【纯水设备www.xqccs.com】随着我国城市化进程的加快，城市底层地表条件发生了很大的变化，城市发展过程中的洪水灾害和水污染日益突出。在此背景下，国家提出建设海绵城市的新概念，倡导建设低影响发展(LID)雨水系统，通过“渗流、停滞、储存、净利用、排放”等最佳管理实践(bestmanagementpractice, BMPs)建设不同的城市海绵，以适应雨洪变化，应对自然灾害。海绵城市的新概念虽然为防洪和城市生态水文环境的改善开辟了新的思路，但在我国实际建设中仍存在许多困难。纯水设备的一个主要原因是缺乏有效的控制设计和评估工具,更难把自然因素,地理条件和人类行为的复杂关系程序系统或工具,有效的雨洪水模型的软件可以提供设计指导城市规划和建设的海绵,海绵,大大提高城市建设的科学性和可靠性。

    目前关于雨洪模型的报道较多，但大多没有系统介绍海绵城市雨洪管理相关模型的发展。通过总结国内外城市雨洪水的发展模式和低影响,五InfoWorks的典型模型,迈克,SWMM,维持并SewerGEMS进行了分析,并应用这些模型的特点和发展趋势进行了探讨和分析,以提供科学依据雨洪水模型的选择和使用海绵施工过程的城市在中国。工业纯水设备

常见模型及分类

    根据海绵城市的层次化结构，从流域、河流、城镇和单位规模等方面对雨洪模型进行了分析。流域尺度主要是指构成城市水生态功能系统的湖泊、河流、水库等生态敏感区域。河道尺度主要是指连接城市与自然生境的雨水、纯水设备泄洪通道。城市规模主要指集水区、管道节点、防渗区等绿色、灰色的城市基础设施。单位尺度主要是指分布在源、过程和末端的微低冲击控制措施。

1.1河流+城镇

    InfoWorks模型是应用于河流和城镇规模的典型雨洪模型。将城市地上雨水系统与地下雨水系统相结合，从整体上实现了整个城市雨水系统、污水系统、流域系统的动态仿真。

    InfoWorks模型处理模块包含了降雨和地表径流入渗,模块,积累低影响开发模块,水质分析模块,现有的排水系统可以准确地建模和分析的情况下,一个更真实的模拟地下排水系统和接收水域,表面之间的交互和实时洪水预报、预警、进而能够更准确的筛选出排水系统存在的弊端和瓶颈问题，进而可以利用软件辅助规划和改造工程的施工，为排水系统提供全方位的支撑功能。目前，更广泛使用的子模型包括InfoWorksICM、InfoWorksCS和InfoWorksRS。

Jian-yong李在ICM模型为平台,通过不同的降雨在上海杨浦滨江场景,排水管网系统是模拟计算,评估排泄水条件和接管载荷情况,并在此基础上,网络优化的瓶颈、改造和维护区域防洪和排水和管道网络提供技术和决策支持。工业纯水设备

    姚宇等利用InfoWorksCS模型对蚌埠市茂河口工业园排水管网进行了模拟，并对城市核心排水系统的运行性能进行了评估，为排水管网的改造扩建和应急预案的优化提供了分析平台。

Othman等人利用InfoWorksRS对2013年赤道地区的洪水Infoworks事件进行了模拟，对1926 - 2012年的洪水灾害进行了建模和分析，绘制了局部地区的涝渍灾害风险图，为预防涝渍提供了有效的措施。

1.2分水岭+河流+城镇

    MIKE模型是一个典型的雨洪模型，应用于流域、河流和城镇的尺度上。可用于流域、河流、河口、海岸和管网的一维或二维水文、水质和水力模拟。迈克模型包含水动力学、降雨径流和水质量分析模块,配置不仅所有雨洪排水管网和供水管网模型,分析工具,并与GIS集成模块,和数据采集与监控系统(SCADA),实时控制系统(RTC)和决策支持系统(DSS)能达到一个更好的连接。同时，纯水设备具有基于鼠标和SWMM仿真计算的LID/BMPs分析能力。MIKE model的子模型主要有MIKE11、MIKE21和MIKEURBAN。

     使用MIKEURBAN Apirumanekul,如达卡城市的排水系统,模拟和分析在建模的过程中不仅考虑雨水管网系统和污水管网系统,和管网系统连接到城市街道形式也进行了设置,底层表面和管网络,考虑全面涝明显提高了仿真精度。

