城市暴雨管理模型在雨洪利用 SWMM application in zjw project(精品).ppt
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1、水力学所水力学所城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用高亮高亮(2009210180)导师:茅泽育老师导师:茅泽育老师2023/4/10城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 城市暴雨管理模型研究城市暴雨管理模型研究第三章第三章 雨洪径流的模拟计算雨洪径流的模拟计算第四章第四章 非点源污染物的模拟非点源污染物的模拟2第五章第五章 雨洪资源化利用分析雨洪资源化利用分析第六章第六章 结论与展望结论与展望城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用v第一章第一章 绪论绪论v1.1 研究背景研究背景v城市化导致产汇流条件改变,加大城市化导致产汇
2、流条件改变,加大洪涝灾害的风险洪涝灾害的风险v长期以来强调控制水灾,快速排出长期以来强调控制水灾,快速排出雨水雨水v探讨城市防洪减灾方法探讨城市防洪减灾方法2023/4/103图1.1 城市雨洪系统示意图图1.2 城市洪水减灾方法2023/4/10城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用雨洪灾害控制雨洪灾害控制非点源污染控制非点源污染控制水生态与水环境修复水生态与水环境修复最佳管理措施最佳管理措施(BMPs)减少不透水面积减少不透水面积渗透沟等渗透设渗透沟等渗透设施施调蓄池调蓄池城市雨洪模型城市雨洪模型水质水量模拟水质水量模拟排水系统规划排水系统规划雨洪利用设施设雨洪利用设施设计计城市雨洪利用城市
3、雨洪利用Text4v第一章第一章 绪论绪论v1.1 研究背景研究背景城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用v第一章第一章 绪论绪论v1.2 研究研究现状现状v城市雨洪模型城市雨洪模型 按功能:一维、二维;按应用:单一事件、长期连续按功能:一维、二维;按应用:单一事件、长期连续v国外研究国外研究 如如Park等人通过等人通过SWMM的的EXTRAN模块对芝加哥地区地下室洪涝和街道漫水灾害模块对芝加哥地区地下室洪涝和街道漫水灾害模拟模拟1 Anthony等人利用等人利用SWMM模拟了极端降雨条件下尾水效应对排水系统的影响模拟了极端降雨条件下尾水效应对排水系统的影响2 Ostroff等人通过等人通过S
4、WMM模型分析了纽约市屋顶绿化对雨水管理效果的影响模型分析了纽约市屋顶绿化对雨水管理效果的影响3v国内研究国内研究 刘俊利用刘俊利用SWMM模型对天津的进行模拟,并对模型的参数进行了率定模型对天津的进行模拟,并对模型的参数进行了率定4 曹韵霞利用曹韵霞利用SWMM模拟了北京市生活小区的雨水管理模拟了北京市生活小区的雨水管理5 李彦伟等人运用李彦伟等人运用SWMM模型展开了雨水管网优化的研究模型展开了雨水管网优化的研究62023/4/105城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用v第一章第一章 绪论绪论v1.3 研究研究意义意义v研究城市雨洪及其利用具有必要性研究城市雨洪及其利用具有必要性v探讨城市
5、雨洪有效利用方式具有现实意义探讨城市雨洪有效利用方式具有现实意义v为为BMPs效果评价提供依据效果评价提供依据v1.4 研究研究目标目标v1)通过对城市化问题所展开的研究进行汇总,整理和分析,讨论城市雨洪利用问)通过对城市化问题所展开的研究进行汇总,整理和分析,讨论城市雨洪利用问题;题;v2)根据城市雨洪模拟的理论和方法,研究城市雨洪模型对于解决城市雨洪利用问)根据城市雨洪模拟的理论和方法,研究城市雨洪模型对于解决城市雨洪利用问题的作用及应用价值;题的作用及应用价值;v3)利用城市雨洪模型对某生态小区进行水量水质模拟,并分析其雨洪利用效果;)利用城市雨洪模型对某生态小区进行水量水质模拟,并分析
