SWMM模型精度在城市雨洪模拟中的影响分析

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。

利用SWMM模拟LID在宣城海绵城市示范区的雨洪控制效果摘要主要利用SWMM，以其它常用于分析水利情况的软件为辅，选取宣城市海绵城市示范区为研究对象，进行不同降雨强度条件下的暴雨模拟数据处理，模拟低影响开发措施（LID）对城市雨水的控制效果。

其中，低影响开发措施以下凹式绿地和生物滞留网格为例。

结果表明，低影响开发（LID）技术可有效降低城市内涝风险。

关键词模拟雨洪控制暴雨管理模型低影响开发目前，我国城市给排水建设主要面临水资源短缺、内涝频繁发生等问题。

因此，有必要加强海绵城市的给排水建设，以改善城市居住环境，满足城市居民不断增长的供水需求，促进城市化健康发展。

建设海绵城市的措施中，重中之重的是低影响开发技术的应用。

美国环境保护署(EPA)发现，在绝大多数情况下，通过合理使用LID设施，不仅能够有效降低项目总成本，同时也有助于改善与保护水质。

所以，本研究中运用SWMM5.1、AutoCAD、ArcGIS10.1、GoogleEarth以及Excel等软件进行建模及数据处理。

1 研究内容综述1.1SWMM模型介绍SWMM是EPA开发的一个比较完善的城市暴雨水量、水质预测和管理模型，可根据降水输入和系统特性模拟完整的城市降雨径流过程，具有较好的灵活性，通用性较好，准确性较高，与其他模型相比，SWMM的模拟结果与实测值更加相近，且模拟的径流量达到峰值所需要的时间更短。

故SWMM被专业领域公认为现阶段城市地表径流研究的最佳模型。

1.2研究区域概况随着全国范围内海绵城市建设浪潮的兴起，安徽省以海绵城市建设试点城市为契机，制定多项地方建设标准。

宣城市具有良好的自然生态条件，在以往的城建工作中，就融入了低影响开发的建设理念，在多个重点建设项目中率先提出要建设透水砖、植草沟、下沉式绿地等低影响开发措施。

目前为了规范城市低影响开发雨水工程的规划、设计和实施管理，推动宣城市生态文明建设，落实海绵城市创建要求，在宣城市中心城区建立了海绵城市示范区，示范区总面积为20.54平方公里，包含两个完整的雨水分区以及以宛陵湖为主的特色生态区，可以充分发挥海绵城市建设项目源头控制的功能，同时整体连片也可以充分增强示范效果和关联性，通过对城区最大天然海绵体的保留、有限度的开发，体现了对原有生态系统的尊重。

SWMM模型在城市雨洪中的应用研究作者：刘恺华来源：《城市地理》2017年第08期摘要：以南阳市城区为研究对象，结合城区下垫面条件、不透水陆面特点以及下凹式绿地建设等，利用城市暴雨洪水管理模型（SWMM）研究其对城市建成区的暴雨洪水效应，为水生态文明试点城市建设和海绵城市建设提供参考。

关键词：城市雨洪管理；SWMM模型；雨洪效应；海绵城市建设1、研究区概况本文以南阳市为研究对象，以南阳市地形为出发点，考虑降雨、截留和入渗、蒸散发、地下水等影响城市降雨径流形成的因素，分析南阳市洪水的形成，对南阳市海绵城市的建设具有一定的指导和参考价值。

2、原理方法暴雨洪水管理模型（SWMM）是美国环境保护署（USEPA）1971年开发并公开发行的一个动态降雨径流模拟模型，主要用于对城市某一单一或长时间序列降水事件的水量和水质进行模拟。

在世界范围内广泛应用于城市地区的暴雨洪水、合流是排水系统、排污管道以及其它排水系统的规划、分析和设计，在非城市地区也广泛应用。

2.1SWMM模型在SWMM模型中，一般将一个流域划分成若干子流域，根据子流域的特点，分别计算其降雨径流过程，最后通过全流域各个子流域的降雨径流过程，计算出流域合成的降雨径流过程。

