small watershed runoff XiShan calculated, and then conducted using SCS rainfall-runoff model for the development of computing systems based on Visual Basic language and ESRI MapObjects control, the system can achieve the basic operation of the map, CN value queries runoff calculation function. The system for the study area and the hydrological analysis to estimate runoff played a secondary role in the decision-makingKey words：SCS model；Runoff calculation；GIS secondary development；Small Watershed1.引言随着经济社会以及信息技术产业的飞速发展，运用地理信息技术对自然资源资源及生态环境进行及时、准确、全方位的动态监测是一种不可逆转的趋势。
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]。
GIS水文模型及降雨径流数值模拟研究
GIS 水文模型及降雨径流数值模拟研究随着技术在水资源规划和工程水文中的深入应用，流域下垫面空间信息的获取及水文模拟及预测的技术正发生着深刻的革命性变化。
高分辨率卫星遥感影像数据在缺乏资料地区的水资源规划和工程建设中的潜在应用价值正得到研究者们和一线工程师们的高度认可。
基于的水文模型及其相关分析工具在国外工程界已得到广泛的应用，并已成为流域水文建模和分析的最主要工具。
本文以若曲流域为研究对象，试图探索将和等先进技术与分布式水文模型相结合运用于无资料流域的流域建模及降雨径流的数值模拟，为水资源开发和工程规划设计提供参考。
水文模型是水文水资源研究的重要内容和工具，是人们对复杂水文现象认识的一种数理抽象。
目前多数水文数值模拟软件已开始使用通用平台进行流域水文建模或水文数值模拟数据的前后处理。
作为主流的通用平台，在地下水模型方面，近年又出现了的数据模型和相应的地下水分析工具。
可以预计，面向对象的数据模型将成为水文空间数据普遍的建模和运用方式。
另一方面，计算机性能的提高、稳健的数值计算方法的应用将使洪水数值模拟与空间分析相结合成为可能。
GIS（地理信息系统）是具有强大空间数据存储和处理分析能力的数据库系统，具有数据釆集、监测、与编辑、数据处理、数据存储与组织、空间查询与分析图形与交互显示等功能。
它不仅是系统有效处理地理信息的基本手段和工具，而且是研究地球科学中必不可少的重要工具。
RS（遥感）的概念有广义和狭义两种概述，就广义而言，是指不直接接触目标的情况远距离感知目标地物或自然现象的一种探测技术；就狭义而言，是在远离地面的各种平台上，运用不同类型的传感器收集地表的信息，对数据进行传输和处理，以此来实现研究地面物体的特征性质与环境之间的相互关系的一门现代技术学科。
目前，国内外涌现出各种流域水文模型，包括一些比较成熟并被广泛应用的和众多刚开发的初级模型，每种模型都具有各自的特点。
在实际应用中，如何根据特定流域来选择合适的水文模型，这个成为水文学者十分关注的问题之一。
基于GIS的SWMM模型在新城区雨水管网设计中的应用研究
基于GIS的SWMM模型在新城区雨水管网设计中的应用研究1. 本文概述随着城市化进程的加速，新城区的建设成为城市规划与管理的重点之一。
在这些区域中，雨水管网的设计和管理对于缓解城市内涝、保护城市生态环境具有重要意义。
地理信息系统（GIS）作为一种集成、存储、分析、管理和展示地理空间数据的技术，已在城市规划和管理领域中得到广泛应用。
SWMM（Storm Water Management Model）模型，作为一种动态降雨径流模拟模型，能够对城市雨水系统进行详细模拟和评估。
本文旨在探讨如何将GIS与SWMM模型相结合，应用于新城区雨水管网的设计中，以提高设计效率和准确性。
本文首先对GIS和SWMM模型的基本原理进行介绍，然后详细阐述两者结合的具体方法和技术流程，最后通过实际案例分析，验证该方法的可行性和有效性。
本文的研究成果对于优化新城区雨水管网设计，提升城市排水系统的整体性能具有重要的理论和实践意义。
2. 研究区域概况本研究选取的新城区位于我国某沿海城市，具有典型的亚热带季风气候特征。
该区域总面积约为150平方公里，地势东南高西北低，海拔高度在10至50米之间。
区域内主要的地形类型包括平原、丘陵和沿海滩涂。
新城区是近年来城市扩张的主要方向，区域内人口密度逐渐增加，城市建设快速发展，特别是住宅区、商业区和工业区的大规模建设，对城市基础设施，尤其是雨水管网系统提出了更高的要求。
新城区的气候特点是四季分明，雨量充沛。
年均降水量约为1200毫米，主要集中在夏季，占全年降水量的60以上。
这种季节性的强降雨对新城区的排水系统构成了巨大的挑战。
