SWMM模型中参数率定及局部灵敏度分析
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关键词 ： ＳＷＭＭ； 扰动分析法； 水文参数 ； 水质参数 中图 分类 号 ：ＴＵ９９１．２４ 文献标 志 码 ：Ａ 文章 编号 ：１６７３—９３５３（２０１６）０３—００２１—０４ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—９３５３．２０１６．０３．００ ４
Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐａｒｔｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐａｒａｍ ｅｔｅｒｓ ｉｎ ＳＷ Ｍ Ｍ
Ｇｕａｎ Ｙｉｈｏｎｇ， Ｌｖ Ｍｏｕ， Ｗ ａｎｇ Ｙｅ， Ｙａｎｇ Ｔｉｎｇｔｉｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｎｇｄａｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，
Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０３３，Ｃｈｉｎａ）
本研 究 中利 用 ＳＷＭＭ 软 件对 胶 州 市 新 城 区雨 水 管 网建 立模 型 ，模 型 的可 靠 性 主要 取 决 于模 型 参 数 的 取值 ，为便于模型参数 的率定 ，选 取需要率定 的参 数 ，采用扰动分析法进行局部敏感性分析，其余参数 均根据研究区实际情况 的资料进行输入 ，从而使参
摘 要 ： 选择胶州市新城 区作为研究对象，建立 了雨水管网ＳＷＭＭ模型 ，采用 ３场实际测量 降雨 来进行 模拟 ，利 用扰 动 分析 法对 水 文 和 水 质模 块进 行 参 数 灵敏 度 分析 。结 果表 明 ：在 水 文 方 面，对 ＳＷＭＭ模型峰值流量最敏感的参数依 次是 Ｎ—ｉｍｐｅｒｖ（不透水区曼宁 系数 ），Ｄｅｓ．ｉｍｐｅｒｖ（不透 水 区 洼地 蓄 水深度 ）和 Ｄｅｓ－ｐｅｒｖ（透 水 区洼地 蓄水 深度 ）；在 水质 方 面 ，对 于污 染物积 累模 块 ，排 放 １：２ 排放 ＣＯＤ峰值 浓度最敏 感的参数依次是道路最 大累积量、道路速率常数 、屋 面最大 累积量和屋 面 速 率 常数 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｎｅｗ ｔｏｗｎ ｏｆ Ｊｉａｏｚｈｏｕ Ｃｉｔｙ ａｓ ａ ｓｔｕｄｙ ｃａｓｅ。ｔｈｅ ＳＷ ＭＭ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｒａｉｎｗａｔｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｑｕａ ｌｉｔｙ ｍｏｄｕｌｅｓ ｉｎ ＳＷ ＭＭ ｗａｓ ｅｖａ ｌｕａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｒａｉｎｆａｌｌｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔ ｈ ｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｓｃｅｎｄｉｎｇ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｔｏ ｐｅａｋ ｆ ｌｏｗ ｗａｓ Ｎ—ｉｍｐｅｒｖ，Ｄｅｓ—ｉｍｐｅｒｖ ａｎｄ Ｄｅｓ－ｐｅｒｖ ｉｎ ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ． Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ， ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｒｏａｄ ｃｕｍｕｌａｎｔ，ｒａｔｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｏｆ ｒｏａｄ，ｔｈｅ ｍａ ｘ ｉｍｕｍ ｃｕｍｕｌａｎｔ ｏｆ ｒｏｏｆ ａｎｄ ｒａｔｅ ｃｏｎｓｔａ ｎ ｔ ｏｆ ｒｏｏｆ ｈａｄ ｈｉｇｈｅｒ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｉｅｓ ｔｏ ＣＯＤ ｐｅａｋ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｐｏｌｌｕｔａｎｔ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ．
图 １ 研 究 区域 概 化 模 型 Ｆｉｇ．１ Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ ｍｏｄｅｌ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ
１．２ 模型 参数 本 研究 采用 Ｈｏｒｔｏｎ模 式 ，污染 物 积 累 和 冲刷 采
