SWMM模型在城市排水防涝规划中的应用
采用SWMM模型对研究区内雨水管网进行系统概化研究，分别在现状和规划下垫面条件下，模拟了不同暴雨重现期下城市排水系统的运行状况，对模拟结果中低于设计标准的雨水管道进行重新规划设计，反复模拟校核，确保所有雨水管网满足设计重现期要求。结合城市地形，利用不同暴雨重现期长历时雨型对城市内涝风险进行模拟分析，提出超标暴雨的应对措施，为合理制定排水防涝方案提供科学依据，同时可供其他城市排水防涝系统规划参考。
标签：SWMM模型；城市排水防涝规划；内涝评估
【文献标志码】A
1、引言
随着我国城市化进程的加快，城市下垫面硬质化越来越严重，加上极端气候的出现，城市内涝灾害事件频频发生，发生的范围越来越广，造成的危害也越来越严重。城市内涝很大部分原因在于在城市快速发展过程中，对城市排水防涝工作不够重视，排水管道建设标准过低，防治城市内涝的措施简单化，城市排水防涝规划不够科学合理。在排水管网规划设计中，一般仍采用传统的雨水设计流量计算公式，该计算方法在计算管道非压力均匀流存在一定的缺点，一方面难以根据降雨过程线计算管道流量过程，另一方面当管道处于超载状态（即压力流）或受水体水位顶托时，不能应用于管道流量计算。目前，很多发达国家已采用數学模型模拟降雨过程，把排水管渠作为一个系统考虑，并用数学模型对雨水管网进行系统规划管理。因此，利用模型对城市暴雨径流进行模拟研究，为城市排水防涝规划提供科学依据，是未来城市排水防涝规划的主要研究方向之一。
本文基于暴雨洪水管理模型（SWMM），对研究区内排水管网排水能力进行模拟评估，在不同暴雨重现期下对城市排水防涝系统进行能力评估，模拟分析研究区内两条主要排水河道连通的必要性，旨在为研究区制定排水防涝规划方案提供技术参考。
2、SWMM模型简介
暴雨洪水管理模型（SWMM）是由美国环境保护局（EPA）开发，免费向公众发布的一个动态降雨一径流水文水力模型，主要用于城市区域降雨径流水量和水质的单一事件或连续事件模拟。SWMM模型由水力、水质等不同计算模块组成，通过对城市雨水管网、河道、泵站等概化，根据城市特征合理选择相关参数，可以模拟不同时段任意时刻每个子汇流区域所产生的水量和水质，同时可模拟备管道和河道中流量、水深与污染物浓度等情况，用于指导城市排水系统的规划设计与校核，对城市不同条件的雨洪进行模拟和评价。SWMM模型近年来被广泛应用于指导城市排水防涝规划中。
SWMM（Storm Water Management Model）是一款用于模拟雨水径流、排水系统和水质处理的开源软件。以下是一个简单的SWMM建模案例和所需数据的概述：
案例：城市雨水排水系统模拟
1. 模型设置：
- 研究区域：一个小型城市街区，包括住宅、商业和公园区域。
-
目标：评估现有排水系统的性能，预测暴雨事件下的积水情况，并提出改善建议。
2. 数据需求：
- 地形数据：数字高程模型（DEM）或等高线图，用于定义地形和坡度。
-
气象数据：历史降雨数据，包括降雨量、降雨强度和持续时间，用于模拟不同降雨事件。
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地块信息：地块面积、土地利用类型（如住宅、商业、绿地等）、不透水面积比例和初始土壤湿度。
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管网数据：排水管道的尺寸、长度、坡度、材料和连接关系，以及泵站、溢流井等设施的位置和参数。
- 污染源数据：如果进行水质模拟，需要知道非点源污染负荷（如氮、磷等）的排放位置和强度。
3. 模型构建步骤：
- 使用地形数据划分汇水区（Subcatchment），每个汇水区对应一个特定的土地利用类型。
- 根据地块信息为每个汇水区分配相应的土地利用类型和不透水面积比例。 -
建立排水网络模型，包括管道、泵站、溢流井等设施，并根据管网数据设定其属性。
- 如果进行水质模拟，将非点源污染负荷添加到相应的汇水区。
- 设置模拟参数，如模拟时间步长、最小和最大降雨强度、初始条件等。
- 输入气象数据，选择要模拟的降雨事件。
4. 模型运行和结果分析：
- 运行SWMM模型，模拟选定的降雨事件。
- 分析模拟结果，包括：
- 雨水径流总量和峰值流量
- 管网中的水流情况和积水位置
- 溢流井的溢流频率和溢流量
- 排水系统的整体性能和效率
- 如果进行了水质模拟，还包括污染物的浓度分布和去除效果
5. 改进措施和优化建议：
- 根据模拟结果，识别存在的问题和瓶颈，如积水区域、溢流频繁的井点等。
城市给排水管网优化设计
摘 要：本文分析了城市给排水管网设计要点，简单介绍了一般工程设计的优化方法，提出了城市管网优化设计内容。
关键词：设计；建筑设计；环境艺术
引言
广义而言，所谓“优化”就是从完成某一任务的所有可能方案中选出最好的方案。因此，对各种事物，只要存在不同的解决办法，就存在优化问题。用优化设计方法进行管网设计，一般可节省投资5％～20％左右。因此，很有必要研究和推广优化设计方法。