随着城市化的推进，不透水面积的增加导致地表径流增大，进一步加剧了城市内涝的风险。
新城区的植被覆盖率相对较低，主要植被类型为草地和灌木丛，乔木覆盖率不高。
这导致了雨水在地表的流速加快，冲刷力增强，对地表和下水道系统的侵蚀作用加剧。
同时，由于城市建设中的土地开发，自然水系如河流和小溪受到一定程度的破坏，影响了地表水的自然循环和调蓄能力。
基于GIS的城市雨水径流模拟
４ ３
的水 量水 质进 行 动态模 拟 ． 务模 块 的主要 功 能是进 行 一些计 算 后 的处理 ， 统计 、 图等 ． 服 如 绘 模拟 的核 心 是利 用 Ｓ ＷＭＭ 中的径 流模块 、 输送 模块 和 储存 ／ 理 模 块 依 次对 城 市 排水 中 的地 表 径 流 、 网输 送 和 处 管
观 表现模 拟结 果 ， 结论 可 为市政 雨水管 网的设计 及城 市雨 洪控制提 供 参考．
关 键 词 ＧＩ Ｓ ＭＭ ； 市 雨 洪 ；模 拟 Ｓ； ｗ 城
中图分类号
Ｔ ９２ Ｕ ９
０ 引 言
我国城 市化发 展速度 十分 迅猛 ， 随着市 区面积 的扩 大 ， 量 的路 面铺 设及各 类建 筑物 的建设 导致 了 大
污水 处 理进行 模 拟计 算 ． ］
２ ＧＩ Ｓ与 模 型 的集 成
ＧＩ 应用模 型 结合 的方 式有 多种 ， 括基 于 数据 传输 的松 散式 结合 、 Ｓ与 包 无缝 结 合 、 内嵌 式结 合 等 ． 本
对城市 中雨水 管 网的工作 情况进 行模拟 ， 为雨 水管 网 的设 计 和管理提 供参 考．
１ 应 用 技术 简介
１ １ＧＩ ． Ｓ技 术
地理信 息系 统 （ ｏ ｒｐ ｉ Ｉ ｆｒ ｔ ｎＳ ｓｅ 技术 是 ６ Ｇｅｇ ａ ｈｃ ｎｏｍａｉ ｙｔｍ） ｏ ｏ年代起 源于北 美 的一 门分析 和处理地 理 数据 信息 的新兴 学 科口 ， 间信息 的 查询 与分 析是 ＧＩ 核心 ． 在 ＧＩ 术 已被广 泛 的应 用 于能 源 ］空 Ｓ的 现 Ｓ技 开发 、 资源 清查 、 区域规 划 、 环境 保护 、 军事 治安 、 电通 讯 、 邮 工程建 设等 工作 中 ， 为一个 跨学科 、 成 多方 向
基于GIS技术的城市暴雨积涝数值模拟与可视化——以哈尔滨市道里区为例
４ ．京都大学防灾研究所 ， 日本 京都府 宇治 ６ １ ０ １ ） １ — ０ １
摘
要 ：以哈尔滨市道里 区为例 ，通过对城市暴雨积 涝条件 分析建 立了城市暴 雨积涝 三层空 间的概化模 型 ；利
用 ＧＳ技 术 作 为 可 视 化 平 台 ， 以水 动 力 学 方 法 采 用 一 维 非 恒 定 流 对 管 道 内水 流 进 行 模 拟 ，以 二 维 非 恒 定 流 对 地 Ｉ
暴雨积 涝 灾 害 尤 为 严 重 ，而 对 于 城 市 积 涝 灾 害研
然后 利用 水 动 力 学 方 法 耦 合 一 、二 维 非 恒 定 流 ，
结合 无结 构 不 规 则 网格 建 立 城 市 暴 雨 积 涝 灾 害 三 层 空间 的 数值 模 拟 模 型 ，通 过 分 析 研 究 区 典 型 暴
维非 恒定 流基本控 制方程
＋
旦
Ｏ ｆ 、＋ ｌ Ａ＂ ＂
＝一
，
（） ４
式 中 ：ｑ为 截 面 流量 ； 为 计 算 断 面 的过 水 面积 ； ５ 为摩 阻坡 降 。 ，
宽顶 堰溢流公 式
２ 城 市暴 雨 积 涝数 值 模 拟模 型 构 建
以哈 尔滨 道 里 区为 例 ，建 立 城 市 暴 雨 积 涝 数 值模 拟模 型 。模 型 中 对 于地 面 以二 维 非 恒 定 流 为 基本 骨架 ，以不 规 则 网 格 概 化 地 物 ， 同时 结 合 排
方程 的 内涝 计 算 模 型 ，模 型 可 以模 拟 暴 雨 情 况 下 的内涝积水 范 围和 积 水水 深 。景 学义 等 利 用 一 、 二维 非恒 定 流 模 型 ，结 合 无 结 构 不 规 则 网格 建 立
１ 城 市 暴 雨 积 涝 原 因分 析
GIS水文模型在降雨径流模拟中的应用研究
１ 研 究 区 域 概 况 及 数 据 获 取
１ ． １ 研 究 区 域 概 况
图１ 电 站 区域 水 系 及 交 通 图
本文所 采用 的研 究 区域 是 位 于西 藏 昌都 的左 贡
县城 东北 方 向 的若 曲河 流 域 。该 地 区位 于 Ｅ ９ ７ 。 ５ ４
４ ９ ． ０ ６ ７ ” ， Ｎ２ ９ 。 ５ ９ ５ ４ ． ４ ４ ２ ” 。 电 站 位 于 左 贡 县 城 北
第 １ ３卷 第 ２期
２ ０１ ３焦
科
技
和
产 业
Ｖｏ １ ．１ ３， ＮＯ．２ Ｆｅ ｂ ．， ２ Ｏ１ ３
２月
Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｔｅ ｃ ｈｎｏ ｌ ｏ ｇｙ ａ ｎｄ Ｉ ｎ ｄｕ ｓ ｔ ｒ ｙ
Ｇ Ｉ Ｓ 水文模型在降雨径流模拟中的应用研究
席 军峰 ，曾 举 ，王 涛
于典 型 的 高 原 山 区 地 貌 。研 究 区域 最 高 海 拔 约 ５ ４ ７ ９ Ｍ， 平 均高 程为 ４ ７ ２ ５ ． ４ ２ Ｍ， 森林 植被 覆 盖率 约 为 ５ Ｏ ％， 地表 风化 强烈 ， 研究 区域 河流犬 牙交 错 ， 共 有 大 小河 流 ８ １ 条， 总里 程 １ ４ ６ ３ ＫＭ ， 年径流量达到 ３ ２ ． ８ 亿立 方米 ， 水 资源 十分 丰富 。
