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基于SWMM模型的城市雨洪模拟与LID效果评价--以北京市清河流域为例

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水力发电学报 2016年第11期35卷 84-93页

作者：常晓栋徐宗学赵刚杜龙刚北京师范大学水科学研究院水沙科学教育部重点实验室北京100875 北京市水文总站北京100089

随着城市洪涝灾害的不断加剧,以低影响开发(Low Impact Development,LID)技术为核心的海绵城市建设正逐渐成为新的城市雨洪管理理念。本文以北京市清河流域为研究对象,构建流域暴雨洪水管理模型(SWMM),并针对流域尺度排水区下垫面特征... 详细信息

随着城市洪涝灾害的不断加剧,以低影响开发(Low Impact Development,LID)技术为核心的海绵城市建设正逐渐成为新的城市雨洪管理理念。本文以北京市清河流域为研究对象,构建流域暴雨洪水管理模型(SWMM),并针对流域尺度排水区下垫面特征设置相应的LID措施组合,在各种重现期降水情景下设置不同LID措施组合的比例并进行相应的模拟与分析。结果表明:LID组合措施对高频暴雨的洪峰流量和径流总量削减率可高达66.2%和49.4%,而对低频暴雨径流总量削减率仅为11.5%,洪峰流量无明显变化。由此可见,LID措施对研究区高频暴雨径流过程削减效果显著,而对低频暴雨削减效果较差,以上结果可为研究区的防洪排涝管理和海绵城市建设提供相应技术支撑。

关键词：暴雨洪水管理模型城市雨洪模拟低影响开发海绵城市清河

雨洪模拟在毓秀公馆居住区绿色雨水基础设施规划设计中的应用

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雨洪模拟在毓秀公馆居住区绿色雨水基础设施规划设计中的应用

作者：葛传虎安徽农业大学

学位级别：硕士

快速城市化改变了城市的自然水文循环与下垫面的类型,雨洪灾害频繁发生,“以排为主”的传统雨洪管理观念与灰色基础设施已经不能够解决城市雨洪问题。随着“海绵城市”规划建设如火如荼的进行,专家学者们发现绿色雨水基础设施是有效的... 详细信息

快速城市化改变了城市的自然水文循环与下垫面的类型,雨洪灾害频繁发生,“以排为主”的传统雨洪管理观念与灰色基础设施已经不能够解决城市雨洪问题。随着“海绵城市”规划建设如火如荼的进行,专家学者们发现绿色雨水基础设施是有效的解决雨洪问题的手段之一,绿色雨水基础设施的规划设计具有必要性,因此对于绿色雨水基础设施规划设计方法的研究是十分有意义的。本文以合肥市毓秀公馆居住区为研究对象,以微观的场地尺度为切入点,通过文献综合法对绿色雨水基础设施进行深入了解,利用雨洪情景模拟法探讨雨洪模拟技术在毓秀公馆居住区绿色雨水基础设施规划设计中的应用情况。论文的研究过程如下:绿色雨水基础设施的深入了解:本文通过文献综合法,研究了绿色雨水基础设施的理论发展历程即由灰色基础设施-绿色基础设施-绿色雨水基础设施;探究了绿色雨水基础设施的相关理论与概念,并通过案例分析法,分析了国内外绿色雨水基础设施在城市层面与居住区层面的实践案例;总结了居住区绿色雨水基础设施规划设计的目标、原则、雨水径流管理进程及相关措施。雨洪模拟技术在毓秀公馆绿色雨水基础设施规划设计中的应用:(1)利用雨洪模拟指导毓秀公馆居住区绿色雨水基础设施的布局规划。通过雨洪模拟技术找出研究区域中的易涝点、划分内涝风险区、确定内涝边界,结合积涝的成因分析与各种绿色雨水基础设施的径流控制功效的侧重点与设施自身特点,进行有针对性的布局(2)利用雨洪模拟指导毓秀公馆居住区绿色雨水基础设施的组合方案。设计三种绿色雨水基础设施组合方案,利用雨洪情景模拟比较各组方案的雨洪管控效果即比较雨水径流量消减率、洪峰流量消减率、雨水径流出现时间延至效果、洪峰出现时间延至效果,选出研究区域最优绿色雨水基础设施组合方案。(3)利用雨洪模拟指导毓秀公馆居住区绿色雨水基础设施的尺度规模。利用雨洪模拟软件DS计算最优组合方案的年径流总量控制率与《海绵城市建设技术指南》中的要求进行比较,根据比较结果相应调整最优组合方案中的绿色雨水基础设施尺度规模,直至达到要求。研究成果:(1)在雨洪模拟技术的指导下,实现了研究区域绿色雨水基础设施的合理规划布局。(2)在雨洪模拟技术的指导下,选出了雨水花园、植被浅沟、下沉式绿地、透水铺装、绿色屋顶为研究区域最优绿色雨水基础设施组合方案。(3)在雨洪模拟技术的指导下,科学控制了研究区域绿色雨水基础设施的尺度规模。(4)总结出一套基于雨洪模拟的居住区雨洪改造的技术方法体系:现状收集-设施比选-构建模型-模型检验-雨洪模拟指导布局规划、组合方案、尺度规模-调整方案-最优方案。

