20180722智慧水务资料包07智慧排水SWMM同济大学最新汉化版SwmmAppsM

雨水管理模型SWMMH(5.0版)使用手册原著：JorgeGironás,LarryA.Roesner,JenniferDavis（科罗拉多州立大学土木与环境工程系，科罗拉多州克林斯堡，80523-1372）LewisA.Rossman（俄亥俄州辛辛那提市美国环境保护局国家风险管理研究实验室供水和水资源分部，45268）翻译：李树平（上海市同济大学环境科学与工程学院，200092）2010年11月ii声明本文档英文版信息总体或者部分得到美国环境保护局（EPA）的资助。它得到环境保护局的同事和管理人员的审查，可以作为EPA文档发布。文档中提到的商标名称或者商业产品不构成背书或者使用推荐。本文档中文版信息得到同济大学教学改革与研究项目的资助。iii摘要雨水管理模型（SWMMH）是美国环境保护局软件EPASWMM的汉化版本，一个动态降雨--径流模拟计算机程序，主要用于计算计算城市区域的径流水量和水质。本手册可作为具有一定水文学和水力学基础知识的SWMMH新用户的实际使用指导。它包含了九个例子，说明SWMMH怎样用于模拟实际中遇到的多常见雨水管理和设计问题。这些包括：计算开发前后条件下的径流；分析简单收集系统的水力特性；涉及多目标的滞留池；模拟分布式低影响径流控制；模拟雨水污染物的增长、冲刷、迁移和处理；分析双排水和合流制排水管道系统；以及执行长期连续性模拟。每一例子结合了完整的SWMMH输入数据文件。iv目录摘要.................................................................................................................................................iii 原著致谢...........................................................................................................................................v 引言...................................................................................................................................................1 例1开发后的径流..........................................................................................................................3 例2地表排水水力学....................................................................................................................18 例3滞留池设计............................................................................................................................30 例4低影响开发............................................................................................................................44 例5径流水质................................................................................................................................56 例6径流处理................................................................................................................................69 例7双排水系统............................................................................................................................80 例8合流制排水管道系统............................................................................................................92 例9连续模拟..............................................................................................................................110 参考文献.......................................................................................................................................127 v原著致谢作者衷心感谢EPA工程项目官LewisRossman，在本手册写作过程中的主动参与。