数据 ） ， 经过 后处 理 用 于地 形 和 水 文 分析 。该研 究 区 域 的数 据级 别为 Ｌ Ｅ ＶＥ Ｌ １ ， 根 据 首 部 的位 置 ， 以其 为
１ ０ ． ２ ３ 。 偏 东方 向约 ３ ８ ＫＭ 处 ， 大坝 坝址部 位距河 谷 高 程约 ３ ８ ７ ０ Ｍ（ 图１ ） 。该 地 区位 于横 断 山脉 北 部 与念 青唐 古拉 山东 部 的交 汇 处 ， 山 脉走 向约 为南 东 向 ， 属
基于GIS的降雨径流预报方法分析
对 于 降雨 径 流 的 预 测 ， 人 工 神 经 网 络 是 目前 最 并 通过 图形 将其 显示 。这 样 可 以有 效 提 高 预 报 资料 流 行也 是最 常用 的神 经 网 络 模 型 之 一 ， 人 工 神 经 网 的获取 速度 和 获 取 精 度 ， 并且 可 大 大 提 高 对 资 料 的 络模 型 的 自学 习能 力 强 ， 适应性好 ， 计算 的速度快。 存储 和处 理效 率 ， 从 而提高 降雨 径 流 的预报精 度 。 然 而如 何合 理 有 效 的 构 造 神 经 网络 模 型 ， 首 先 要 做 ３ ． １ 应用 Ｇ Ｉ Ｓ 获取流域综合信息 的就是 选择 合适 的 影 响 因子 。影 响降 雨 径 流 的 因素 降雨 径 流预 报 的 基 础 是 获 取 流 域 降雨 信 息 ， 只
摘
要： 降雨径流 的准确预测直接关系到该流域 人民生活的各个方 面 ， 因此为 了更好 的满足降 雨径 流预报 的需求 ， 需要 寻找高效 的预测手段来对降雨径流进行 预测 。从 Ｇ Ｉ Ｓ的降雨
径流预报方法 出发 ， 分析 了影响水文过程 的各方面 因素并 阐述 了对获得数 据信息 的预
处理方法 。提 出了以遗传算法为基础结合 Ｇ Ｉ Ｓ 技术 的神经 网络模 型 ， 这 种模 型的应用 有效提 高了信息预测 的精度和效率 。并且也介 绍了 Ｇ Ｉ Ｓ降雨径 流预报方法 ， 通过对降 雨信息 的处理 ， 有效提高了降雨 径流 预报模 型在计算 机数据 输入 时的精 度 ， 结合 Ｇ Ｉ Ｓ
最 早 的 关 于 降雨 径 流 的记 载 始 于 远 古 至 １ ４世 纪， 这些 记 载 主 要 是 记 录 了对 降 雨 、 径 流 现 象 的 观 测、 描述 。径 流理 论 的最 终 形 成追 溯 到 １ ５ 一ｌ ９世 纪 末， １ ６ ７ ４年 佩罗 提 出河 流 的年 径 流 量 只 是 降水 量 的
基于GIS的城市雨水分析模型的建立
／ 城 撬建设 ，
［ 文章编号］６２７４ （０８ ０— ０６０ １７—０５２０）５０８— ３
基 的 市 于Ｇ 城 雨 Ｉ Ｓ
●ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ寇殿 良 方
摘 要 ： 文 介 绍 了某 城 市 雨 本
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决 策 方 案 ， 助 决 策 者进 行 优 化 决 帮 策， 减少暴雨对 城市所造 成的损失 。 结 合 Ｇ Ｓ 城市 暴 雨雨 水管 网 Ｉ和 的特点 ， 用 ＧＳ 利 Ｉ 技术进行 城市暴 雨 雨水 管理 系统 的建设 是 当前 国 际城 市 雨 水 管 理 的 主要 方 向， 文 尝 试 本
情 况 下 暴 雨 所 造 成
型， 它可 以模拟完整的城市降雨径
流 过 程 ， 括 地 面 径 流 和排 水 系 统 包
的损失 和积水 淹没 范围， 并计算出最优
维普资讯
城 辘远设
积水 、 以及地 面积 水深 度 、 积水 等值
线 图、 淹没 区分析 等， 图 １ 如 。
将 整个流 域划 分为若 干个 子流 域 ， 别 给其 编号 ， 在 Ｇ Ｓ 供 的 分 并 Ｉ提 资料 下 建 立各 子流 域 的特 性 ， 计 来 算 其 汇 流 、 渗 、 水 、 没 等 过 入 排 淹 程 。具 体 的划分 规 则主 要采 用泰 森
多 边 行 法 ： 成 多边 形 的边 总 是 与 组
询、 统计 等 功能之 外 ， 主要针对 暴 雨
为此， 以地理 信 息 系 统 （ｅｇａｈ ｃ Ｇｏｒ ｐｉ Ｉｆ ｒａ ｉｎ Ｓｓ ｅ， 称 ＧＳ 为 ｎｏｍ ｔｏ ｙｔｍ 简 Ｉ） 基 础 ， 立 一个 合理 的暴 雨 地 理 信 建 息 系统 ， 分 析 不 同情 况下 暴 雨 所 来 造 成 的 损 失和 积 水 淹 没 范 围 ， 并得 出最 优 的 排水 决 策 方 案 ， 以帮 助 城 市 管 理 部 门进 行 优 化 决 策 ， 而 减 从
基于GIS的降雨径流预报方法分析
基于GIS 的降雨径流预报方法分析【摘要】降水径流的准确预测直接关系到该流域人民生活的各个方面，因此为了更好的满足降雨径流预报的需求，需要寻找高效的预测手段来对降雨径流进行预测。
本文从GIS 的降雨径流预报方法出发，分析了影响水文过程的各方面因素并阐述了对获得数据信息的预处理方法。