关键词：雨洪模拟绿色雨水基础设施(GSI) 雨水径流管控居住区海绵城市

SWMM在北京市乐家花园排水区的雨洪模拟研究

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中国农村水利水电 2018年第5期 89-94页

作者：黄子千庞博赵刚杜龙刚北京师范大学水科学研究院城市水循环与海绵城市技术北京市重点实验室北京100875 布里斯托大学地理科学学院北京市水文总站北京100089

以北京市乐家花园排水区为研究对象,构建了基于SWMM的城市雨洪管理模型。研究采用2011-2012年之间含"7·21"洪水在内的3场降水事件对模型进行率定和验证,并设计了4种建模方案旨在分析不同精细程度的模型结构对模拟结果的影响。结果表明,... 详细信息

以北京市乐家花园排水区为研究对象,构建了基于SWMM的城市雨洪管理模型。研究采用2011-2012年之间含"7·21"洪水在内的3场降水事件对模型进行率定和验证,并设计了4种建模方案旨在分析不同精细程度的模型结构对模拟结果的影响。结果表明,4种方案的确定性系数在0.81~0.91之间,峰量、峰现时间误差均在许可范围之内,初步反映出SWMM在该研究区具有良好的适用性。随着模型参数的增加,验证期的模型精度反而有所降低,表明模型率定时可能存在"过拟合"现象。在观测资料有限的情况下,研究选择结构较为简单的方案4作为最终雨洪管理方案。

关键词： SWMM 城市模型结构过拟合雨洪模拟

基于SWMM模型的兰州交通大学校园区城市雨洪模拟及LID效果评价

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水电能源科学 2021年第7期39卷 9-12页

作者：刘碧云任建民张进丽王元元兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 甘肃省建材科研设计院有限责任公司甘肃兰州730030 宁夏水利水电勘测设计研究院有限公司兰州分公司甘肃兰州730030

为解决城市内涝问题,从海绵城市视角出发,利用美国暴雨管理模型(SWMM)建立兰州交通大学校园雨洪径流模型,针对研究区水资源短缺和城市内涝的矛盾,选择适合研究区的LID措施,模拟研究区在不同LID措施下不同重现期时的雨洪调控效果。结果表... 详细信息

为解决城市内涝问题,从海绵城市视角出发,利用美国暴雨管理模型(SWMM)建立兰州交通大学校园雨洪径流模型,针对研究区水资源短缺和城市内涝的矛盾,选择适合研究区的LID措施,模拟研究区在不同LID措施下不同重现期时的雨洪调控效果。结果表明,LID措施组合布置时对研究区径流的消减作用最好,其中径流总量消减率和径流峰值消减率最高可达58.9%、57.0%;峰现时间最大可推迟12min。在小重现期降雨下,LID措施的雨洪调控效果更佳。

关键词： SWMM模型雨洪模拟 LID 海绵城市

基于IFMS的海绵城市雨洪模拟与LID减灾效益评估 ——以固原市中心城区为例

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基于IFMS的海绵城市雨洪模拟与LID减灾效益评估 ——以固原市中心...

作者：王充宁夏大学

学位级别：硕士

随着全球气候的变化和人类活动的影响,极端降水天气出现了增长趋势。传统的排水理念和措施造成了大量雨洪资源的流失和一定程度的城市内涝。在此背景下,国家层面提出了“海绵城市”的建设口号,实现雨水的净化收集再利用,达到减少城市内... 详细信息

