SWMM简介及其应用

SWMM简介及其应用汇报人：陈小龙2014.4北京清控人居环境研究院SWMM原理简介SWMM的应用主要内容12SWMM是什么效果：该模型可以跟踪模拟不同时间步长任意时刻每个子流域所产生径流的水质和水量，以及每个管道和河道中水的流量、水深及水质等情况。SWMM：stormwatermanagementmodel，暴雨洪水管理模型开发者：EPA（EnvironmentalProtectionAgency，US，环境保护署），1971应用：动态的降水-径流模拟模型，主要用于模拟城市某一单一降水事件或长期的水量和水质模拟（也可应用于流域）城市降雨径流污染形成过程示意图SWMM的原理各子流域所发生的降水，径流和污染负荷汇流模块通过管网、渠道、蓄水和处理设施、水泵、调节闸等进行水量传输SWMM径流模块SWMM将排水系统概化为一系列水流和物质在几个主要情景环境下运移的模块大气模块：来自大气的降水和污染物直接堆积在地表环境中。SWMM用雨量计代表降水作为系统的输入。地表模块：由一个或更多个覆盖研究区的子流域组成。它接受来自大气模块的降水（降雨或降雪）；它以下渗出流的形式向地下水模块输送物质，同时也将地表径流和污染负荷输送到运移模块。地下水模块：该模块接受来自地表模块的下渗量，同时将这部分下渗量部分传送到运移模块。这部分由含水土层（蓄水层）模块模拟。运移模块：该模块由一系列具有传输性质（渠系，管道，水泵和阀门）的单元和具有存储或处理性质（输送水到排水口的传送器或污水处理厂）的单元组成。输入数据包括地表径流，地下水交换，晴天污水排放以及用户自定义的水文过程。这部分由节点和连接模块模拟。雨量计雨量计可以有一个或多个，其功能是为研究区中的子流域提供降水数据。降水数据可以是用户自己定义的时间序列，也可以是外部文件。降水数据类型（如降水强度，降水量和降水累积量）时间步长（如小时，15分钟等等）降水数据的来源（输入的时间序列或外部文档）降水数据来源的名称雨量计属性输入参数包括：SWMM模型中重要的组分参数子流域子流域是水文响应单元，一个子流域的地表径流和排水系统在地形上只有一个水流出口。用户根据需要将研究区域划分为一系列子流域，并对各子流域出口进行编号以方便识别。排水口可以是排水系统的节点，也可以是其它子流域中的节点。子流域被划分为透水区域和不透水区域，蓄水和不蓄水区域流域中降水下渗进入不饱和土壤区域有三种模拟方式，分别是：霍顿模型格林—安普特模型径流曲线数法节点节点是将输送管线连接在一起的点，包括以下几种分类：交叉点（汇合处）排水口分流器储水单元外部进入排水系统的点连接连接通常由排水系统中的运输组件组成，通常两端各有节点连接类型包括：管道或导管水泵调节器管道或导管管道通常包括管道和渠系导管输入参数包括：进口和出口节点的名称导管在进出口转向节点处的偏移量或偏移高度导管长度曼宁糙率横断面的几何形状进口和出口水头损失阻止回水的阀门水泵的输入参数包括：入口和进口节点的名称水泵曲线的名称（用*代表理想水泵）水泵初始开关状态启动和停止时的水深水泵pump建模技术路线DEM遥感影像高程沟渠地表覆盖单元划分坡度构建模型降雨产、汇流产、汇污储蓄池工程数据管道节点其他气温与风速融雪与地下水糙率累积和冲刷降水与蒸发输入条件输入条件由菜单栏，工具栏，数据浏览器，图形浏览器，绘图区，状态栏等组成运行界面SWMM模型运行在绘图区域汇出雨水管网，汇水区域的示意图模拟区域绘制编辑属性值选中各元素右键菜单在属性选项中编辑属性值，进行模型的输入设定模拟条件在数据浏览器的Option选项中设定模拟的条件，包括验算方法，模拟时间段，模拟等。模拟计算菜单Project的子菜单Runsimulation模拟结果的显示在Report菜单中，模拟结果可以用图、表等形式显示针对洪水设计排水系统的规模/尺寸为控制洪水和保护水质，设计滞洪设施及附属物的规模绘制自然渠道/河道系统的泛洪区在保证下水管网溢流最小前提下，提供下水道管网最优控制策略设计为污染管理研究提供非点源带来的污染负荷评估下水管网溢流产生的内涝和下渗给公共卫生环境带来的影响应用对采取最优管理措施在雨季所导致污染负荷减少的作用进行评估SWMM可以做什么地表特征：耕地、林草地、居民地编号：子流域、汇水渠道、受水节点等编号面积：子流域面积坡度：子流域平均坡度汇水渠长：受水节点之间的汇水沟渠长度径流宽度：子流域径流宽度=面积/汇流长度子流域划分与信息提取子流域划分180个子流域SWMM的简单应用不同地表覆盖将研究区域主要概化为由林草地、水田和居民区三种的不同地表覆盖，选取三个面积和坡度相差较小子流域分别为S53、S108和S177。