根据南阳市的城市统计部门提供：南阳市透水区域面积占全市面积的25.6%，半透水（混合）区域面积占34.7%，完全不透水面积占39.7%的建设特点，将其市区根据不同的下垫面因素，概划为不同的子流域。

2.2模块建立1、坡面汇流及河沟汇流。

根据城市集水面积资料，地理位置的几何特征，区域内的坡度、糙率、地面入渗率，采用曼宁公式及马斯京根河道洪水演变过程而求得。

2、城市管网汇流。

根据不滞流透水面积，城市管网分段直径，区域的降水量，采用圣维南方程组求得，主要考虑城市的硬化率、城市管网的分段直径、坡度、管网水深、长度、摩阻坡度等。

3、城市综合排洪。

综合考虑城市天然透水面积而产生的坡面汇流及河沟汇流：城市不滞流透水面积及城市的硬化率产生的城市管网汇流，根据城市河网结构，采用马斯京根河道洪水演变过程，综合考虑得出城市综合排洪。

浅谈暴雨洪水管理模型的城市内涝淹没模拟摘要：伴随着城市化进程脚步的不断加快，城市内涝灾害作为城市发展中不可忽视的问题。

为进一步控制城市内涝灾害发生，我国随之提出了暴雨洪水管理模型。

该模型虽然能给城市内涝灾害处理给予一定的参考价值。

但实际实施中我们仍可发现，该模型无法模拟城市地表淹没的过程。

对此，为改善该模型存在的不足，本文将提出一种改进后的SWMM内涝灾害模拟方式。

经研究结果表明可知，SWMM模拟方式能够模拟出城市地表的淹没深度与淹没范围，并且能给予城市内涝防治一定参考。

关键词：暴雨洪水管理模型；城市内涝淹没；模拟引言：城市内涝灾害作为我城市发展中不可忽视的事。

随着近年来我国部分城市内涝灾害的频繁发生，城市内涝灾害风险评估随之得到了人们的高度重视。

就风险评估而言，其研究重点在于应用水力模型对城市排水管网系统进行模拟，进而得到不同重现期降雨下的淹没过程，判断出相应的淹没范围等，并以此为基础给予城市排水系统评估。

