1.SWMM型介模暴雨洪绍水管模理型SWM最M早于1791年由国环境美护局保PEA(EvinrnoemntlPaoretctinAoencgy)发开SWMM。是一基于个动力学水降雨–径的流拟模模型它，一是内容相当个广的泛市城暴径雨水流、量水质模拟预报和型模既，以用可于城场次市洪水究也研以用可长于连期模拟，续可以也任一时对每一刻个子水区汇产生流的水量和水径质，括包速流径流深、、每管个和管道渠水的质情况行模拟[进]7。模自型开以来，发在界范世内围广泛被应的用于市城区暴雨地洪、水流合式管、污道管水道以其及排水系统它的划和规计设1.1.。型结模S构WMM型由模若干“块组”，成主包括要5个计算模块(径模块、流送模输块扩、输送展模、块蓄调处理/块模、纳受水体块)和模6个服务块(执模模行块、雨降块模温度模块、图、模块表统、计块模合并模、)。块在际实应中用上以块可以模同应用时也可以根，据需选要取中的其几个用应。个每模相互联块系具备各自又立的功能独，时同计算其果又结存放在被存设备储中供他模块其用[调]8各，块模间之关的系构如结图1所。示.12.模型原理WSM是M一个综合的性数学模，可型以模拟城降雨市径过程的流各个面，方包括地表径流和排系统水中水流、的洪雨调蓄的处过理。考程虑空间到异性，将变整个水区划汇成分干个子汇水区若(汇水的区分划，)根据各并汇水区地表子特(征透渗性、洼量)蓄的不将同子汇水区化为概三种型的地表(类图)。分2推别 三求类表地流过径程，然后它将的径们流流叠加出到得子水汇区的径出流流过程，并线作管网为流系统的汇输入，来用求推管出道过流线程。型模主要的物原理及计理方法如算：下.12.1子.水汇区的化每个概子汇区被分为水个三分部：洼有蓄不透的水地表A1、无洼蓄的透不地水表A3和透地表水2A。图1.SMWM型模构结示图A2意的宽度于整等子个水区的宽度汇(，)1AA3、宽度与它们各的的面自积占不透水面积比例的正成比如。图2所。示1.2.2.地产表流计算城地表市产流计算主需要要确定土洼壤量和下渗蓄失量损在。SWMM模型中，期初失损，即降雨期阶初的段洼、填润湿截留统一用和洼水深蓄dp来表，示有洼蓄透不地水表蓄洼深为水p1d透水地表洼；水蓄深为d2；无p洼不蓄水地表透洼蓄水为0。只有当深雨量满足降蓄洼深水dp后，产才会发流生。无蓄洼不透水地表A3的产流上等降于雨量d(p=)0有洼蓄不透水；地表1A的上产等于流降量扣除雨洼蓄(dp量1)；水地表透A2上的产流于等雨降扣洼除蓄(量d2p和)入 损渗失量。SMMW模中型提供霍顿了H(otrno)型、模格–
林安普特(reGn-eAmpt)型模以SC及S线曲下渗模型来数计入渗算量。.12.3.地汇流计表如算图3示所，进在行流计算时汇，将子各水汇的区三类地均处表理为非性线水，库水库量由容自各的蓄水深洼dp决。以透水地表定为，水例库流入的项降有雨和游上子水汇的出流区流；出项括包下、渗发和蒸出流。水水深d库由水量衡计算平出得，并且随时着间断更新。不线性水库可非通过联立连续以程和曼方宁程求方解。连方续程：式中：(1)，地为积水表量()为水深；()；为子汇水区面积)(；为降强度雨()；f为入渗度强()为出；量流(。)曼方程：(宁)2 图.2子汇水区化图概图3.非线水库概化图式性：中子汇水为区宽度(；)曼为宁率糙数；系地表为洼蓄深水)；(子为汇水地区表均平度坡。洼蓄不无水透表和地洼蓄不有水地透的表求解法方透与地水的表似类。区在别于前一情种f况和取0，而后种一况情取f0。同注意三时地类曼宁系表数宽度的、同。将不不同时刻三类表的地流量出进叠加行合组可得即子汇水区到径流过程线的。12..4.表汇流计算地降流雨经子各汇区地表水后，立即入汇街边沟道管道及中在，型模中，管网汇流子统的流量系演可算通以输送模过块或扩的展输模送块，采用质量和对动量衡平方程圣维(南方组)程求解实现。