提出了以遗传算法为基础结合GIS 技术的神经网络模型，这种模型的应用有效的提高了信息预测的精度和效率。
并且本文中也介绍了GIS降雨径流预报方法，通过对降雨信息的处理，有效的提高了降雨径流预报模型在计算机数据输入时精度，结合GIS 空间分析方法，对降雨区域的降雨径流进行数值模拟，从而得到了降水区域的径流量与影响系数之间的关系。
【关键词】降雨径流；地理信息系统(GIS)；预报方法1. 引言GIS( Geographic In formation System)即地理信息系统，是在地理空间的基础上，以信息科学和系统工程的理论知识为根本，利用计算机管理和分析地理数据，从而提供管理、决策等所需信息的技术系统。
总而言之一句话，GIS是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统，是以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和使用的数据源，以计算机编程为平台的全球空间分析即时技术。
地理信息系统作为获取、存储、分析和管理地理空间数据的重要工具、技术和学科，近年来得到了广泛关注和迅猛发展。
最近的30 年内，地理信息技术取得了十分显著的发展，在国土管理、农林牧业、邮电通讯、公共设施管理、资源的调查、军事公安、环境的评估、城市规划、灾害的预测、交通运输、水利电力、统计、商业金融等几乎所有领域都得到了广泛的应用[1]。
2. 降雨径流的概述所谓降雨径流就是由降雨形成的径流，这些径流通过地表或者是地下水流入河道，并向流域出口断面汇集。
降雨径流会受到多种因素的制约，比若说是地形、地貌、植被、降水和土地的使用以及人类活动等，从这些种种因素我们可以看到径流的形成过程是非常复杂的。
基于GIS的城市暴雨积涝模拟教学实验项目设计
基于GIS的城市暴雨积涝模拟教学实验项目设计薛丰昌;黄敏敏;盛洁如【期刊名称】《测绘与空间地理信息》【年(卷),期】2015(000)008【摘要】结合城市暴雨内涝分析教学内容，设计了基于GIS结合SWMM暴雨管理模型仿真模拟城市暴雨溢流的实验项目，建立了试验示例。
试验项目形象直观地模拟暴雨排水管网溢流各个过程，真实精确地反映了城市暴雨溢流过程，能够较好地锻炼学生分析处理数据能力。
%In view of the importance of the drainage system in the city, facing the teaching content of urban rainstorm water logging in geography, this article design a experiment project of urban Drainage system overflow simulation which combined GIS software and SWMM, and with its visual and intuitionist advantages, the example reflected the process of urban drainage system overflow Simulation accurately, it can promote the capability for analyzing the data of students.【总页数】3页(P14-16)【作者】薛丰昌;黄敏敏;盛洁如【作者单位】江苏省数字测绘工程实践教育中心，江苏南京210044; 南京信息工程大学遥感学院，江苏南京210044;江苏省数字测绘工程实践教育中心，江苏南京210044; 南京信息工程大学遥感学院，江苏南京210044;江苏省数字测绘工程实践教育中心，江苏南京210044; 南京信息工程大学遥感学院，江苏南京210044【正文语种】中文【中图分类】P208【相关文献】1.城市小区域暴雨积涝模拟的参数率定研究 [J], 史潇;黄亮;彭杨;邱帅;陈昕2.基于GIS的南京市暴雨积涝预警系统研究 [J], 陈扬3.基于GIS技术的城市暴雨积涝数值模拟与可视化——以哈尔滨市道里区为例 [J], 陈鹏;张继权;严登华;蒋新宇;包玉龙4.基于GIS的子汇水区划分对城市积涝模拟的影响研究 [J], 邱帅;孙玮妍;乔雪;陈昕;刘凯5.城市暴雨积涝数值模拟技术方法 [J], 薛丰昌; 戈晓峰; 田娟; 闫研; 张嫣然因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ArcGIS的SWMM模型在海绵城市规划中的应用
基于ArcGIS的SWMM模型在海绵城市规划中的应用基于ArcGIS的SWMM模型在海绵城市规划中的应用随着城市化进程的加速，城市面临着越来越多的挑战，包括城市内不断扩张的道路、建筑、人口增加以及频发的极端气候事件。
这些因素使得城市面临水负荷、水资源供应和水环境问题。
为了解决这些问题，海绵城市概念被提出并逐渐在城市规划中得到推广应用。
海绵城市是一种具有良好透水性的城市设计理念，旨在模仿自然地表系统的水循环过程，实现雨水的收集、储存、调蓄、净化和利用。
