基于SWMM的雨水调蓄池容积研究

基于SWMM的雨水调蓄池容积研究

邵泽岩;冯燕

【摘要】Rainwater storage pool is an important measure for urban inland inundation prevention and treat﹣ment, therefore, the confirmation of its effective volume plays significant role in the engineering design. Take a city in Yunnan province as example, the results of effective volumes calculated by two different methods: tradi﹣tional formula mthod and SWMM software simulation, were compared and analyzed, it was indicated that, under the low recurrence interval, the calculated value by formula method was superior to that calculated by software simulation;however, under high recurrence interval, the results was on the contrary.%雨水调蓄池作为城市内涝防治的一种重要措施,其有效容积的确定在设计过程中极为重要.以云南省某市为例,采用传统公式法计算与SWMM软件模拟2种方法得到调蓄池有效容积,对2种方法的结果进行比较分析,结果表明在低重现期下公式法计算值要大于软件模拟值,而在高重现期下软件模拟值将大于公式计算值.

【期刊名称】《工业用水与废水》

【年(卷),期】2017(048)004

【总页数】4页(P47-50)

【关键词】雨水调蓄池;SWMM;有效容积

【作者】邵泽岩;冯燕

【作者单位】昆明理工大学建筑工程学院, 昆明 650000;昆明理工大学建筑工程

学院, 昆明 650000

【正文语种】中文

【中图分类】TU992.24

雨水调蓄池作为城市内涝防治的一种传统方式，是一种有效削减暴雨产生的地面径流量以及径流峰值的措施［1］。随着经济的发展，城市内土地资源使用情况越来越紧张，而雨水调蓄池本身是一种占地面积较大的控制雨水径流的措施，所以对于雨水调蓄池有效容积的合理设计有利于提高在当下“寸土寸金”的城市内土地利用的合理性。雨水调蓄池作为一种雨水收集设施，本身占地面积大，多建造在广场、绿地、停车场等公共区域的下方，主要作用是在暴雨来临时，将超出管网承载能力的部分高峰流量暂时收集储存起来，当管网内流量下降后再将储存起来的雨水慢慢排除，从而达到削减雨峰流量的目的。

针对雨水调蓄池有效容积确定，李尔等［2］以昆明市主城区东南片区排水系统为例，通过连续时序降雨量法计算了相应调蓄池容积并对雨水调蓄池的效益进行分析，得出连续时序降雨量法确定的雨水调蓄池有效容积要优于传统计算方法得到的结果。程江等［3］通过研究发现，不同设计方法或标准的选取会直接影响雨水调蓄池的实际效益。

SWMM（Storm Water Management Model）软件是美国环保署开发的用来模拟城市雨洪过程及污染物变化的综合数学模型软件，它能够根据CAD图纸，GIS

信息等构建相应地区的雨水管网数学模型，通过输入降雨时间序列来模拟设计重现期暴雨情景或者实测降雨情景下管网的运行情况［4］。

由于雨水调蓄池体积较大，且拆除改造较难，因此在设计雨水调蓄池的时候，确定它的有效容积就变得十分重要。本文主要通过对云南省某市建立SWMM模型，

使用软件模拟的方法来确定调蓄池容积，将其与规范中公式法计算出来的有效容积进行比较，为今后工程中设计雨水调蓄池提供借鉴。

使用传统公式法来计算雨水调蓄池容积的方法有许多，如美国、英国在计算雨水调蓄池有效容积时采用的是调蓄时间法［5-6］，而日本在雨水调蓄池计算上用的则是面积负荷法。近年来，我国许多的调蓄池设计中多采用的是GB 50014—2006《室外排水设计规范（2011年版）》中提出的雨水调蓄池有效容积计算公式，该公式属于脱过系数法。

式中：V——调蓄池有效容积，m3；

α——脱过系数，取值为调蓄池下游设计流量和上游设计流量之比；

Q——调蓄池上游设计流量，m3／min；

b、n——暴雨强度公式参数；

t——降雨历时，min。

参考相关文献［7］，在SWMM软件中可以通过软件的模拟来实现对雨水调蓄池有效容积的确定。具体的操作是首先在需要设置雨水调蓄池的位置添加调蓄池模块，通过孔口与之相连，将雨水调蓄池的容积设置成足够大（在设计暴雨情景下不会发生溢流情况），这样由于降雨量随时间会出现一个最大值，如图1所示相对应模

拟过程中雨水调蓄池的容积也会出现一个最大值，该最大值即为雨水调蓄池的模拟值。

现状管网的设计重现期P为1 a，由于研究区域周围河流较多，雨水排出的方式为就近排入自然水体。现对研究区域的现状管网进行4种设计降雨重现期（P＝3、5、10、20 a）下的降雨情况模拟。

根据研究区域的现状管网资料对区域内的管网系统进行概化，根据概化结果建立SWMM模型。研究区域共89.54 hm2，其中不渗透面积54 hm2，占总面积的60.3%，渗透面积35.54 hm2，占总面积的39.7%。SWMM软件的建模工作首

先需要将研究区域图纸进行概化，将整个研究区域划分为75个子汇水面积，共计节点54个，排水管渠54段，研究区域东、南、北3个方面均与天然河道相邻，雨水就近排入自然水体，共计排出口4个。管网概化后构建的SWMM模型平面如图2所示，图中3个圆圈自左向右分别表示调蓄池1、2、3号。根据当地最新的暴雨强度公式生成多种重现期下的芝加哥雨型，作为研究过程中使用的设计暴雨情景，生成后的多种重现期下的设计暴雨情景如图3所示。

以1号雨水调蓄池为例，其在3 a重现期下的计算过程和参数取值分别如表1、表2所示。

将相关参数代入到公式（1）中，计算得到重现期P为3 a时，1号雨水调蓄池有效容积为413 m3。

其他调蓄池及其他重现期下的计算过程类似，不再列出。计算结果如下：

（1）P＝3 a时，2号雨水调蓄池的有效容积计算值为473 m3，3号雨水调蓄池的有效容积计算值为545 m3。

（2）P＝5 a时，1号雨水调蓄池的有效容积计算值为676 m3，2号雨水调蓄池的有效容积计算值为775 m3，3号雨水调蓄池的有效容积计算值为843 m3。（3）P＝10 a时，1号雨水调蓄池的有效容积计算值为1 060 m3，2号雨水调蓄池的有效容积计算值为1 221 m3，3号雨水调蓄池的有效容积计算值为1 430 m3。

（4）P＝20 a时，1号雨水调蓄池的有效容积计算值为1 447 m3，2号雨水调蓄池的有效容积计算值为1 696 m3，3号雨水调蓄池的有效容积计算值为1 996 m3。

经过多种重现期下的SWMM模拟，结果如下：

（1）P＝3 a时，1号雨水调蓄池有效容积为321 m3，2号雨水调蓄池有效容积为400 m3，3号雨水调蓄池有效容积为467 m3。