经管网汇流来子统的系量演算后流以得可到口出量过流程线进而可，以到得峰流洪量mQax径，总流量tQ。 .2SMWM模型武汉市在典型城的建区与立用2应.1.研究区况本文选取武概市内汉型典城区楚河—汉街水区作汇研究区域为，研区位究于汉武市昌武区东湖和沙湖之，间内有商步业行、街住区宅、高、校院、医广、场园公绿、、人地工河土地，利用况状复。汇杂水面积344顷，公总不水面积透27公8。平顷坡均6.度6%，20092年根武据市汉划设计研规院究制的定《沙东湖连渠通楚河()建规划》[修]9，对楚河汇水现区状水雨管进道行改了。研究区造雨管水设道计重现为期1年采用，雨污分流排体制。水东湖地沙区部分雨水经楚两河岸排水管收道之后排入集河楚，最并终排沙入调湖。另蓄中有路以西地北区雨经水管收道集之直接后入沙湖，由新排路泵生站抽出江排中北路以；地东雨水区入水汇湖果经东湖、，沟新渠、罗港家等泵抽排站出。研究江区雨管水道长度总10m以k。上究研区现土地状利图用、管网系统见图图4、图5图。.研究区现状土地4利用图图 .5研区雨水究系图统2.2建.模骤步.221..排管水网的概化以研究遥区感影像作为图程工图底，据根究区雨研水系图统中注标的排
水管布网、管径、流向等信置息，工在程绘中制研究排区管水网图，在并道形状管、寸具有尺著显变化增加节点。管段起处节点始的始高程初数据用利ArcGSI的中空分析工间具提取并，合综虑各种市政考线管布置雨水系统和中图的道管流向，定雨确管水道埋深。的研究管区被概化网为52条段、5管个1点(雨节口、检水查井以及)个出水7。口管断面道圆为，形径直在600mm至108m0之m间根。据楚《河水规划排修说建明书[10》将]楚概化河为角直梯形断面，小底宽最=B20，最m大深水2m，北边坡岸数为系:1，2岸南直角水岸。为糙系数粗0.3。如图06所示 2.。.2.汇2水区的分划在实建模过际中程，汇水区子常通地以形区、块单元及水雨按就近放排的原则通过工手绘得描到难以获，得物理意义强的较数参考虑。城到排水市管的道设计为多根据管坡度道，利重用原理由高处向低处流动的力，所以对已建的管网系统建立成网模管型，可时以基于字数程模型高使用，rcGAIS对研区究行汇进水区划分使网管统系入流的量分更配符合际情况实[11]。本文利用ArGcI拓展工具SArcHyrdoToosl照水按的流向进方行汇水区划分然后。考虑到实际的街再分道和区管线布置根，就近排据放原则，通过ArcIS的GdiEotrToosl对划后的子分汇区水进行调整。这既样考到地虑表度的坡影响，也根实际情况的据不做出同整调细和分将。划分的后汇区水排、水网管排、节点绘水制工到中程如图7。所。2示2.3.参数.的置设1)同不型类积面例确比图定6.概化后管的网置布图图7 .究研区SMWM型模化概图据根《汉市城武市体总划(规0102-0220——主城)用区地划图》规1[]2、《武市汉A110015、A110206局部控性制详规划》细1[3]Goog、lEarthe遥感图确研究区不定透水地面表所积比例，占无洼蓄的透水地表面积比不采例模用型户手册[1用4]荐的工推程默认值25%。2)汇子区平水坡均S度确的定平均度坡一般根据实际可测的勘地标高进行估表测在，有没实测量条际时件子，汇水区均平坡多采度用型模荐推典型的城坡市值度与，际实形地情存在况较着大差的异。文基本于究区研数字高程型模，用利rAcIG的坡S度析分s(opel)区和域统(计oznlastatsiitsc工具)，提子汇水取的区平坡均度S。3)子水区宽汇W度确定的模型采用用户手册推荐的W=A/loFw_elnght的法方计算来子水区汇度。宽A为子汇水区积，面loF_wlegnt是汇流长度。汇流h度是子长汇区内距汇水节流点最远处到汇流点的节离，使用距型模自中测量带具工确定。4)经验系的确数定 模中的型验经系主数根要模型用户据册手定确，透地水表宁曼
