基于SWMM水力模型的城市區(qū)域排水管網(wǎng)防澇分析

蔡嘉欣

(深圳市排水管理處,廣東 深圳 518000)

0 引言

城市化導(dǎo)致城市中不可滲透地區(qū)的增加,增加了洪水的發(fā)生及其在極端降雨事件期間的危害。為了減輕洪水的影響,城市必須正確規(guī)劃和設(shè)計排水網(wǎng)絡(luò)。城市排水系統(tǒng)由兩個明顯不同的子系統(tǒng)組成:下水道(次要)網(wǎng)絡(luò)和地表(主要)網(wǎng)絡(luò)。在降雨事件期間,兩個子系統(tǒng)之間的水交換可以通過入口和檢修孔雙向進(jìn)行。地表陸上流、下水道流量以及兩者之間的交換通常使用雙排水模型進(jìn)行計算,該模型以集成和現(xiàn)實(shí)的方式解決所有過程。

1 材料和方法

1.1 模型

1.1.1 Iber

Iber是一個二維數(shù)值模型,用于模擬淺水中湍流自由表面流動和輸運(yùn)過程。它是一個免費(fèi)的分發(fā)軟件,可以在 www.iberaula.com 下載。Iber 的流體動力學(xué)模塊求解二維深度平均淺水方程,也稱為動態(tài)波動方程,以區(qū)別于更簡單的擴(kuò)散波和運(yùn)動波模型。該模型還包含多個水文過程,其在降雨-徑流和陸流計算中的應(yīng)用已在以前的工作中得到驗(yàn)證[1]。模型求解的質(zhì)量和動量守恒方程可以寫成如下:

式中:h是水深;qx,qy是單位放電及其模量的兩個組成部分;zb是海拔;n是曼寧系數(shù);g是重力加速度;R是降雨強(qiáng)度,以及i是滲透率。

流體動力學(xué)方程使用非結(jié)構(gòu)化有限體積求解器求解,包括用于水文應(yīng)用的特定數(shù)值方案,即所謂的DHD方案。強(qiáng)烈建議在降雨徑流計算中使用此方案。

1.1.2 SWMM

雨水管理模型(SWMM)是一種一維動態(tài)下水道網(wǎng)絡(luò)模型,用于模擬降雨徑流過程和通過排水系統(tǒng)的水流輸送。……