    利用MIKE11模型，对辽河上游富店段至同江河口段水质变化进行了模拟。

基于MIKE21,朱七等人构建一个二维水动力模型在北京天堂河的下游,结果表明,无论P = 20,50或100 P =最大淹没深度主要集中在低洼地区南部和东部,和最大积水深度超过2 m和积水时间超过8 h,这是防御区域洪水灾害的关键。工业纯水设备

1.3流域+城镇

    SWMM模型是应用在流域+城镇上较为典型的雨洪模型，其是目前世界上研究最深入应用最成熟的城市降雨-径流-水质模型。SWMM模型包含了径流模块、输送模块、扩展输送模块、调蓄/处理四个核心模块，目前主要应用于城市防洪排涝的规划和优化。

    SWMM5.0版本之后增加了对LID/BMPs技术的支持，包涵了生物滞留网格、多孔路面、渗渠、雨桶、草洼五种LID设施，设施参数如表1所示。SWMM模型将LID/BMPs单独划分成子汇水区，适用于小面积的LID模拟和较大区域的LID技术集成及雨洪控制效果模拟。SWMM不但可以评估单个海绵体设施的效果，而且能够模拟城镇尺度下低影响开发设施对海绵城市径流量、径流峰值及水质的影响。工业纯水设备

    Sun等利用SWMM模型对纽约和锡拉库扎的汇水区域离散化进行了研究，最终确定出了适合于此两个区域的汇水区离散程度，纯水设备在这一离散等级下模型系统与实际状况的符合程度最好，且模拟结果的输出值和稳定性均达到规范标准。

表1LID技术参数表

    Janet等利用SWMM对巴拉纳河流域的适用性进行了模拟，并利用实测降雨资料对模型进行率定，通过敏感性分析得出敏感性最高的参数是汇水区不透水率和不透水区地表洼地蓄水量，最不敏感的参数是曼宁系数。工业纯水设备

    王雯雯等利用SWMM模型对LID模式的水文效应进行了模拟评估，结果表明，城市化后流域的洪峰流量显著增大、洪峰时间前移、径流系数变大，透水铺装和下凹式绿地两种LID设施在有效缓解雨水管网泄洪压力的同时亦可削减洪峰流量和减小径流系数。

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    SUSTAIN模型是应用在流域+单元上较为典型的雨洪模型，其是目前国内LID/BMPs技术应用最多的模型，主要用于LID/BMPs水文水质设施的布局和优化。

    SUSTAIN以ArcGIS模型为基础平台，在成本分析和技术优化的基础上，融合了水文、水力和水质分析模型，以实现城镇或单元范围内雨洪整治方案有效性和经济性的评估和分析。SUSTAIN模型包括框架管理、BMPs布局、土地模拟、BMPs模拟、传输模拟、优化和后处理程序等7个模块，不仅可以分析区域内的雨洪情况，同时也具有优化空间布局、输送设施间水文、模拟低影响开发设施水文效能等综合功能，BMPs模拟情况如图1所示。

图1SUSTAIN模型在BMP中的模拟流程

    Lee等利用SUSTAIN模型评估堪萨斯州一处面积约为40.5km2区域的雨洪过程，最终模拟出径流量削减曲线和TSS污染负荷削减曲线，得出模拟区域实施的生物滞留池与透水路面两种LID设施有效削减了70%的年径流量，同时这些LID设施的最低成本为320000美元。

    美国EPA为了更好诠释SUSTAIN模型的使用，选取了美国威斯康星州的UpperNorthBranchOakCreek流域作为研究案例，区域面积为11.4km2，所使用的LID设施为植生滞留池、透水铺面、干式滞留池，模拟结果表明，TSS削减率为27.3%。

    唐颖利用SUSTAIN纯水设备模型模拟探究了广东省环境保护职业技术学院佛山校区内各种LID/BMPs规划情景，有效设计和评估了LID/BMPs措施类型、地点分布和技术效果，对于在我国利用SUSTAIN模型开展LID措施的模型分析与设计评估具有较大的参考价值。

为研究降雨径流过程和污染负荷变化规律，董欣等以屋面为例，基于HSY和MonteCarlo方法对SWMM模型的大量参数进行优化，确定了不透水区初损填洼量等6个关键参数，较大幅度提高了SWMM的运行灵敏度和运行速度。工业纯水设备