系数取0.2，不透水4地表宁曼系取0数01.5管道，粗系数糙取.0013透水；表地洼蓄地水深d2p2.5取m，m透不地水表洼蓄水深dp1地取1.25mm选。取顿下霍渗型模拟模入渗，型最大下渗模率取50.速8mmh，土壤/小最入速率取为渗.66mm/h衰减。常设为4数2.3.。模拟暴雨景情构的建本文用选在内外国得到广应用泛的芝哥加雨过降程线模型来构建研区暴究情景。在雨我的市国规政设计中，暴雨划强度式公一采用般[15]：(3)式中：为平均暴雨度强，或者；为重现为期1年的设降计雨雨；量雨量变为动数，反参不应同重期的设现计降雨强变度化程度；为设降计雨重现期；，为降雨时，历反应计设雨降随历时增其长度强递减化的变况。；为情数，常共同对于一区域给定重某现期下式3)(分的子常为数设，，可为：得4(式中为降雨强)度时随的变间曲线。化对式4()形后微变分得可：芝 加降雨哥程线过模型入引峰系雨数r(()5)描来述在一场降事雨件中雨降峰值生发的时，间雨系峰数将雨时降间列分为峰序时前序间和峰后列时序列间[61]：峰前上升段阶：6)(峰下降后阶：(7段)根文献据15][，(1式中取)=b.376、n=06.04、=C1.58B、1=5.29即可9到得究研暴区雨度强公。根据式国雨水管我的网设重现计期，文设计本了=P1a、a、2a、3a5、10a，降历雨时为42h的降雨。选取雨系数峰根，式据6)和(式7)(进行时程分。结配果见图8由暴雨。强公度可式，知取t=0可即得峰到雨强值im设计暴，雨计统见表1。 24..模拟选项设置汇流方选择式动态波为，报告时间步长1为分，雨季钟流径间步时为1分长钟演，时间步长为算60秒。他其的选采项模用默认型设置加。载不的降雨同景情运行模型。，据根模型供提的拟模果报告结，单分别对研区究的出口状水态节、溢流和点道管超载等况情行进分析。8图.同重不期现下4小2时雨时程分降图配雨现重设期暴计雨统计表1不同降. 3.模结果与拟分析31..出口水态状出口排水水态状对游防洪排上涝重要有响影。出水的口态状括径流总量包、洪流峰、最量水位、流量高程过，通过调用线模型统计模块到。沙湖出水口得状态表见2，流量过线见图程9。据根表2知可P=，1a时径流总为量13.00883m随，着重现期的加出增水口径流总分量比别P=1时a加增2.2%、33.70、5%.68、%8.74%增，明加显5。种降情景下雨水口出水深分别为1.73m、17.6、1.m77m、.197m1.、81m，均于小楚河设计高水最2位m及堤以顶高程20.65m可，以保证两岸业商区道和路安的全。据根《楚排河修建规划水明书》中说雨水工规程设计划
标准规定，究区研雨水的计算采量市政用理推公式法设，重计现期1年为，河设楚雨计汇水流量为m9/s。3从模拟果结表(2图、)来9，看同相设频率计(P下=a)楚1河沙出湖口水洪峰量流规划比雨水汇流小19量.8，当%P=2a，时水口出洪峰流比量规雨划汇流水小量.6%7，当P=3a时，出水口洪流量峰于等设计雨水汇量流随着。重期的现增，加当P=5a、10a沙时出湖水口的洪流峰量设比计汇流量分大别1.0%和01.24。%.2.节点3溢流况情模拟从果来看，结在不的同重期下现，究研区多内个点节生不发同度程的溢流象现随。着现重的期增加溢节流数、溢流点率平均、流溢长时以及总溢流量均有不 程度的增同加其，总中溢流量增加为最明显，幅增分为别41%、510%5、3、%59%。P=1时平a均溢流时不长半足时小不，在地会面形明显的成积。