一种基于SWMM的海绵设施削减雨水井累积雨水量的预测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于SWMM的海绵设施削减雨水井累积雨水量的预测方法，包括以下步骤：利用SWMM软件对目标地区进行雨水管网水力模型的构建，并根据地形走势对目标区域进行概化；选择下渗模型和演算模型，按照芝加哥雨型器进行模拟，并利用当地降雨数据校核；分析管段流量及节点水深，得到雨水井节点水深和时间的关系曲线；根据关系曲线得到一段时间内的雨水井累积雨水量；之后按照同样的方法再模拟预测增设海绵设施后的雨水井在一段时间段累积雨水量，之后计算两种情况下累积雨水量的差值就可以表征海绵设施所削减的雨水量。本发明专利技术的预测方法能有效解决现有雨水井累计雨水量计算方法过程复杂、精度不高以及海绵设施滞留雨水量计算结果不准确的问题。水量计算结果不准确的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SWMM的海绵设施削减雨水井累积雨水量的预测方法


[0001]本专利技术涉及雨水量预测
，具体涉及一种基于SWMM的海绵设施削减雨水井累积雨水量的预测方法。

技术介绍

[0002]雨水管理模型(SWMM)是由美国环境保护局和水资源中心联合开发的动态降水
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径流模拟模型，主要用于城市区域径流水量和水质的单一事件或者长期(连续)模拟。
[0003]目前公知的雨水井累积雨水量是根据上游汇水面积结合当地暴雨强度公式，得到雨水管段流量来计算雨水井的累积量，通过极限强度理论计算最大水深，这种方法过程复杂，且精度不高。对于海绵设施滞留的雨水量大多采用容积法，该方法选取折减系数本身就存在误差，计算结果也不准确。因此，亟需设计一种新的技术方案，以综合解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于SWMM的海绵设施削减雨水井累积雨水量的预测方法，能有效解决现有雨水井累计雨水量计算方法过程复杂、精度不高以及海绵设施滞留雨水量计算结果不准确的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用了以下技术方案：
[0006]一种基于SWMM的海绵设施削减雨水井累积雨水量的预测方法，包括以下步骤：
[0007]S1.利用SWMM软件对目标地区进行雨水管网水力模型的构建，并根据地形走势对目标区域进行概化，分为汇水区、雨水井、雨水管和排放口；
[0008]S2.选择下渗模型和演算模型，按照芝加哥雨型器进行模拟，并利用当地降雨数据校核；
[0009]S3.分析管段流量及节点水深，得到雨水井节点水深和时间的关系曲线；
[0010]S4.根据关系曲线得到t1至t2时间内的雨水井累积雨水量为：
[0011][0012]式中：A为雨水井底面积，H为雨水井积水深度。
[0013]还包括步骤S5：按照同样的方法再模拟预测增设海绵设施后的雨水井在t1至t2时间段累积雨水量，之后计算两种情况下累积雨水量的差值就可以表征海绵设施所削减的雨水量。
[0014]另外，在SWMM的模拟选项中，下渗模型选择Horton，演算模型选择运动波。
[0015]上述技术方案中提供的基于SWMM的海绵设施削减雨水井累积雨水量的预测方法，相比传统的计算方法可以更快捷和精确地分析各雨水井的最大水深和雨水累积量，可计算出增设海绵设施后削减的雨水量，为提升雨水管网排水能力提供了更具说服力的数据支撑，以达到改善城市内涝的效果，为改造方案提供有效的决策参考。
附图说明
[0016]图1为本实施例的研究区域示意图；
[0017]图2为本实施例的研究区域概化图；
[0018]图3为改造后无海绵设施重现期20a重要节点水深随时间变化图；
[0019]图4为改造后有海绵设施重现期20a重要节点水深随时间变化图。
具体实施方式
[0020]为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本专利技术的一种或几种具体的实施方式，并不对本专利技术具体请求的保护范围进行严格限定。
[0021]实施例
[0022](1)研究区域概况
[0023]研究小区整体坡度在3％～4％之间，主要土地利用类型为住宅，总占地面积约为3.88ha，总建筑面积3.6ha。对小区进行室外雨污排水管升级改造，扩大了原雨水管道管径。利用SWMM软件构建雨水管网水力模型，对改造后的雨水管道排水能力进行评估，研究区域如图1所示。
[0024](2)降雨数据构建
[0025]收集了该地多个雨水站近40多年的暴雨资料，在传统暴雨强度公式的基础上加以改进和推求，最终得出该地暴雨强度公式：
[0026]式中i为暴雨强度，单位mm/min；t为降雨历时，单位min；P为重现期，单位a。
[0027]选用上述暴雨强度公式模拟研究区域降雨数据，应用芝加哥雨型器分别模拟重现期为2a、5a、10a、20a、50a情况下的降雨情况，峰值比例r取0.4，历时120min。
[0028](3)模型构建
[0029]将研究区域进行概化，按照地形走势共设置31个子汇水区(ZMJ)，58个雨水检查井(J)，59根雨水管(GQ)和2个排放口(PFK)，如图2。下渗模型选用Horton，演算模型选用运动波，时间演算步长取10秒。
[0030](4)重要节点水深分析
[0031]将芝加哥雨型器构建的降雨数据输入到演算模型中，分别模拟雨水管道改造前和改造后增加海绵设施的节点水深情况，运用SWMM软件水力模型带入概化数据进行计算。根据小区雨水井深度及雨水管管径变化，选取主干管道上的重要节点，编号分别为J5、J18、J21、J24、J25、J33，对其在不同重现期下最大积水深度进行分析。
[0032]表1部分节点概化数据表
[0033][0034]如图3和图4所示，图3为改造后无海绵设施重现期20a重要节点水深随时间变化图，图4为改造后有海绵设施重现期20a重要节点水深随时间变化图。
[0035](5)结果分析与计算
[0036]改造后增加海绵设施，重现期为20a时，各个雨水井最大水深减小，各雨水井水深随时间变化曲线积分面积较无海绵设施的情况减小，即雨水井累积雨水量减少，减少量为(A进行归一化处理取1.0)。
[0037]本专利技术基于SWMM的海绵设施削减雨水井累积雨水量的预测方法，可以精确预测雨水井积水深度以及累积雨水量，其利用SWMM模型模拟雨水井积水深度和时间的关系曲线，对关系曲线进行积分处理，得出该雨水井节点在某段时间内的累积雨水量。
[0038]上面结合实施例对本专利技术的实施方式作了详细说明，但是本专利技术并不限于上述实施方式，对于本
的普通技术人员来说，在获知本专利技术中记载内容后，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SWMM的海绵设施削减雨水井累积雨水量的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.利用SWMM软件对目标地区进行雨水管网水力模型的构建，并根据地形走势对目标区域进行概化，分为汇水区、雨水井、雨水管和排放口；S2.选择下渗模型和演算模型，按照芝加哥雨型器进行模拟，并利用当地降雨数据校核；S3.分析管段流量及节点水深，得到雨水井节点水深和时间的关系曲线；S4.根据关系曲线得到t1至t2时间内的雨水井累积雨水量为：式中：A为雨水井底面积...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄友保，胡昊，朱曙光，吴邦磊，钱磊，程怀江，李百乐，曾庆威，
申请(专利权)人：安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：