随着全球气候的变化和人类活动的影响,极端降水天气出现了增长趋势。传统的排水理念和措施造成了大量雨洪资源的流失和一定程度的城市内涝。在此背景下,国家层面提出了“海绵城市”的建设口号,实现雨水的净化收集再利用,达到减少城市内涝灾害及雨水资源化的目的。因此,有效评价海绵城市建设中LID(Low Impact Development)设施所带来的减灾效益,对未来海绵城市的推广和建设有重要的指导意义。本研究选取宁夏固原市原州区中心城区为研究对象,根据收集的基础资料,对原州区近60年的降水变化特征进行分析,得到降水的年际和年内各时段的趋势变化和突变时间。通过多种雨洪计算模型的对比,选取IFMS Urban计算平台,构建固原市原州区中心城区的雨洪模型,得到不同降雨重现期下城区内的积水情况。在此基础上添加LID设施参数,模拟出海绵城市建设后城区内涝的改善情况,并选取合理的灾害损失评估方法,计算出海绵城市的建设带来的减灾效益。本研究的主要结论有:1.收集固原市原州区1957—2016年的降水资料,对60年的降水数据进行趋势分析和突变分析。线性回归法和M-K趋势检验法得到年、汛期和夏季降水量均呈下降趋势,春、秋、冬三季降水量呈上升趋势,除冬季外,其他各时段的趋势变化均未通过0.05的显著性检验。运用M-K突变检验、累积距平曲线和滑动t检验对各时段降雨的突变年份进行综合分析,年降水和汛期、秋季降水突变点相近,春、夏和汛期均在1991年发生突变,冬季降水在1979年有较为显著的突变。2.基于IFMS Urban平台构建固原市中心城区的二维地表和城市管网模型,并将其耦合进行赋值计算。模型通过2017年和2018年两场实际降雨过程和流量过程,模拟得城区内涝积水点,与实际踏勘结果进行对比,使模型得到率定和验证。结果表明本模型具有较好的可靠性和准确性。3.通过5a,10a,20a,50a重现期下的24小时设计暴雨和对应的洪水流量过程组合模拟,得到各重现期下的城区内涝情况。通过LID设施建设前后淹没情况的对比可以得出,目前LID设施对城区整体淹没面积的消减效果随着降雨重现期的增大呈减小的趋势,在5年重现期时消减率最大,达到13.63%,在50年重现期时消减率最小,仅有11.06%。4.在雨洪模型计算结果的基础上,采用淹没水深—损失率关系的计算方法,计算出LID建设前后不同降雨重现期下各类主要社会资产的经济损失,进而对比得到LID设施建设所带来的减灾效益。结果表明LID设施对于重现期小的降雨事件的减灾效益效果要优于重现期大的降雨事件。

关键词：海绵城市低影响开发降水特征雨洪模拟减灾效益

基于InfoWorks CS的山地小城镇雨洪模拟及应用研究

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基于InfoWorks CS的山地小城镇雨洪模拟及应用研究

作者：常建军武汉科技大学

学位级别：硕士

在城镇化进程加剧和极端气候频发的双重影响下,城市内涝形势日益严峻,严重威胁着城市居民的人身和财产安全。而山地城市地势一般陡峭且呈高低起伏变化,地表径流急速而下,城区地块内易出现局部内涝。同时,城区易遭受山洪的倾袭,山洪倾入... 详细信息

在城镇化进程加剧和极端气候频发的双重影响下,城市内涝形势日益严峻,严重威胁着城市居民的人身和财产安全。而山地城市地势一般陡峭且呈高低起伏变化,地表径流急速而下,城区地块内易出现局部内涝。同时,城区易遭受山洪的倾袭,山洪倾入加剧内涝状况。因此,山地城市的雨洪治理工作已经成为迫在眉睫的问题。本文选取湖北省典型山地城市—十堰郧阳区为研究区域,利用Infoworks CS软件建立雨洪模型,对十堰郧阳区的雨洪灾害进行情景模拟,评估城区的管网排水能力和内涝风险,在此基础上结合低影响开发理念提出适宜的雨洪治理方案,并用Infoworks CS软件校验雨洪治理方案。首先,利用排水管网、地面高程、汇水类型等数据建立雨洪模型,并用两场实测降雨数据对模型参数进行率定与验证,校正后模型可用于管网排水能力与内涝风险评估。利用芝加哥降雨雨型推求各重现期下设计降雨,并将设计降雨作为模型的降雨边界文件,用于分析十堰郧阳区管网排水能力与内涝积水状况。建立基于“致灾因子危险性—承灾体重要性”的内涝风险评估体系,综合利用熵权法和层次分析法确定指标权重,在此基础上建立模拟情景下的内涝风险评估体系,计算城区各内涝点的内涝风险值。在十堰郧阳区内涝风险评估的基础上,结合低影响开发理念提出适宜的雨洪治理方案,并用Infoworks CS软件校验雨洪治理方案。结果表明,综合采用低影响开发系统、小排水系统和大排水系统进行设计改造后,城区内涝情况基本得到缓解,证实雨洪治理方案的可行性。

关键词：山地小城镇雨洪模拟 InfoWorks CS 内涝风险评估雨洪治理方案

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基于Caflood的济南城区雨洪淹没模拟

水电能源科学 2019年第5期37卷 26-29,22页

作者：冯仕远李庆国赵强济南大学水利与环境学院山东济南250022

为快速准确模拟城市洪水淹没并分析其时空演化规律,基于元胞自动机洪水模拟软件Caflood建立济南城区二维洪水淹没模型,并对济南城区雨洪淹没进行模拟。利用5次代表性雨洪数据率定模型并通过3次代表性雨洪数据验证该模型;同时为分析不同... 详细信息

