基于SWMM的城區雨洪模型模擬研究

王艷珍++王曉松

摘 要：為研究城市區域的雨洪規律以及城區下墊面透水面積的增加對于雨洪過程的影響，指導城市區域的防洪排澇工作，以山西省孝義市城北區為例，SWMM為工具，經過子匯水區的劃分、管網概化、參數選擇等過程建立了研究區的雨洪模擬模型，并利用該模型模擬了重現期為1、3、5、10a以及研究區下墊面不透水率分別為70%、60%、50%時的雨洪過程。結果顯示：隨著重現期的增加，城區雨洪徑流峰值明顯增加，但增幅逐漸減小；當下墊面透水面積逐漸增加時，徑流峰值逐漸減小，但隨著重現期的增大，其增幅減小。表明增加城區下墊面透水面積比率對于改善城市雨洪過程具有一定的效果。

關鍵詞：SWMM模型 降雨重現期 下墊面透水率 城區雨洪分析

中圖分類號：P333.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（c）-0010-04

Abstract：In order to study the process of urban storm-flood and how the urban storm-flood process changes and do some efforts to urban flood control work the storm water model for north part of Xiaoyi city in Shanxi province was established after finishing the dividing of subarea， conceptualization of the conduit system and the choice of the parameters. With the help of this model a simulation on the process of the storm water-flood of different rainfalls with return period of 1，3，5，7 and different impervious area including the percentage of 70%，60%，50%. It shows when the rainfall with a bigger return period happens the peak flow increases， but the increasing range decreases. And the peak flow reduces with the increasing of the previous area， but the range of the reduction of the discharge flow is smaller when the rainfall happens with a bigger return period. These results tell that the practice of increasing the previous area is useful in relieving storm waterlogging.

Key words：SWMM Model return period of rainfall percentage of the previous area urban storm-flood analysis

利用數值模擬技術對城市暴雨洪水過程進行模擬是城市地區防洪減災系統工作的關鍵技術，結合城市地區的產匯流特性建立相應的城市雨洪模型可為解決城市地區的洪澇問題、雨水資源利用以及面源污染等問題提供一定的技術支持。該文以SWMM（storm water management model，暴雨洪水管理模型）為基礎，建立了山西省孝義市城北區域的城市雨洪模擬模型，并針對不同重現期的設計暴雨和不同的下墊面條件下典型的情景進行模擬計算，分析研究區的雨洪特點、規律以及提高下墊面的透水面積的比例對雨洪過程的影響，為研究區的防洪排澇工作提供一定的技術支持。

1 SWMM模型介紹

美國環保署開發的SWMM模型作為一個動態的降雨-徑流模型，可以模擬城市地區單場降雨或連續降雨的水量及水質情況。該模型主要通過大氣模塊、地表模塊、地下水模塊和運移模塊模擬水流和污染物在排水系統中的輸移情況[1]。

SWMM作為一個通用性較好的數值模擬模型，可對城區與產匯流相關的一些水文過程進行計算，主要包括時變降雨量、地表的水蒸發、洼地蓄留以及利用非線性水庫法進行坡面匯流計算；此外，SWMM還可對包括管網匯流過程在內的水力計算模型。自SWMM問世以來，被全世界廣泛應用于城市排水管網規劃設計和雨洪管理的研究中。

2 研究區域模型構建

2.1 研究區下墊面概化

研究區域位于山西省孝義市開發區的城北區域，總面積為1786.86 hm2，該區域地勢西高東低，根據研究區地形圖，計算得研究區的整體坡度約為0.6%。用地類型包括居住用地、公園綠地、工業用地、市政設施用地、發展備用地、停車場以及道路廣場等，土地利用比較復雜，不透水面積約占總面積的70%。研究區多年平均降雨量為490.9 mm，年內季節差異較大，全年降雨量的61%集中在夏季，春秋季節約占25%，冬季降雨量比例不足3%。研究區排水管網為雨污合流制。根據研究區域的用地類型圖、衛星影像圖以及管網現狀圖等基本資料，按照SWMM模型的設置要求，進行下墊面的概化，包括子匯水區的劃分和管網概化。

根據地形情況，以街區和道路為基本單位劃分子匯水區，根據管網現狀資料進行管網系統概化。共劃分子匯水區356個、排水管道100條，節點98個，排水口1個。

2.2 模型參數設置endprint