水P而=2a、a35、a10、a时点节的均溢流平长均时超过半时小地表易，形积成，给水业区商内行人及以周居围民出带来不便行。点节溢情况流总结表见。33.3.管状道态模拟WMMS模型可以对结果行动进显示和查询。可态查以所询的有型计模输出算结，果可以对任也时一刻管流量道最大水深、流速；节点、入的量、水流等结果进行深动显态。通过操示作图可地视系统在化地图中显示拟模对象的如图10，所，模示型示了显在现期为1年重降雨的情中景，研区内管道究量流的重现雨期沙下湖出口水状表2.态不同降雨重现 期节点下溢流情总结况表3不.同降9图不.同现期下沙湖出水重口量流过线程()00a:1300管道流量:图(b)0052::00道流量图管 c)(0:001:00道管流量(d图1)851:00:管道流量图10.不同时图刻道流量图管a、b、c、d（）变情化况降雨：开始13分钟(图01a)()之，后究研内的管网区始开雨有汇水入箭(出头现表示有水汇入管雨)，道25钟时分图1((b0)全汇水区内管道)均有雨水汇，全入水区参汇径流，与10时小(图10(c))，网中管流达量最到，之后大管中流网量始开回落(图1(0d))。34..管道超情载模拟况结显示果，当雨降重现期P=1a、2a、a35、、1a0a时，究研区内分有别1216、20、2、3、24条道管生发超，载超率分别为载2%33、%、138%、44%46、%当。P1a时=，7%的超5管段满流载时历不足1钟，分最的长流满时历为73分，钟网能够顺管的排利汇水走的区水。随着雨现重期增加的，超载 和管率满段流历发时生同程度不的加。P增=a5时，5%的管7满流道时历不足1钟分，39%管的道流历时满接和近过超30分钟，13的超%管道满流历时载超过个1时，小大满最历时流72分钟。别的当特P=10a时，20%管段的满的流历时过
超了1小时个，24的%管满道历流时过超了半小个时管道，水能力明排显下，降易地在面成长时间的形积水由。以上析可知，《东沙湖分通渠连楚(河)建修规》划中设的满计足重期现为1年市城排渍标准的排水管系统能够顺网利排走设计地现期为重1年的计降设雨。但是随着现期重增加，管道的排的水能逐渐力低，当降P=5、a01a下降时较为明。表显4列出了究区研内道管的超载情况。4结.论1)基于SMW模型M所构的研究区建市城雨模洪型能够城对市雨降径进行流全程动态模，并拟可且情载总结况表4.管超道注 ：-”表“示道未满管。流以态显示动所的有模计算结果拟查询，任意刻节点时管、的运网行状，况为研区雨水究管的网划规、价评、造改提技术供持支。)研2究区水雨管设渠暴雨计用采1一遇年准，虽然标够能利排走重现顺期下的雨，但是随着设水计雨重现降的增期，加出水口峰值流和量径总流都不同程度的量增加，点溢节流管道和超载况趋情于重严排水管，网能性降下显明。我国市城水平不化提高，许多重要道断路增加了交，地立下通等道设施道，路交通要重级显等提著。升为了免将来因避为乏缺预知性来带的失损在今后，城的市雨管水网规中，划应当严格按《室外排水设照计规(范GB005412006-)》提雨高管水网的设计重期现。3)由于型的模杂复性，汇水区划分和的究研区的部分参的数定往确采往用的经验是办法或用者手户的册荐推值。利用GIS对城市水汇区行划分和进部分键关属数据性强了模型增物的意理义模和拟的确性准使，模型更加接研究近域区的实际况情。4)在建城立市雨模洪型过的中，对研程区究基础数据要求的高，较而城市小域区往往缺实乏降测资料。采雨用加芝降哥过雨线模程，型于当基暴地强雨度式公来设降计雨过程，缺对降雨乏资料的区地有一定借的鉴意义。
发布于 2025-01-15 14:59:28
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