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基于ArcGIS与SWMM研究河湖水位对马鞍山市主城区防洪排涝的影响

基于ArcGIS与SWMM研究河湖水位对马鞍山市主城区防洪排涝的影响

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作者：卢靖宇安徽建筑大学

学位级别：硕士

在城市化发展的过程中,随着广场、工厂、商业体等设施的修建,地面逐渐硬化,使得透水的绿地以及池塘等具有一定下渗、蓄滞作用的绿色设施大量减少。发生较大强度降雨时,径流无法得到有效削减,大量的径流汇入雨水管网中增大了灰色排水系... 详细信息

在城市化发展的过程中,随着广场、工厂、商业体等设施的修建,地面逐渐硬化,使得透水的绿地以及池塘等具有一定下渗、蓄滞作用的绿色设施大量减少。发生较大强度降雨时,径流无法得到有效削减,大量的径流汇入雨水管网中增大了灰色排水系统的负荷。由于雨水管网、河道、湖泊、泵站等是有机结合的,会相互影响。在耦合的大排水系统上,传统计算方式乏力,用水动力学模型辅助决策更符合时代要求。本文以马鞍山市主城区作为研究区域,研究河湖水位对排涝、防洪两个方面的影响。首先整理雨水管网、河网等信息,随后结合卫星影像图和数字高程图,在Arc GIS的分析下划分子汇水分区以及选取各参数的初值。然后完成概化河道、湖泊,添加泵与堰,编写泵站控制规则等工作。最后在SWMM中搭建出雨水管网—河道—湖泊耦合模型,并结合历史积涝点信息以及综合径流系数进行率定。研究现状以及河湖水位下降0.2m,0.3m,0.5m后,在5a重现期短历时降雨条件下对雨水管网排涝的影响,和在20a重现期长历时降雨条件下对行洪通道防洪的影响,为城市解决防洪排涝提供思路。本文主要研究结果如下:(1)将河道概化为明渠,将湖泊概化为蓄水池,并结合雨水管网,把三者相互连接,通过此方式搭建模型。结果表明可以实现雨水管网与河湖之间的耦合,搭建雨水管网—河道—湖泊耦合模型的方法是可行的。(2)在对雨水管网的分析中,以雨水管网的溢流总量计。结果表明:现状的溢流总量将达到119.66×10m。河湖水位下降0.2m时,溢流量为104.81×10m,削减了12.41%;下降0.3m时,溢流量为95.85×10m,削减了19.90%;下降0.5m时,溢流量为79.67×10m,削减了33.42%。(3)在对雨水管网的分析中,以各类型溢流点的溢流总量计。发现降低水位对中度以下溢流点的溢流总量削减明显,水位降低0.2m,削减15.75%;降低0.3m,削减22.33%;降低0.5m,削减39.19%。对中度溢流点的溢流总量削减较为明显,水位降低0.2m,削减12.78%;降低0.3m,削减16.97%;降低0.5m,削减30.85%。对中度以上溢流点的溢流总量削减能力较弱,水位降低0.2m,削减7.82%;降低0.3m,削减19.12%;降低0.5m,削减25.5%。中度以上的溢流点主要是由于现状下雨水管网系统不完善以及雨水管网排水能力不足造成的,下降河湖水位对这些溢流点的影响很小。(4)在对行洪通道的分析中,现状情况下,雨山河中游一处以及雨山湖发生溢流,溢流总量达到217.09×10m。河湖水位降低0.2m,消除了雨山河上的积涝点,但雨山湖仍然溢流,溢流量为47.30×10m;降低0.3m,行洪通道无溢流点,但安全高度仅约0.03m,无法支持对雨水管网进行改造;降低0.5m,留有约0.15m的安全高度,可以支持对雨水管网系统进行一定的优化改造。图[69]表[21]参[73]

关键词：防洪排涝河湖水位 SWMM 耦合

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