它通过构建生态雨水系统、增加绿色基础设施和土地利用调整等方式，以减少城市的洪涝风险、改善城市环境和提高水资源的可持续利用率。
在海绵城市规划中，SWMM（Storm Water Management Model）模型是一种常用的工具，它是由美国环境保护局（EPA）开发的一套集水系统模拟软件。
SWMM模型可以对城市的排水系统进行模拟和分析，帮助规划者了解雨水径流、排水量、水质以及洪水风险等问题。
ArcGIS是一种常用的地理信息系统（GIS）软件，它具有强大的空间分析和模拟功能。
将SWMM模型与ArcGIS结合使用，可以在城市规划中提供更准确、全面和可视化的分析结果。
首先，基于ArcGIS的SWMM模型可以帮助规划者对城市雨水径流进行模拟和分析。
通过输入相关参数，如降雨事件、地表覆盖类型、雨水汇入点等，SWMM模型可以模拟出城市中的雨水径流过程，包括径流产生过程、径流扩散过程等。
利用ArcGIS的空间分析功能，可以将模拟结果以图表或地图形式展示，帮助规划者了解城市不同区域的径流状况，并根据需要进行问题分析和优化。
其次，基于ArcGIS的SWMM模型可以对城市排水系统进行模拟和分析。
城市的排水系统包括雨水收集、输送、储存和排放等环节，而这些环节的布局和设计对于海绵城市的建设至关重要。
SWMM模型可以帮助规划者模拟出不同方案下的城市排水系统运行情况，如主干管道流量、雨水汇水速率等，以评估系统的性能和优化方案。
基于ArcGis的排水管网水力模拟方法和应用
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基于ArcGis的排水管网水力模拟方法和应用
基于ArcGis的排水管网水力模拟方法和应用基于ArcGIS的排水管网水力模拟方法和应用摘要：随着城市化进程的不断加快，城市排水系统成为重要的基础设施之一。
对排水管网进行水力模拟有助于预测水力行为，指导规划设计和排水系统的维护管理。
本文基于ArcGIS平台，探讨了排水管网水力模拟的方法和应用，并介绍了相关案例。
1.引言排水管网是城市排水系统中的重要组成部分，用于收集、传输和处理雨水和废水。
水力模拟是通过数值模型来模拟排水管网中的水流行为，以评估其运行状况和改善方案。
ArcGIS作为一种功能强大的地理信息系统软件，提供了丰富的工具和功能，可用于排水管网水力模拟和分析。
2.基于ArcGIS的排水管网水力模拟方法2.1 数据准备水力模拟的第一步是准备相关数据。
首先需要获取管网的地理信息数据，如管道网络、排水口、水泵等。
借助ArcGIS的空间分析功能，可对这些数据进行整合和加工，以构建完整的模型。
2.2 模型建立与参数设定基于ArcGIS的排水管网水力模拟可以采用两种方法：基于物理模型和基于数学模型。
物理模型需要利用实验室试验或实际场地测试来进行参数校正，而数学模型则是通过建立一定的方程组来模拟水流行为。
在模型建立过程中，需要设定各个组件的物理属性参数，如管道长度、管径、材质等。
2.3 水流计算与仿真基于ArcGIS的水力模拟模型可以进行水流计算与仿真。
通过水动力学原理，结合基本方程和边界条件，模拟排水管网中的水流行为。
ArcGIS提供了相关工具和算法，可进行水力计算和仿真，并可可视化地呈现结果。
3.基于ArcGIS的排水管网水力模拟应用3.1 城市排水系统规划基于ArcGIS的水力模拟可为城市排水系统规划提供指导。
通过模拟预测，可以评估系统的水力性能，确定合适的管径和排放能力，优化排水布局，提高系统的抗洪能力。
3.2 系统维护与管理基于ArcGIS的水力模拟还可用于排水系统的维护和管理。
通过模拟预测，可以识别潜在的问题区域，并采取相应的维护措施。
基于GIS的城镇雨水利用研究
ｌ ８ ． ７ ０ ９ ． ３ ５ ２ ３ ４ ７ １ ＆９ ８ ５ ． １ ５ ８ ９ ７ ３ ． ４ ４ １ ３ ． ９ ３
１ ． ４降雨径流系数 文章所估算的雨水利用潜力是指降雨所产生的径流量。 根据（ 健 筑 与小区雨水利用工程技术规范｝ （ Ｇ Ｂ ５ ０ ４ ０ ０ － ２ ０ ０ ６ ） ￣ 中规定本研究采用的 各种 汇水面 的降雨径流 系数 见表 ３ 。 表 ３各 汇水 面降雨径流 系数
１ ． ２降雨量特 征分析
城镇建设用地， 包括居民区、 商业区、 学校、 医院、 企事业单位等 ； １ Ｖ 类， 生 态用地 ， 包 括花 园、 绿化带 、 公园、 植 物园等 ； Ｖ类 ， 水域， 包 括河流 、 人工 湖等 ； Ⅵ类， 道路 ， 包括公路 、 城镇街道、 广场等； Ⅶ类 ， 远景规划 ， 目前多 为裸露地 面 ； Ⅷ类 ， 其他用地 ， 包括 荒地和农 田等 。 把石板 滩镇 的规 划图转换 为 Ｇ Ｉ Ｓ的数据格 式 ，各类 型土地 利用分 布图如图 １ 所示 。利用 Ｇ Ｉ Ｓ 软件的空间分析功能得到各土地利用类型 的汇 水面面积 ， 结果 见表 ２ 。
图 １石板 滩镇各类汇 水面分布 图 表 ２各 类型汇水 面面积
汇 水面 类型 面积／ ｌ Ⅱ Ｉ ｌ 比例 ／ ％ Ｉ ０ ． ９ ８ Ｉ Ｉ ０ ． ４ ９ Ｉ Ｉ Ｉ １ ２ ３ Ⅳ ７ ０ ４ ７ ０ ． １ ８
关键 词 ： 雨 水利 用； Ｇ Ｉ Ｓ ； 雨 水收 集 潜 力
