基于SWMM的开封市雨洪模型应用研究——以运粮河组团项目为例

摘要

随着城市化的进程的加快，暴雨频率的增加，以及极端暴雨事件的频繁发生，城市现状的排水管网系统越来越难以满足超标准排水要求，从而加剧了城市本身及下游地区的防洪负担。因此，利用先进的技术手段对城市暴雨内涝进行模拟分析为城市合理规划和防灾减灾等提供科学依据，已经引起人们的重视。本文在回顾国内外城市雨洪模型模拟研究的前提下，以开封市运粮河组团项目汇水区为例，以规划雨水管网为基础，通过GIS获取暴雨洪水管理模型(SWMM)基础参数，在率定模型的基础上，分析了现状规划排水管网系统在不同重现期降雨、不同雨型降雨和不同城市化水平条件下研究区的暴雨内涝情况，并从可持续性角度，提出可以有效地控制和消减城市洪水的LID措施，从而提升城市抵抗大暴雨的能力。主要研究成果如下:
　　(1)实现了ArcGIS水文分析结合泰森多边形的SWMM模型子汇水区划分方法的应用，该方法可以规避传统人工划分随意性比较大的问题，同时也提高了建模效率和模型精度。
　　(2)采用适用于稀缺资料城市地区的综合径流系数法进行模型率定，并利用不同重现期设计暴雨对模型的稳健性进行验证，从而保证了模型的适用性。
　　(3)利用不同重现期降雨、不同雨型降雨和不同城市化水平情景下模型模拟结果，从暴雨特性、城市下垫面条件和排水管网系统建设方面综合分析城市化暴雨洪水的变化过程及产生内涝的原因。
　　(4)证实了低影响开发(LID)措施可以削减汇水区的洪峰流量和延后峰现时间，起到从源头控制和消减城市洪水的作用。在不改变城市排水管网系统设施的前提下，合理利用LID措施可以有效提高区域排水系统应对大暴雨能力，降低城市内涝发生风险。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 排水管网系统模型的发展和现状

1．2．1 排水管网系统模型概念

1．2．2 排水管网系统模型的发展

1．2．3 SWMM模型研究进展

1．2．4 LID理念在城市洪水控制中的研究进展

1．2．5 研究中存在的不足

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

2 SWMM模型结构原理及软件操作

2．1 SWMM模型概述

2．1．1 发展历程

2．1．2 模型的组成及功能

2．2 SWMM暴雨洪水管理模型原理

2．2．1 降雨模型

2．2．2 地面径流模型

2．2．3 管网汇流模型

2．3 SWMM软件操作步骤

2．3．1 设定工程参数默认值和工程主体

2．3．2 绘制建模对象

2．3．3 设置对象属性

2．3．4 运行模拟

2．3．5 结果查看

3 SWMM模型数据预处理及参数率定

3．1 研究区概况

3．2 模型基础数据处理

3．2．1 排水管网概化

3．2．2 子汇水区划分

3．2．3 子汇水区平均坡度计算

3．2．4 子汇水区不透水面积率确定

3．3 暴雨设计

3．4 模型构建及参数校验

3．4．1 子汇水区入渗模型

3．4．2 管网水动力学计算

3．4．3 模型参数校准与验证

4 基于SWMM的研究区雨洪模拟结果分析

4．1 合成暴雨情景模拟分析

4．1．1 不同重现期降雨情景模拟分析

4．1．2 不同雨型降雨情景模拟分析

4．2 不同城市化水平情景模拟分析

4．2．1 地表径流模拟

4．2．2 节点溢流模拟

4．3 LID实施情景模拟分析

4．3．1 LID概念及目标

4．3．2 LID措施

4．3．3 LID设施参数设置

4．3．4 LID控制效果分析

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

个人简历、在学校期间发表的学术论文与科研成果

致谢