暴雨洪水管理模型（SWMM）作为一种先进的模拟技术，其现阶段在城市排水系统模拟中的应用十分广泛。

但不可否认该模型在应用上仍存在有部分问题。

主要可表现在:部分管网汇流只能模拟管网节点的溢流量，不仅无法模拟出水体从节点溢流后在地表的淹没情况，而且不能模拟内涝灾害的淹没过程。

对此，改进SWMM模型，让其变得更加完美已迫在眉睫。

针对该类容，本文首先将分析暴雨洪水管理模型地表淹没模拟的原理，其次，阐述该模拟方法的实现，以供参考。

1.暴雨洪水管理地表淹没模拟原理对于暴雨洪水管理模型而言，其模拟管网节点一流的方式主要为:当某一节点产生溢流时，水体将从该节点流出，并累计溢流的水量[1]。

随着模拟进行，当该节点不在溢流时，累计的溢流水量将通过该节点流回到管网系统中，最终实现节点溢流与回流的过程。

然而在这个过程中，由于该过程根本没有考虑地形因素，所以对于实际情况来说，在某个节点溢流之后，溢流水体将按照地形沿地表流动。

基于SWMM模型的道路积水分析道路积水是城市化发展过程中面对的一种重要问题，对于城市交通和防洪安全都有着重要影响。

因此，对道路积水进行分析与预测具有相当的实际意义。

基于SWMM模型的道路积水分析可以有效地解决这一问题。

SWMM模型是一款流域水文模型，可以对雨水径流过程进行模拟和分析。

该模型以单元水文学为基础，采用时间序列的方式模拟雨水径流演变过程和下水道水动力特性的变化。

通过对该模型的应用可以得到道路积水的深度、积水面积、流速等关键参数。

首先，进行道路积水分析前，需要建立合理的SWMM模型。

模型的建立过程包括对模型输入数据的获取与处理、模型的参数设置和模拟过程的设定。

模型输入数据可以从监测站点、气象台、数字高程模型等多个渠道获取，同时需要对数据进行预处理、清洗和分析。

设置模型参数需要根据实际情况进行合理调整，以使模型对道路积水的模拟更加准确。

模拟过程设定包括模拟时间范围和时间步长等参数的设置。

其次，在SWMM模型中，道路是通过设置具有一定坡度和路面光滑度等参数的通道来模拟的。

在道路积水分析中，需要对道路通道的参数进行输入和调整，以模拟不同情况下的道路积水深度和积水面积等参数。

在模拟过程中，可以采用不同的降雨模式来模拟不同的降雨情况，得到不同时间段内的道路积水情况和积水分布情况。

同时，可以对道路不同部位的积水情况进行编码，以便后续的分析和应对措施。

最后，在SWMM模型中，可以通过对模型的输出数据进行分析和处理，得到道路积水情况的全面评估。

对于道路积水深度大的区域，可以采用相应的排水机制进行应对。

同时，可以通过模拟分析不同的道路积水情况，以预测不同的天气条件下道路积水的变化趋势，并制定相应的防洪预案。

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SWMM模型的道路积水分析【摘要】本文基于SWMM模型对道路积水进行分析，首先介绍了SWMM 模型的概述，然后详细探讨了道路积水模拟方法。

通过对案例进行分析，验证了模型的准确性，并进行了参数敏感性分析。

在降雨径流模拟对比中，展示了SWMM模型的优势。

对基于SWMM模型的道路积水分析进行了总结，并展望了未来研究方向。

通过本文的研究，可以更加深入地了解道路积水问题，为城市防汛工作提供理论支持和决策依据。

【关键词】SWMM模型、道路积水分析、降雨径流模拟、参数敏感性分析、案例分析、研究背景、研究意义、结论、研究展望1. 引言1.1 研究背景道路积水是城市交通中常见的问题，会给行车和行人造成不便和安全隐患。

随着城市化进程的加快，各种人工地表多孔性逐渐消失，城市的雨水径流量急剧增加，道路积水现象越来越严重。

对道路积水进行准确的分析和预测具有重要意义。

传统的道路积水分析方法主要依靠经验公式和试验研究，具有一定局限性。

而基于SWMM模型的道路积水分析方法，通过数学模型和计算机仿真，可以更准确地描述道路积水过程，为道路设计、城市规划和水文管理提供科学依据。

对基于SWMM模型的道路积水分析研究具有重要意义。

本文将介绍SWMM模型的原理和应用，探讨基于SWMM模型的道路积水模拟方法，并通过案例分析和参数敏感性分析，验证该方法的有效性和可靠性。

还将对不同降雨情景下的径流模拟进行对比分析，为道路积水管理和规划提供参考。

通过本文的研究，可以为城市道路积水问题的解决提供一定的理论指导和技术支持。

1.2 研究意义道路积水是城市道路环境中常见的问题，不仅给交通出行带来不便，还可能增加事故发生的风险。

对道路积水的及时准确分析和预测具有重要的实用价值。

基于SWMM模型的道路积水分析能够帮助我们更好地理解道路排水系统的运行机理，有效地指导道路排水系统的规划和设计，提高城市道路的排水能力，减少道路积水对城市交通和环境的影响。

通过对道路积水模拟方法、案例分析、参数敏感性分析和降雨径流模拟对比等方面的研究，可以深入探讨基于SWMM模型的道路积水分析技术的优势和局限性，为今后道路排水系统的改进和优化提供可靠的参考。