6、其雨洪利用效果;v4)针对模拟结果,探讨雨洪利用所起到的实际价值,提出见解和建议。)针对模拟结果,探讨雨洪利用所起到的实际价值,提出见解和建议。2023/4/1062023/4/10城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用1城市雨洪采取的措城市雨洪采取的措施和方法;施和方法;SWMM模型在雨模型在雨洪径流及非点源洪径流及非点源污污染染负负荷荷计计算方面的算方面的应应用用2建立基于建立基于SWMM的雨洪径流模型,的雨洪径流模型,模模拟拟出流出流过过程;程;建立基于建立基于SWMM模型非点源模型非点源污污染染负负荷模型,模荷模型,模拟拟四种四种典型典型污污染物出口染物出口浓浓度度变变化化过过程程3模拟
7、绿色屋顶的洼模拟绿色屋顶的洼蓄作用;蓄作用;研究铺设渗透沟的研究铺设渗透沟的蓄水潜力;蓄水潜力;模拟增加调蓄池的模拟增加调蓄池的出口流量及非点源出口流量及非点源污染物浓度变化污染物浓度变化7v第一章第一章 绪论绪论v1.5 研究研究内容内容2023/4/10城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用8v第一章第一章 绪论绪论v1.6 研究研究技术路线技术路线城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用v第二章第二章 城市暴雨管理模型研究城市暴雨管理模型研究v2.1 概述概述v城市雨洪模拟存在难点城市雨洪模拟存在难点v可以指导城市雨洪利用可以指导城市雨洪利用v论文选用论文选用SWMM模型模型v2.2 SWMM
8、模型介绍模型介绍2023/4/109图2.1 SWMM5操作界面城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用v第二章第二章 城市暴雨管理模型研究城市暴雨管理模型研究v2.2 SWMM模型模型简介简介模块模块2023/4/1010图2.2 SWMM模块及配置关系图2.3 SWMM模型结构2023/4/10城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用模拟管道或自然渠道、模拟管道或自然渠道、专门的设施径流传输;专门的设施径流传输;模拟表面径流、降雨模拟表面径流、降雨入渗流、额外水流及入渗流、额外水流及其水质的输入;模拟其水质的输入;模拟各种水流形式各种水流形式随时间变化的降雨量;随时间变化的降雨量;蒸发量;洼地蓄水
9、量;蒸发量;洼地蓄水量;降雨入渗变化;非线降雨入渗变化;非线性水库的坡面漫流性水库的坡面漫流污染物累积;降雨冲污染物累积;降雨冲刷;刷;BMPs针对减少针对减少冲刷污染负荷作用;冲刷污染负荷作用;晴天流入的生活污水;晴天流入的生活污水;排水系统任意节点上排水系统任意节点上的额外入流;排水系的额外入流;排水系统的水质要素统的水质要素模拟径模拟径流过程流过程模拟径模拟径流传输流传输计算污计算污染负荷染负荷11v第二章第二章 城市暴雨管理模型研究城市暴雨管理模型研究v2.2 SWMM模型模型简介简介功能功能2023/4/10城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用SWMM功能实现方面功能实现方面针对不同
10、土地利用类型针对不同土地利用类型水量水质模拟水量水质模拟适用分流制管网适用分流制管网具有一定灵活性具有一定灵活性SWMM适用性分析适用性分析数据和资料方面数据和资料方面对输入数据要求较低对输入数据要求较低相关经验较多相关经验较多选取参数可借鉴相关研究选取参数可借鉴相关研究12v第二章第二章 城市暴雨管理模型研究城市暴雨管理模型研究v2.3 SWMM模型模型适用性适用性城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用v第三章第三章 雨洪径流的模拟计算雨洪径流的模拟计算v3.1概述概述2023/4/1013图3.1 概化城市雨洪模型图3.2 利用SWMM模型计算步骤2023/4/10城市暴雨管理模型及在雨洪利