用指 数 函 数模 拟 。 每个 子 流域 面积 、坡 度 、宽 度 、不 可渗地 面 百分 比等模 型参 数通 过 ＧＩＳ资料和 现场 调 查确 定 ；排 水管 道 管 径 、埋 深 、长 度 等 管 网数 据 可 从 城市 排水 资料 与管 道 工 程施 工 图 中获 取 ；检验 冲刷 模 型相 关参 数 ，以参 考 ＳＷＭＭ 用 户 手 册 及 相 关 文 献报 道为 主 ，并 经 多次试 算调 整确 定 。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ＳＷＭＭ ； ｄｉｓｔｕｒｂａ ｎ ｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ； ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｐａ ｒａｍｅｔｅｒｓ； ｗａｔｅｒ ｑｕａ ｌｉｔｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
目前 ，ＳＷＭＭ 模 型被 广泛 应 用 于城 市 地表 径 流 污染 研究 和城 市 排水 管 网的规 划 、设计 与 分 析 【１－２］０
数 敏 感性 分析 结果 能够更 加有 效地 指导模 型Leabharlann Baidu数 的 标 准 ，该研 究结 果 可 为城 市 雨 水 管 网建 立 模 型 及选 择 模 型参数 提供 理论 依 据和技 术支 撑 。
１ 管网模 型构 建
１．１ 研究 区域 概况 胶州市位于山东半岛西南隅 ，地处东经 １１９。３７
第 １Ｏ卷 第 ３期 ２０１６年 ６月
供 水 技 术
Ｗ ＡＴＥＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖ０１．１Ｏ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２０１６
ＳＷＭＭ模 型 中参数 率定及局部灵敏 度分析
官奕宏 ， 吕 谋 ， 王 烨 ， 杨婷婷
（青 岛理 工大学 环境 与市政 工程 学院 ，山 东 青岛 ２６６０３３）
至 １２６。１２ 、北 纬 ３６。至 ３６。３０ ，属东 亚季 风大 陆性气
基 金 项 目 ：国家 自然 科 学 基 金 项 目（５１４７８２３０）
· ２１ ·
第 １０卷 第 ３期
供 水 技 术
２０１６年 ６月
候 。胶 州 市新 城 区北至扬 州 路 ，南 至香 港路 ，西 至杭 州路 ，东 至胶黄 铁路 ，排水 体 制为雨 污分 流 。本研 究 选取 部 分 新城 区 ，总 面 积 为 ３０５．２ ｈａ。结 合该 区域 的雨水 系统 调查 结果 和 ＳＷＭＭ 模 型 的应用 要 求 ，对 研 究 区域进 行概 化 ，共 划 分 子 汇 水 区 ５６个 、雨 水 管 段 ８３条 、检查 井 节 点 ８６个 、末端 排 放 口 ３个 ，研 究 模 型 如 图 １所示 。
Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐａｒｔｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐａｒａｍ ｅｔｅｒｓ ｉｎ ＳＷ Ｍ Ｍ
Ｇｕａｎ Ｙｉｈｏｎｇ， Ｌｖ Ｍｏｕ， Ｗ ａｎｇ Ｙｅ， Ｙａｎｇ Ｔｉｎｇｔｉｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｎｇｄａｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，
Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０３３，Ｃｈｉｎａ）
本研 究 中利 用 ＳＷＭＭ 软 件对 胶 州 市 新 城 区雨 水 管 网建 立模 型 ，模 型 的可 靠 性 主要 取 决 于模 型 参 数 的 取值 ，为便于模型参数 的率定 ，选 取需要率定 的参 数 ，采用扰动分析法进行局部敏感性分析，其余参数 均根据研究区实际情况 的资料进行输入 ，从而使参
摘 要 ： 选择胶州市新城 区作为研究对象，建立 了雨水管网ＳＷＭＭ模型 ，采用 ３场实际测量 降雨 来进行 模拟 ，利 用扰 动 分析 法对 水 文 和 水 质模 块进 行 参 数 灵敏 度 分析 。结 果表 明 ：在 水 文 方 面，对 ＳＷＭＭ模型峰值流量最敏感的参数依 次是 Ｎ—ｉｍｐｅｒｖ（不透水区曼宁 系数 ），Ｄｅｓ．ｉｍｐｅｒｖ（不透 水 区 洼地 蓄 水深度 ）和 Ｄｅｓ－ｐｅｒｖ（透 水 区洼地 蓄水 深度 ）；在 水质 方 面 ，对 于污 染物积 累模 块 ，排 放 １：２ 排放 ＣＯＤ峰值 浓度最敏 感的参数依次是道路最 大累积量、道路速率常数 、屋 面最大 累积量和屋 面 速 率 常数 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｎｅｗ ｔｏｗｎ ｏｆ Ｊｉａｏｚｈｏｕ Ｃｉｔｙ ａｓ ａ ｓｔｕｄｙ ｃａｓｅ。