水是生命之源， 维系着社会和经济的发展。 但是随着经济的快速发 展和城市化进程的加快 ， 城镇开始出现降雨量增多 ， 降雨强度增大 ， 加 大了城 市排水 系统 的压 力 ， 城镇 内涝问题 日益 凸显 。与此 同时 ， 随着 城 镇人 口的增长 、 生活水平的提高和水环境污染问题的加剧 ， 许多城市面 临着水资源短缺的问题。对雨水进行收集利用是解决这些问题最直接、 最有效的途径。 雨水中的污染物质主要是大颗粒的无机污染物日 ， 易于净 化处理。同时， 雨水作为自然水体循环的重要参与者， 其资源化利用可 以加强雨水的土壤人渗能力 ， 提升地下水水位 ， 还可以提高城市排洪系 统的可靠性 ， 减少城市洪涝灾害的发生。因此 ， 雨水的资源化利用对城 镇 的可持续发展具 有非常重要 的意义 。 目前 ， 雨水 的收集利用 已成 为全球研究 的热点问题 。Ｅ ｒ ｗ ｉ ｎ 晰 究 了 来 自屋 面 、 庭 院和交 通流量较 少的道路 雨水 ， 结果 表明这 类雨水 的污染 较轻， 只需简单的好氧生物处理和紫外消毒就可使用。 Ｈ ａ ｎ ｄ ｉ 等分析了 赞 比亚 的雨 水水 质 ， 结果表 明雨水水 质较好 ， 不经 处理或 经简单 处理后 便可使用。 Ｅ ｎ ｅ ｄ ｉ ｖ ￣． ＠］ ｆ ｉ ： 了巴西东南部 １ ９ ５ 个城镇的雨水收集潜力， 结 果表明雨水收集利用平均可节约 ４ １ ％的市政用水量。雨水利用工程是 多途径 、 多层次的系统工程 ， 与当地多种地理信息因素密切相关， 例如 降雨量、 下垫面睛况、 土地利用状况等。必须全面的考虑相关因素， 才能 做出合理的规划。 其中最重要的因素是城市雨水降雨量及其可利用量 ， 研究雨 水的利用 潜力是 开展城市 雨水 资源化利用 的基础 。本研究 以成 都市 石板 滩 镇为 研究 对象 ， 以Ｇ Ｉ Ｓ （ Ｇ ｅ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ） 为 分析平台充分发挥 Ｇ Ｉ Ｓ 的空间数据的分析和处理功能 ，对多个因素进 行全面分析 ， 对该区域雨水利用潜力进行计算 ， 并结合各汇水面特点制 定合理的雨水利用方案。 １城镇雨水收集利用潜力估算 １ ． １研究 区概况 与数据来源 成都市位于我国西南部 ， 由平原和部分台地构成。 成都市属于亚热 带湿 润季风 气候 ， 气候 温和 ， 四季分 明 ， 无 霜期长 ， 雨量充 沛 、 日照较少 。 石板滩镇位于成都市新都区的东部中心， 是成都市市级重点镇 ， 属于工 业 型城镇 。 用地规 模 ５ ． ２ ３ 平方 公里 ， 人口４ 万人 。 本研究所 需的降雨 资 料从 成都市 气象局 网站得 到 ， 土地利用 规划 图从 《 成都市 新都 区区域 总 体 规划》 （ ２ ０ ０ ７ — ２ ０ ２ ０ ） 中得到 。
基于gis预处理的市政雨水管网系统swmm快速构建方法
较高、难以推广的问题，提出基于地理信息系统(GIS)预处理的SWMM模型快速构建方法。该法首先
利用GIS实现雨水管网空间结构的合理性检查、子排水区的自动划分和特征信息的准确提取，再将信息
直接输入模型，.inp文件构建SWMM模型。案例模拟结果表明，该方法合理可靠，息系统 SWMM 快速构建
中图分类号:TU992
文献标识码：A
文章编号：1002-8471(2019)11-0131-04
DOI： 10.13789/ki.wwel964.2019.11.028
Rapid construction of SWMM model for municipal storm sewer system based on GIS preprocessing
排水管网SWMM模型极其复杂而繁琐。虽然有研 究表明对SWMM进行针对性的二次开发可以简化
建模过程，但这需要一定的专业知识和编程能力，对
设计人员技术要求较高，不易推广。而GIS具有强
大的空间分析能力和完善的数据管理功能，有望在
SWMM和现状管网资料之间架起一座桥梁，使 SWMM模型的创建过程便捷化、高效化⑵。因此，
131
第45卷第11期2019年
w
给水排水
WATER & WASTEWATER ENGINEERING
Vol. 45 No.ll 2019
件无法直接读取现状管网水力计算所必需的信息
道路名称等可作为属性信息酌情添加，数据处理好
（断面尺寸、敷设坡度和管道长度等），再加上后期频 繁的改造和错综复杂的私拉乱接，构建可靠的城市
Keywords: Municipal storm sewer system； GIS； SWMM； Rapid construction
基于GIS的城市雨水径流模拟
基于GIS的城市雨水径流模拟
张海平;郝彩侠;杨国丽;王雪峰
【期刊名称】《河北建筑工程学院学报》
【年(卷),期】2009(027)003
【摘要】城市化改变了下垫面条件,对城市环境内的天然水循环过程产生了多种影响,特别是城市雨洪问题,很好的认识并预测此类灾害具有重要的意义.将雨洪管理模型(SWMM)与GIS平台结合起来,利用GIS的数据管理及信息展示功能为SWMM 模拟提供数据输入并直观表现模拟结果,结论可为市政雨水管网的设计及城市雨洪控制提供参考.