012345678123456789101112131415161718192021222324时间(h)降雨量(mm)2012年7月14日降雨过程使用2012年7月14日24小时的降雨数据进行模拟，此次降雨总量共33.4mm。子流域号林草地耕地居民地S5327.365.17.6S10818.371.310.4S11744.742.812.500.511.522.53123456789101112131415161718192021222324时间(h)径流量（m3/s）051015202530降雨量(mm)降雨过程S53单元S108单元S177单元0102030405060123456789101112131415161718192021222324时间(h)COD浓度(mg/l)051015202530降雨量(mm)降雨过程S53单元S108单元S177单元总径流量规律确是：S108S53S117，产流总量分别为5.25万m3、5.15万m3和4.4万m3。COD负荷量规律：S108S53S117分别为：798.13kg、698.76kg、693.26kg00.10.20.30.40.5123456789101112131415161718192021222324时间(h)TP浓度(mg/l)051015202530降雨量(mm)降雨过程S53单元TPS108单元S177单元01234123456789101112131415161718192021222324时间(h)TN浓度(mg/l)051015202530降雨量(mm)降雨过程S53单元S108单元S177单元TP负荷量规律：S108S53S117分别为：6.56kg、5.33kg、5.29kgTN负荷量规律：S108S53S117分别为：54.10kg、43.13kg、42.56kg不同坡度选取三个面积和地表覆盖相似，坡度有着较大差别的子流域分别为S45、S65和S82，其中，S45坡度为0.94；S65坡度为6.32；S82坡度为20.6。051015202530123456789101112131415161718192021222324时间(h)降雨量(mm)2012年8月6日降雨过程使用2012年8月6日降雨数据，24小时总降雨量为58.3mm0246810123456789101112131415161718192021222324时间(h)径流量(m3/s)0102030405060降雨量(mm)降雨过程S45单元S65单元S82单元总产流规律为S82S65S45，分别为19.54万m3、16.68万m3、7.07万m3020406080100120140160123456789101112131415161718192021222324时间(h)COD浓度(mg/l)0102030405060降雨量(mm)降雨过程S45单元S65单元S82单元COD总负荷量规律：S82S65S45，分别为：8084.12kg、7645.64kg、2192.03kg00.20.40.60.81123456789101112131415161718192021222324时间(h)TP浓度(mg/l)0102030405060降雨量(mm)降雨过程S45单元S65单元S82单元TP总负荷量规律：S82S65S45，分别为：59.89kg、55.24kg、15.02kgTN总负荷量规律：S82S65S45，分别为：580.26kg、529.12kg、132.35kg024681012123456789101112131415161718192021222324时间(h)TN浓度(mg/l)0102030405060降雨量(mm)降雨过程S45单元S65单元S82单元我们要做什么Titleinhere水质、水量监测Titleinhere排水方案优化Titleinhere排水资产管理DigitalwaterOURWORK我们的事业SWMM3Scomputer单机网络模拟计算数据管理结果显示方案分析For排水管理科学研究工程建设现阶段重点任务加油！