11、用中的应用动力波方法(可计算回水动力波方法(可计算回水)Horton公式(和降雨时间有关)公式(和降雨时间有关)连续方程和曼宁方程联立求解连续方程和曼宁方程联立求解三种类型地表单独计算三种类型地表单独计算输送系统水力模拟输送系统水力模拟地表下渗计算地表下渗计算地表汇流计算地表汇流计算地表产流计算地表产流计算14v第三章第三章 雨洪径流的模拟计算雨洪径流的模拟计算v3.1概述概述2023/4/10城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用15v第三章第三章 雨洪径流的模拟计算雨洪径流的模拟计算v3.2 研究区域研究区域v研究区域研究区域ZJW小区位于天津。面积为小区位于天津。面积为101900m2v以
12、居住和商用的建筑物、道路为主,也有小区公园,道路绿化,景观河(以居住和商用的建筑物、道路为主,也有小区公园,道路绿化,景观河(FC河)河)vZJW小区的排水模式采用雨、污分流制,雨水最终排入景观河小区的排水模式采用雨、污分流制,雨水最终排入景观河FC河河图3.3 研究区域图3.4 研究区域的降雨量与温度2023/4/10城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用划分小区划分小区管网表达管网表达输入数据输入数据16v第三章第三章 雨洪径流的模雨洪径流的模拟计拟计算算v3.3 模型概化模型概化方法方法v将排水小区、管网系将排水小区、管网系统进统进行概化,行概化,输输入并存入数据入并存入数据库库v排水小区
13、、管网系排水小区、管网系统统的基的基础础数据取自数据取自设计单设计单位位CAD图图分析土地利用情况,分析土地利用情况,插入矢量化的插入矢量化的CAD图图用较小的网格划分用较小的网格划分尽量与实际情况吻合尽量与实际情况吻合仅考虑主干管仅考虑主干管依据依据CAD背景图表达背景图表达小区汇水就近流入节点小区汇水就近流入节点流向由实际情况决定流向由实际情况决定确定性参数由资料提供确定性参数由资料提供需识别的参考相关文献需识别的参考相关文献2023/4/10城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用数据类型包括内容属性描述获取方式管网形状横截面的几何属性实地调查测量最大深度横截面的最大深度(m)CAD长度长度
14、大小(m)CAD粗糙度内壁的曼宁糙率(N)调查,文献,模型手册出水&进水节点出水&进水节点名称调查制定排水小区面积面积大小(ha)实际量算宽度坡面漫流过程的特征宽度(m)A/L(面积/水流长度)坡度坡面漫流过程的坡度参考周围道路纵向坡度不透水率不透水区所占面积比例(%)实际区域地表覆盖分析不透水区N值坡面漫流穿过不透水区的曼宁糙率调查,文献,模型手册透水区N值坡面漫流穿过透水区的曼宁糙率调查,文献,模型手册不透水区洼蓄量不透水区洼蓄存贮深度(mm)调查,文献,模型手册透水区洼蓄量透水区洼蓄存贮深度(mm)调查,文献,模型手册无洼蓄量面积比例无洼蓄不透水面积率实际区域地表特征分析土壤入渗最大入渗
15、率霍顿公式中fmax文献报道最小入渗率霍顿公式中fmin文献报道衰减指数霍顿公式中文献报道17表3.1 SWMM模型输入数据2023/4/10城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用18图3.5 管网概化图图3.6 汇水区分区示意图v第三章第三章 雨洪径流的模雨洪径流的模拟计拟计算算v3.3 模型概化模型概化结结果果2023/4/10城市暴雨管理模型及在雨洪利用中的应用19v第三章第三章 雨洪径流的模雨洪径流的模拟计拟计算算v3.4 水文水力参数水文水力参数模型参数文献7文献8文献9文献10调整值不透水率(%imperv)09060801080不透水区曼宁系数(N-imperv)0.0150.01
16、00.0150.0300.0150.012透水区曼宁系数(N-perv)0.0320.100.300.0150.0320.032管道曼宁系数(roughness)0.0150.0130.0150.0130.0150.0130.015不透水区洼蓄量(S-imperv)/mm0.382520.380.38透水区洼蓄量(S-perv)/mm1.52310121.521.52霍顿模型最大入渗率(Max.Infil)/(mm/h)7576.276.27575霍顿模型最小入渗率(Min.Infil)/(mm/h)3.83.813.813.83.8霍顿模型衰减系数()0.0060.00060.00060.0
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