【总页数】4页(P42-45)
【作者】张海平;郝彩侠;杨国丽;王雪峰
【作者单位】河北建筑工程学院城市建设系;河北建筑工程学院城市建设系;河北建筑工程学院城市建设系;河北建筑工程学院城市建设系
【正文语种】中文
【中图分类】TU992
【相关文献】
1.基于GIS的城市雨水分析模型的建立 [J], 寇殿良;方正
2.基于GIS技术和"汇水小区"理念的城市雨水景观规划设计 [J], 于东飞;乔木;王云中;刘宝宝
3.基于GI措施的城市雨水管理模型评析 [J], 付恒阳;李榜晏;符锦
4.基于GIS(地理信息系统)的SWMM模型在城市雨水管网优化改造中的应用研究
[J], 肖国军;张瑞峰;杨高伟
5.基于GIS的乌江流域地表径流模拟研究 [J], 唐从国;刘丛强
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观表现模拟结果, 结论可为市政雨水管网的设计及城市雨洪控制提供参考. 关键 词 G I ;S W M M ;城 市雨洪 ; 模拟 S
中图分 类号 TU 2
O
引
言
叮 峨 |
D 一
排水方向不 同为独立排水路线 , 所 以在交叉 口处分别数字化 3 个端
点. 图2 排水 路线 的连接 处 理
3.2.2
汇水 区划分
汇水区划分基于数字高程模型 (D i tal Elevati M odel, 缩写 D E M )数据实现, D E M 主要是描述 gi on 区域地貌形态的空间分布 , 它在测绘 水文 气象 通讯 气象 军事等领域有着广泛的应用 , 特别是在水 文分析领域通过 D E M 可以提取大量的地表形态信息, 基于 D E M 提取流域的水文特征也发展 了多种比 较成熟的算法侧川. 利用 目前 G I 领域中基于 D E M 的水文特征提取算法的成果 , 通过对街区 内部 D E M 分块计算流 S 向, 得到汇人各段排水路线的汇水 面积, 并考虑排水路线的链接情况 , 从而获得各段排水路线的服务面
整 的城市 降雨 径流过 程 , 包括地 面径 流 和排水 系统 中 的水 流 雨洪 的 调蓄 处 理 过程 . 模 型输 出可 以显示 系统 内和受 纳水 体 中各点 的水 流和水 质状 况仁. 3二 S w M M 由 4 个计 算模 块 和 1 个服 务模 块组成 .4 个计 算模 块 分别 为径 流模块 , 输送 模 块 , 扩 充输 送 模块 和储 存/ 处理模 块 ,通 过计 算模 块 的运行 .S W M M 可 以对地 面 径 流 , 排 水 管 网 以 及污 水处 理 单 元 等
基于 G I 的城市雨水径流模拟 S
张海平 郝彩侠 杨 国丽 王 雪峰
河北建筑工程学院城市建设系
摘
要
城 市化 改 变 了下垫 面 条件 , 对城 市环境 内的 天然水循 环过 程 产生 了多种 影 响 , 特 别是
城 市雨 洪 问题 , 很 好 的认 识 并预 测 此 类 灾 害 具有 重要 的 意 义. 将 雨 洪 管 理 模 型 ( W M M ) 与 S
线 是 否具有 同一 个端 点.在 排水路 线 没有连 通 的情况 下 , 即使在 空间 上 两条排 水路 线 的端点 重合 路 交 叉 口处 A B 段 为上 下游 排 水路 线 , 而 C D 段
A 戒 一一
心 宁 A# c 0 D % ∃
3.1.2
属性信息的整理
另外 一类重 要 的信息 是和 图形信 息相 关 的属性信 息 .属 性信 息 有 多种 , 部分 信 息在 C A D 中是 图形
的一 部分 , 例 如长度 , 面积 , 空 间坐标 等 , 这 些属 性信 息在 道 路 图形 导人 的 过程 被 一 同导 入 , 但 是需 要 注 意 导入 时属性 存放 的位 置应该 与数 据库 设计 的字段 相 一致 .还 有部 分 属性 信 息 是 图形 标 注或 文 字注 释
和 汇水 区.
G I 数据库读取数据 S 据
匕 匣亘}∀
{
写 模拟输出文件 件
3. 1
排 水 系统 的数据 整理 及录 入 在 S W M M 中将排 水 系统 按 照 空 间特 征及
工作 特 点 分 成 了 点和 点 之 间的链 接 两 类 对象 , 创 门 同组 成 了排 水 网络. 针对每 类对 象 , 按 照 共
渠数据采集时的数字化方向, 数字化在导入道路和管渠 中心线数据后以该数据为底图利用 G I 的编辑 S
功 能完 成 的.
另一项在分析 中需要的排水路线特性是其连接性 , 由于路 面和 管渠组成了树状雨水系统 , 各段排水路线的上下游关系明确 , 据此可 以分析出某段排水路线所服务的上游汇水 区域.为了在排水路线 中 定义各段排水路线的连接情况, 在数字化的时候, 要 区分两段排水路
随 着计 算机技 术 的发展 , 在城 市水 文 研究 方 面形成 了很 多 模 拟模 型 , 特 别 是 近 年 来 G I 技 术 的 发 S
展很 快 ,将 城 区 流域模 型与 G I 集成 得到 了广 泛 的应 用 , 是 一 个潜力 巨大 的 研究 领域 . 基 于 G I 的城 市 S S 雨洪模 型 的特点 是模 型 可以借 助 G I 强大 的空间 数据 库 管理 功能 及 图形 表现 功 能 , 以及 许多 的空 间分 S 析 工具 , 使模 型 的数据 采集 更为 精确 ,数 据输 人 实现 自动化 , 管理 和 调用方 便 , 同时 使模 型成 果 的表现 更 为直 观 明 了 , 扩展 了模 型的 图形界 面功 能.本 文采用 了城 市 雨洪 管理模 型 ( W M M )结 合 G I 技术 , 通过 S S 对城 市 中雨水 管 网的工作 情况进 行模 拟 , 为雨 水管 网的设 计 和管理 提供 参考.
