结合SWMM模型和海绵城市理念的雨水管网研究

摘要

近年来由于经济的迅速发展和人口数量的增加，城镇的发展日趋月异。与此同时，城市的发展也面临着非常大的环境与资源压力，因此城市难以继续向外扩张发展。由于地面硬化以及城市内湖的缩小等原因，短历时暴雨导致部分城市出现内涝现象，严重危害人们的日常出行和工作。而海绵城市建设通过将雨水下渗、滞蓄等方式，能在很大程度上防治内涝现象，因此在全国范围内得到陆续推广。为了改善城市内涝的问题，人们对排水系统的优化也逐渐重视了起来，国内的部分给排水专家也尝试着去研究 SWMM等水力模型，通过应用该模型对天津、北京等地进行实际运用，发现其效果良好。
　　本文将SWMM模型应用到西安市北郊部分区域暴雨径流的模拟计算，然后结合分析结果和海绵城市理念讨论整治措施，主要研究内容为以下四点：
　　（1）根据西安市暴雨强度公式、暴雨雨型计算出设计重现期分别为1、2、3、5、10、20、50年时的2h降雨强度时间序列表；综合土地利用图和各类土地利用类型的不透水率参考表计算出各子汇水区的不透水率；根据地域特征及参考其他文献确定SWMM模型的其余参数。
　　（2）通过SWMM模型分不同降雨重现期进行模拟可知：在设计重现期为1年时，只有片区4的节点Y4-12出现溢流、管段G4-12出现超载，其余节点和管段都在正常状态，流速小于5m/s，在规范范围之内；重现期为2年时，如节点Y3-6和管段G3-6等个别节点和管段出现溢流和超载现象；设计重现期为3、5年时，有小部分节点和管段出现溢流和超载现象，其流速在正常范围内；当设计重现期为10年及以上时，各片区出现不同程度的节点溢流和管段超载现象，其流速正常。针对上述问题，对应地分析问题的原因所在：由于地面硬化等因素导致不透水率较大，地表产流量大；承担汇水的子区域太多，导致排水任务沉重；设计时重现期选择小，部分管径偏小或坡度较缓导致排水不畅。
　　（3）当重现期为3年时，由于汇水区域不透水率大，节点Y3-6出现溢流，可通过绿色屋顶、下凹式绿地、透水铺装等海绵城市改造减小地表径流量；由于下游管径偏小导致节点Y2-1、Y3-2、Y4-12出现溢流，可在调整管径的同时实行透水铺装等措施缓减排水压力；由于汇水子面积太多导致Y1-9、Y2-9、Y3-9、Y4-6、Y4-9出现溢流，可通过对溢流节点上游的道路、建筑物、景观水体等实行海绵城市改造，对雨水进行下渗或滞蓄。
　　（4）当设计重现期为50年时，根据模拟结果计算出需要调蓄的洪流量共220606m3， 建议修建调蓄池容积共计222900m3，平均每公顷需要修建调蓄设施容积136.33m3。为保证排涝能力，应该疏通行泄通道，同时根据海绵城市理念对水体进行改造，结合湿地、初期雨水处理设施等增强水体对洪峰以及污染物的控制能力。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 SWMM模型研究背景

1.2 课题的意义

1.3 雨洪模型国内外研究现状

1.4 研究内容与技术路线

第二章 模型在海绵城市建设中的应用

2.1 海绵城市建设背景

2.2 雨水径流控制率目标

2.3 海绵城市建设现状—以沣西新城为例

2.4 模型在海绵城市中的应用

第三章 SWMM模型原理

3.1 SWMM模型的组成

3.2 SWMM径流模拟

3.3 SWMM模型的精度校准

第四章 SWMM模型的建立

4.1 研究地区概况

4.2 概化及参数选择

4.3 建模过程

第五章 结合海绵城市建设理念分析模型结果

5.1 降雨径流模拟分析

5.2 结合海绵城市建设理念分析整治措施

结论与建议

结论

建议

参考文献

攻读硕士学位期间参与的课题和发表的论文

致谢