1.5城镇

    SewerGEMS模型是应用在城镇尺度上较为典型的雨洪模型，其主要用于污水或雨污排放混合系统的模拟，尤其对雨污合流系统具有很强的管道错接和溢流模拟能力，具体应用方向包括分配和估算雨污水负荷以及分析水力和雨污混合系统溢流等，其同时具备设计和优化LID设施、模拟水质变化的能力。

    SewerGEMS模型其内置了水力和水文学基本公式，在多引擎计算的基础上可以进行精确的排水系统动态模拟，同时可与独立平台、AutoCAD、ArcGIS和MicroStation实现互操作，为工程人员分析、设计和运作污水及雨污混合系统提供简洁实用的操作环境。

    Mallik等在2014年利用SewerGEMS对孟加拉国西部多个不同地区的排水系统进行了水力建模，纯水设备并进行了相关模型的优化和修正使其最大程度地符合实际运行状况，随后利用SewerGEMS对未规划区域的排水系统进行了模拟，制定了3个经济性较强的排水系统规划方案。工业纯水设备

    王荣和等应用SewerGEMS进行了给排水管网模型评估，分析了排水系统模型的应用和发展，提出利用生命周期分析来进行相关评估的理念，从基础数据导入、模型系统建立、模型校核、模型现状分析以及模型辅助规划等方面开展了工作，最终制定出了给排水模型系统的维护与管理措施。

2雨洪模型不足之处

    城市雨洪管理模型近几年发展较为迅速，但需要清楚认识的是任何雨洪模型都有其特定的前提条件和适用范围，亦即任何雨洪模型均存在一定的限制性，故当前适用于海绵城市的雨洪模型还存在一些不足，今后需要围绕以下几点不断进行完善。工业纯水设备

（1）模拟功能不完善

    多数雨洪模型未能根据不同城市的不同基础条件对水文、水力、水质、经济和环境风险等参数进行系统整合，具体表现为：1）模型的水文物理过程和污染物去除过程机理分析仍不完善；2）模型缺少可靠性和风险分析；3）模型多数用于规划设计，用于暴雨灾害预测和预报的较少；4）多数模型参数复杂，分析计算速度较慢。

（2）LID设施评价不足

    目前多数雨洪模型中的LID设施在用于海绵城市建设时可以取得较好的模拟效果，但评价机制不完整，具体表现为：1）LID设施试验或模拟多是从小实验面积或微观尺度进行，研究范围尚未扩展到城市区域和流域尺度；2）缺乏与周围排水管网系统的有机结合；3）未充分考虑单项LID设施和其他LID设施组合情况下的变化情况。

（3）模型参数不准确

    我国使用的雨洪模型大多由国外公司开发设计，模型手册中的数据也多数源于国外，而我国城市下垫面、土地利用类型、土壤类型、河道类型等基础条件所涉及的模型参数与国外不尽相同。使用人员在选取模型参数时多为从模型手册中直接选定，经模型率定发现部分模型参数误差较大，在一定程度上降低了模型的准确性和科学性。另外不同城市、不同功能区的基础条件也不尽相同，纯水设备在选取模型参数及进行模型率定时也要加以区别。

（4）山地城市雨洪模拟缺乏

    目前多数雨洪模型在海绵城市建设中的应用限于平原或地势平坦地区，在山地或地势崎岖地区中的研究还相对较少。山地或地势崎岖地区的下垫面情况较为复杂多变，在此类型中运用雨洪模型进行模拟时需考虑的因素众多、难度较大。工业纯水设备

3展望

    （1）进一步加强雨水产汇流过程中各个环节的机理研究，深化水文水力物理过程、水质净化过程、环境因子等因素之间的耦合作用，加强雨洪模型与ArcGIS、RS、WASP和HEC-HMS等模型联用方面的研究，充分发挥各软件的优势，不断完善模拟功能和丰富模拟结果输出形式。工业纯水设备

   （2）进行LID设施模拟时，纯水设备应加入和周边排水管网的衔接模拟，并充分考虑单项LID设施和其他LID设施组合情况下径流和水质等结果的变化情况。

   （3）应根据城市实际基础条件因地制宜地设置SWMM模型的参数，必要时要通过试验方式确定参数数值，而非仅仅从模型手册中获取。同时，对不同城市、不同功能区所涉及的模型参数进行甄别，确保模型参数的准确性。工业纯水设备

   （4）加强雨洪模型在山地或地势崎岖地区中的模拟研究，此方面的研究应确保坡度、土地类型、土壤类型和河道参数等数据的准确性。更多环保及纯水处理设备资讯请关注皙全苏州纯水设备网。