的方式 , 将这 些信 息导 入 到数据库 中多数需 要采 用手 工输人 的方 式 , 因为这些 信息 与 图形不相 关联 . 但 是 对部 分靠 近 图形 的标 注或 注释 , 例如标 注在 检查 井旁边 的 井标号 , 可 以在井 点周 围设 置一个 搜
索 范 围 , 在 该 范 围内的 文字信息 将被 读取 并记 录到数 据 库相 应 的字 段 , 可 以节 省 大 量人 力 时 间 , 但 是 也 存在 范 围设置 不 合理 ,读 取错 误 的缺 陷 , 对此 类方 法 的数据 结 果应 仔 细检 查 .根 据情 况 部 分数 据 还可 能
第 27 卷 第 3 期 2 009 年 9 月
河 北 建 筑 工 程 学 院 学 报 JO UR NA L O H BE I INSTITU TE OF AR CH ITECT UR E A N D C IVIL EN G IN EERING F E
V ol.27 N o.3 S ep . 20 09
需要 在导 人 的基础 上二 次开 发从 而获 得难 以通过 以上 方 法 获得信 息 , 例 如 汇水 区 域 的特 征 宽度 就需 要
通 过二 次计算 获得 .
3. 2 汇 水 区的数 据 整理及 录入
汇 水 区是城 市雨 洪模 拟 的重要 组 成部分 , 汇水 区 的大小及 形状 直接 影响到 了产流和 汇流 过程 , 从而 对整 个径 流过程 产生 影 响 , 所 以合 理 的划分 汇水 面积并 获取 相关数 据将 提高模 拟成 果 的准确 度. 3.2. 1 排 水路 线 在城 市雨 水 系统 中有路 面及 雨 水管 渠两 个主要 的组 成 邵分 .路 面 承担 着 汇集 两 侧街 区 内地 面径 流 的作用 , 同 时也是 雨 水管线 定线 的基 础 , 而且在 没有铺 设雨 水 管渠 的路段 路面本 身也 承担 着汇 集和 输送
图1
模拟 过程
模拟需要设计 了其 属性数 据的组成.例 如渠道 (condui 的属性包 括 了名 称(n m e), 上游节点 (i et o a l n node), 下游节点 (outl node), 截面(shape), 水头损失系数 (1 eoeff ei et 055 i ent)等.管渠的原始数据来源主 要为 C A D 文件 , 在 C A D 文件中提取信息可以根据信息的类型和保存方式采用多种途径.
3.1. 1 图形信 息 的整理 对 于图形 信息 可 以利用 C A D 与 G I 间 的数 据导 人 功能 将 C A D 图形 中 的矢 量 数据 导 入 到 G I 中 S S
形成矢量文件.在 C A D 图绘制的过程中, 部分图形不符合导人后的数据要求 , 例如一段完整 的管线在
C A D 如 果是 由两 条线段 连接 而成 的话 , 那么 在导 入 后 就在 矢 量 图层 形 成两 段 独 立 的管 线 , 针 对类 似 的 问题 , 可 以在 C A D 文件 中对 其修改 或在 导人 后利 用 G I 的编辑 功能 修改 . S
我 国城 市化发 展速 度 十分迅 猛 , 随着市 区面 积的扩 大 ,大 量 的路 面铺设及 各类 建 筑物 的 建设 导致 了
城 区内不透 水 面积增 加 , 降雨难 以人 渗 ,进 而导致短 期 内地 表 径流加 大 , 如 遇 到 稀 遇降 雨 易 导 致发 生 内 涝 或洪 灾 , 对 城 市 中密集 的人 口与财 产将造 成严 重 的损 失.另 外 , 许 多城 市 的 陈 旧 的排 水 系 统 和落 后 的 管理 体 制 , 也 是造成 城 市雨洪 灾 害的潜 在的 因素. 面对 这样 复 杂 而庞 大 的 系统 , 传 统 的 管理 及 分 析 方 法 难 以实现 准确 的雨 洪预 测和最 优化 的管理 措施 .
的研 究领 域. 目前 G IS 已经 向组 件化 (C o r po nen t G IS ) 网络 化 (W eb G 15 ) 3D G IS 等 方 向发展 ! . n 2, 1.2 SW M M 模型
S W M M 是美 国环 保局 为解决 日益 严重 的城 市 排 水 问题 而 推 出 的 暴 雨径 流 管 理 模 型 , 可 以对 单 场 暴 雨或 者连续 降雨 而 产生 的暴雨 径流进 行动 态模 拟 , SW M M 是一 个 综合 性 的数 学 模 型 , 它 可 以模 拟 完
3 数据的获取与处理
在 SW M M 模型中使用多种类型的对象来 模拟集水区域及其输 送网络 , 主要分为了可以 绘制在地 图中的实体对象和非实体对象 , 实体 数据如汇水 区, 管网 , 泵站等, 非实体对象例如 气候 , 含水层, 控制参数, 污染物等.其 中实体对
可通 过 G I 分析 并 获取 数 据 , 主要 为 排 水 系统 S
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