为快速准确模拟城市洪水淹没并分析其时空演化规律,基于元胞自动机洪水模拟软件Caflood建立济南城区二维洪水淹没模型,并对济南城区雨洪淹没进行模拟。利用5次代表性雨洪数据率定模型并通过3次代表性雨洪数据验证该模型;同时为分析不同地形复杂度下的模拟效果及效率,采取不同分辨率DEM数据对20170718特大暴雨进行模拟,并对不同分辨率的模拟结果与MIKE21模拟结果进行对比分析。结果表明,模型率定及验证结果平均误差为0.02m;20170718特大暴雨模拟图形化显示结果基本符合实际淹没情形;选取22个实测点,以10m分辨率DEM作为模型输入的Caflood模拟最大水深平均误差为0.21m,30m分辨率的模拟平均误差为0.33m,但30m分辨率DEM运行时间仅为10m分辨率DEM的1/15,而MIKE21模拟的平均误差为0.27m。由此可见该模型运行可靠、精度较高、能较好地反映洪水的运动特性,与其他分布式雨洪模型相比具有计算时间短、建模条件较低且适应性较好的特点,更适合城市洪水预警与应急预案。研究成果可为城市雨洪模拟与预报提供参考。

关键词：雨洪模拟济南城区细胞自动机 Caflood软件

基于GIS和SWMM的西安市北郊片区排涝模拟与排水系统优化

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给水排水 2024年第3期50卷 134-141,147页

作者：杨利伟刘家华周煜欣邢雯雯陈宏伟赵传靓路鹏韩诚长安大学建筑工程学院西安710064 中国建筑设计研究院有限公司北京100044

为解决西安市北郊河道超载风险问题,通过SWMM和GIS技术构建管网-泵站-河道耦合模型,在不同设计降雨重现期(1、2、5、10、20、50年)下对该区域排水系统进行模拟,进而分析下游河道水位变化规律并提出雨水分流调配与调整泵站调度的协同优... 详细信息

为解决西安市北郊河道超载风险问题,通过SWMM和GIS技术构建管网-泵站-河道耦合模型,在不同设计降雨重现期(1、2、5、10、20、50年)下对该区域排水系统进行模拟,进而分析下游河道水位变化规律并提出雨水分流调配与调整泵站调度的协同优化措施。结果显示:在5、10、20和50年降雨重现期下,随着降雨峰值的到达,整个系统88%的排口都存在顶托现象,最长持续时间160min。在重现期为1、2、5和10年降雨条件下,协同优化的措施使得河道峰值流量分别下降了17.6%、4.9%、3.7%和2.6%,河道水位平均下降了35cm,排水系统的超载节点分别减少了16.7%、31.4%、34.2%和27.5%,超载管段的数量分别减少了25.0%、28.6%、30.8%和25.3%。

关键词： SWMM 城市防涝 GIS 雨洪模拟排水系统优化雨水泵站

甘肃省黄土高原区典型城市雨洪与积水模拟研究

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中国农村水利水电 2022年第4期 25-30,40页

作者：郭鹏慕登睿吕继强袁卫宁周长泉王战平长安大学水利与环境学院西安710061 长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室西安710061 兰州信息科技学院兰州730300 西安世园园林有限责任公司西安710024

近年来,受气候变化影响,黄土高原城市区极端暴雨事件持续多发,引起诸多城市内涝等水灾害问题,严重影响社会、经济发展。选取甘肃省黄土高原地区典型新建城市区为研究对象,基于历史实测降雨、径流数据及地形等基础数据,构建黄土高原沟壑... 详细信息

近年来,受气候变化影响,黄土高原城市区极端暴雨事件持续多发,引起诸多城市内涝等水灾害问题,严重影响社会、经济发展。选取甘肃省黄土高原地区典型新建城市区为研究对象,基于历史实测降雨、径流数据及地形等基础数据,构建黄土高原沟壑区城市暴雨洪水模拟模型(Seorm Water Management Model,SWMM),研究不同设计频率的极端降雨事件发生后城市区洪水形成过程。模拟结果表明,暴雨设计重现期超过2年时,部分道路即出现内涝情况,且随设计重现期增加内涝加重;受排水管网埋深、管径、雨水口数量、地形、地质等因素影响,部分区域产流量较大,同时洪水溢流时间延长和积水深度增加;研究认为该地区城市区暴雨强度大、下渗量小、集水能力不足等问题,是造成黄土高原城市区内涝的主要原因。城市雨洪管理需综合考虑管网排水现状与模拟计算的积水点分布状况,开展关键积水节点排水管网设计及施工改造工程,推进海绵城市建设,提高城市防洪减灾能力。

关键词：黄土高原城市水灾害雨洪模拟 SWMM模型