Rossman博士参与了本手册所有例子的写作、审核，并对模拟结果进行了注释。他在本项目中的主动参与，大大提高手册的质量。1引言雨水管理模型（SWMMH）是美国环境保护局软件EPASWMM的汉化版本，一个动态降雨--径流模拟计算机程序，主要用于计算城市区域的径流水量和水质。SWMMH的径流组件在一组子汇水面积上执行，接受降水并产生径流和污染负荷。SWMMH演算部分计算通过管道、渠道、蓄水/处理设施、水泵和调节器系统输送的径流。SWMMH在由许多时间步长构成的模拟时段，跟踪子汇水面积的径流水量和水质，管渠的流量、水深和水质。SWMM昀初开发于1971年，此后经历了几次主要的升级。它在全世界得到广泛应用，用于与城市区域的雨水径流、合流制排水管道、污水管道和其他排水系统相关的规划、分析和设计，同时也用于模拟非城市区域情况。当前版本为发布于2005年的SWMM5（2011年经汉化后，版本称作SWMMH5）。它具有现代化的模型结构和用户界面，使得SWMM易于使用，更适合于水文学家、工程师和水资源管理专家的应用。本手册服务于已经具有一定的水文学和水力学知识的新SWMMH用户的实践应用指导。它包含的例子，说明SWMMH怎样用于模拟一些昀常见类型的雨水管理和设计问题。本手册讨论了以下应用案例：1．开发后的径流。对应于几种设计暴雨事件，29英亩居民区开发前后状态的地表径流计算。2．地表排水水力学。利用SWMMH各种水力演算选项分析，将地表径流输送网添加到例1中开发后汇水面积上。23．滞留池设计。对于例2的开发后条件，为满足水质控制和高峰流量减少准则，设计滞留池和出水口构筑物。4．低影响开发。两种类型的低影响开发（LID)控制，滤草带和渗渠，放置在例2模拟的开发后汇水区域内。5．径流水质。在例2的开发后汇水面积内，模拟总悬浮固体（TSS)的增长、冲刷和演算。6．径流处理。例3和4中模拟的LID控制和滞留池中TSS的去除。7．双排水系统。例2的地表排水系统转换为地下雨水管道和地上街道与边沟的并行系统，受制于超载水流和街道洪流。8．合流制排水管道系统。例7的排水管道系统转换为合流制系统，携带旱季污水流量和雨季径流，包括各种分流构筑物和提升压力干管。9．连续模拟。SWMMH统计工具以连续10年历史降雨，用于分析例3设计的滞留池性能。所有例子针对相同的汇水面积，一定程度上每一例建立在前一例子结果基础上。因此，建议读者从例1顺序操作到例9，构建每一例子SWMMH执行需要的输入数据文件。然后将构建的输入文件与本文档原作者创建的文件比较。这些文件，以及完成例子需要的背景图像，在压缩文件epaswmm5_apps_manual.zip中提供。可以从EPASWMM网址下载（或SWMMH网址）。本手册假设读者具有一定的基本知识，可以运行SWMMH5并执行其功能，例如打开新的工程，设置工程缺省，将排水系统对象添加到工程，编辑这些对象的属性，以及显示模拟结果。更多的主题在SWMMH用户手册中覆盖，也可来自EPASWMM网址（和SWMMH网址）。该手册包含了指导新用户通过每一步运行的教程案例。3例1开发后的径流第一个例子说明怎样构建城市汇水区域的水文模型，以及怎样利用它比较开发前后条件下的雨水径流。它说明空间上将汇水面积分为更小的计算单元，称作子汇水区域，并讨论这些子汇水区域的特性，SWMMH用它将降雨转换为径流。该例仅仅考虑了径流。汇水面积中的排水管渠径流流量演算，将在例2中讨论。该类模型在实际中很常见。许多当地雨水法规和机构需要限制新开发区的高峰径流量。为了满足环境可持续性目标，类似的准则也用于限制总径流量。1.1 问题描述 图1-1为29英亩自然汇水面积的等高线地形图，规划为新的居民区。该未开发的区域主要为牧场，土壤类型为粉质壤土。图1-2说明了该场地的开发规划。除了位于公园区域的洼地，地形上没有多大变化。这意味着将来街道总体上遵从自然坡度。居民区街道将具有2%的坡度，便于排水。开发后的场地将通过涵洞将径流排向河流，汇水面积的出水口点位于场地东南侧的街道。图1-1未经开发的场地4目标为了估计汇水面积出水口的雨水流量，并将它们与城市化之前产生的比较。方法来自雨水排水手册，对于一系列合成的设计暴雨，相关于不同的重现期，计算汇水面积的水文响应。这里使用的设计暴雨将为2小时事件，重现期分别为2，10和100年。该例中使用的多数参数数值来自SWMM用户手册公布的表格（Rossman,2008），通过丹佛城市排水和洪水控制区域（UDFCD）（UDFCD,2001）公布的设计指南补充。建立的两个模型，一个代表当前未开发条件下的汇水面积，另一个代表了完全开发后的汇水面积。在当前和将来条件下，初步估计汇水面积出水口流量，将需要定义没有渠道化的流量，仅仅模拟作为地表漫流的径流。本手册的例2将把草洼、渠道和涵洞的输送系统添加到模型。图1-2开发之后的场地1.2 系统表达 SWMMH为一个分布式模型，意味着为了捕获地形、排水路径、土地覆盖和土壤特征的空间变化对径流产生的效应，研究面积可以分隔为任意数量的不规则子汇水面积。理想化的子汇水区域可概化为一个矩形表面，具有均匀的坡度和宽度W，排向单一出水渠道，如图10-3所示。每一子汇水区域可以进一步分为三种子面积：具有洼地（滞留）蓄水的不渗透面积，没有洼地蓄水的不渗透面积，以及具有洼地蓄水的渗透面积。只有洼地蓄水的渗透面积允许具有渗入到土壤的降雨损失.5图1-3子汇水面积的理想化表示SWMMH中通过以下输入参数集定义子汇水面积的水文特性：z面积这是子汇水面积边界包围的面积。其数值直接来自地图、现场调查，或者当汇水面积按比例绘制在SWMM的研究面积地图中时，通过SWMMH的自动长度工具计算。z宽度宽度定义为子汇水面积与地表漫流昀长路径长度的比值。如果具有多条这样的路径，那么利用它们的长度平均值计算宽度。使用该方法时，必须注意不要将渠道化的流量作为水流路径的一部分。在自然面积中，真实地表漫流在汇集到溪流之前，发生的距离大