排水管网计算机模拟方法及其应用研究

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我国已进入城市化快速发展期。城市化的一个直接后果就是城市区域的硬化面积不断增大,破坏了城市正常的水循环路径,导致雨水径流总量增大、洪峰流量增大、洪峰时间提前,常常会诱发道路积水、合流制管道溢流(CSO)等城市型水灾害。与此同时,随着计算机技术、网络技术和通信技术的发展,我国城市排水管网管理信息化、科学化、现代化的业务需求日益增强。因此,当前的城市排水管网事业挑战与机遇并存。解决城市型水灾害,实现城市排水管网科学化管理的一个共同解决方案就是建立排水管网模型。 首先,介绍了排水管网模型的概念、类型及应用,阐述了排水管网数学模型构成,并以SWMM引擎为例,分析了排水管网模型的建模原理:回顾了国内外排水管网模型的历史沿革和发展现状,介绍了我国排水管网模型研究现状及应用中存在的问题。此外,对排水管网建模技术流程及基于SWMM引擎的软件二次开发方案进行了介绍。 其次,结合实例介绍了排水管网模型实用化建模的一些方法。主要内容包括: (1)提出了一套包括基础数据搜集与录入、汇水子区域划分、模型参数初选、灵敏度分析、模型预校准和模拟情境设计分析的排水管网实用建模方法,适用于水文测验数据短缺地区的排水管网模型研究。 (2)基于城市暴雨强度公式,应用芝加哥过程线模型合成了不同重现期、不同雨型的降雨情境,并用于模拟分析。此外,给出了非恒定降雨情境重现期的确定方法。 (3)提出了“灵敏度分析-模型校准”迭代校准执行方案,即灵敏度分析为排水管网参数校准提供当前最需要调整的关键参数,而模型参数校准则优化灵敏度分析的初始参数集。 (4)提出了排水管网水文/水力模型的二段式校准方案。针对校准实测数据不足的状况,提出了基于综合径流系数的水文模型预校准方案及基于积水事件的水力模型预校准方案。 最后,在排水管网建模理论与方法研究的基础上,对改进SWMM模型在镇江市主城区排水管网模型的建立及应用进行了研究,可为排水管网系统服务性能的总体评价及瓶颈识别、泵站排涝能力盈亏评估提供科学依据。
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