ｔｈｅ ＳＷ ＭＭ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｒａｉｎｗａｔｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｑｕａ ｌｉｔｙ ｍｏｄｕｌｅｓ ｉｎ ＳＷ ＭＭ ｗａｓ ｅｖａ ｌｕａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｒｅｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｒａｉｎｆａｌｌｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ． Ｔ ｈ ｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｓｃｅｎｄｉｎｇ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｔｏ ｐｅａｋ ｆ ｌｏｗ ｗａｓ Ｎ—ｉｍｐｅｒｖ，Ｄｅｓ—ｉｍｐｅｒｖ ａｎｄ Ｄｅｓ－ｐｅｒｖ ｉｎ ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ． Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ， ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｒｏａｄ ｃｕｍｕｌａｎｔ，ｒａｔｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｏｆ ｒｏａｄ，ｔｈｅ ｍａ ｘ ｉｍｕｍ ｃｕｍｕｌａｎｔ ｏｆ ｒｏｏｆ ａｎｄ ｒａｔｅ ｃｏｎｓｔａ ｎ ｔ ｏｆ ｒｏｏｆ ｈａｄ ｈｉｇｈｅｒ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｉｅｓ ｔｏ ＣＯＤ ｐｅａｋ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｐｏｌｌｕｔａｎｔ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ．
图 １ 研 究 区域 概 化 模 型 Ｆｉｇ．１ Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ ｍｏｄｅｌ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ
１．２ 模型 参数 本 研究 采用 Ｈｏｒｔｏｎ模 式 ，污染 物 积 累 和 冲刷 采
用指 数 函 数模 拟 。 每个 子 流域 面积 、坡 度 、宽 度 、不 可渗地 面 百分 比等模 型参 数通 过 ＧＩＳ资料和 现场 调 查确 定 ；排 水管 道 管 径 、埋 深 、长 度 等 管 网数 据 可 从 城市 排水 资料 与管 道 工 程施 工 图 中获 取 ；检验 冲刷 模 型相 关参 数 ，以参 考 ＳＷＭＭ 用 户 手 册 及 相 关 文 献报 道为 主 ，并 经 多次试 算调 整确 定 。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ＳＷＭＭ ； ｄｉｓｔｕｒｂａ ｎ ｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ； ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｐａ ｒａｍｅｔｅｒｓ； ｗａｔｅｒ ｑｕａ ｌｉｔｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
目前 ，ＳＷＭＭ 模 型被 广泛 应 用 于城 市 地表 径 流 污染 研究 和城 市 排水 管 网的规 划 、设计 与 分 析 【１－２］０
数 敏 感性 分析 结果 能够更 加有 效地 指导模 型Leabharlann Baidu数 的 标 准 ，该研 究结 果 可 为城 市 雨 水 管 网建 立 模 型 及选 择 模 型参数 提供 理论 依 据和技 术支 撑 。
１ 管网模 型构 建
１．１ 研究 区域 概况 胶州市位于山东半岛西南隅 ，地处东经 １１９。３７
第 １Ｏ卷 第 ３期 ２０１６年 ６月
供 水 技 术
Ｗ ＡＴＥＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖ０１．１Ｏ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２０１６
ＳＷＭＭ模 型 中参数 率定及局部灵敏 度分析
官奕宏 ， 吕 谋 ， 王 烨 ， 杨婷婷
（青 岛理 工大学 环境 与市政 工程 学院 ，山 东 青岛 ２６６０３３）
至 １２６。１２ 、北 纬 ３６。至 ３６。３０ ，属东 亚季 风大 陆性气
基 金 项 目 ：国家 自然 科 学 基 金 项 目（５１４７８２３０）
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第 １０卷 第 ３期
供 水 技 术
２０１６年 ６月
候 。胶 州 市新 城 区北至扬 州 路 ，南 至香 港路 ，西 至杭 州路 ，东 至胶黄 铁路 ，排水 体 制为雨 污分 流 。本研 究 选取 部 分 新城 区 ，总 面 积 为 ３０５．２ ｈａ。结 合该 区域 的雨水 系统 调查 结果 和 ＳＷＭＭ 模 型 的应用 要 求 ，对 研 究 区域进 行概 化 ，共 划 分 子 汇 水 区 ５６个 、雨 水 管 段 ８３条 、检查 井 节 点 ８６个 、末端 排 放 口 ３个 ，研 究 模 型 如 图 １所示 。