1城市给排水管网设计要点
一般来说，许多城市的供水管网建设都滞后于城市水厂建设，存在管径过小、布局凌乱、管网老化、管材较差等诸多问题，从而造成管道漏损严重，用户的供水压力和供水安全得不到保证。
1.1管线设计
一般在定线所用图至少是本市最近的实测1：500地形图，并且有必要时通过现场的踏勘来确定或修正。如果是改造工程，注意最理想的管位是和老管道的净距1．5m。在实际操作中，有些管道之间影响比较小，净距可酌情减少。如规范中规定热力管与给水管的水平净距为1．5m，而如今管材的质量提高后，根据实际情况也可以酌情减少两管道水平净距，而并不影响管道正常运行。设计人员应加强对管道基础、预留预埋、管径、标高等的标注和说明，给出尽可能多的标准图或详图，以避免不必要的损失。在竖向设计时，要按照以下原则进行合理布置，保证管线在荷载作用下不被压坏；在天气寒冷地区或是冬季，要保证管道介质不冻结，满足竖向规划要求，按照规范要求布置各个管线之间的垂直间距。值得注意的是，各个管材对压力的承受力是不一样的，设计最小覆土要根据所选择的管材实际情况而定。
当工程管线竖向之间发生矛盾时应遵行如下原则：支管避让干管：可弯曲管避让不可弯曲管；规划管线让现状管线；压力管避让重力管；管径小的管线避让管径大的管线。在设计过程中，这些原则也不是固定的，主要是根据实际情况而定，尽量减少不必要的损失和麻烦。在住宅区给水设计应注意：系统设计应充分结合物业管理需要；设计应考虑当地施工水平的因素：运用新产品应慎重，要深入了解其原理性能，掌握其优缺点，明确安装使用的注意事项等；注意其它专业对给排水设计的要求，如建筑构造、结构构件对管径、标高的限制。
第３３卷第２期 ２０１１年４月 三峡大学学报（自然科学版） Ｊ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｕｎｉｖ．（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ） Ｖｏ１．３３ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１１
基于ＳＷＭＭ的管网变化对城市水文特征的影响分析
张 涛 张行南 。 张文婷 王 祥
（１．河海大学水文水资源学院，南京 ２１００９８；２．河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心， 南京２１０Ｏ９８）
摘要：城市排水管网的变化对其控制区域内的产流量、下渗量以及洪峰流量有着较大影响．利用
ＡｒｃＧＩＳ水文分析模块将研究区域划分为若干自然汇水区域，考虑道路和大型建筑物对水流约束
作用，再对研究区域细分为更多的子汇水区域，率定ＳＷＭＭ（雨洪管理模型）模型参数，在研究区 域上建立起了基于两套不同管网条件的ＳＷＭＭ工程，以南京市Ｐ为３Ｏ 的２４ ｈ降雨过程为降雨
输入，进行模拟分析．结果表明受管网增加影响的子汇水区域下渗量有所减少，径流量有所增加， 洪峰流量增大，且洪峰出现时间提前．
关键词：城市水文； ＳＷＭＭ； 排水管网变化 中图分类号：ＴＵ９９０．３：ＴＶ１３１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—９４８Ｘ（２０１１）０２—００１６—０４
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｐｉｐｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ Ｃｈａｎｇｅｓ ｏｎ Ｕｒｂａｎ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＷＭＭ
Ｚｈａｎｇ Ｔａｏ Ｚｈａｎｇ Ｘｉｎｇｎａｎ ・ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ＆Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．Ｈｏｈａｉ
ｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９８，Ｃｈｉｎａ） Ｚｈａｎｇ Ｗｅｎｔｉｎｇ ’ Ｗａｎｇ Ｘｉａｎｇ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９８，Ｃｈｉｎａ；２．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉ— Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓａｆｅｔｙ．Ｈｏｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．
