流域海绵城市规划中模型的选择与构建

流域海绵城市规划中模型的选择与构建

吕小溪

身份证号 : 34222419940111****

摘要：建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”是推进生态文明建设的重要举措，是新型城市发展方式。HYSWMM-LID作为国内针对海绵城市设计的软件，其参数输入及成果输出格式更适合当下我国的现状特点。海绵城市模型的建立应注意对项目下垫面的分析，并对项目基础数据进行收集，做好项目雨水径流路径分析，划定汇水面积，建立科学准确的模拟模型，进行海绵设施的类型及规模组合，最终实现海绵方案设计科学合理性。

关键词：海绵城市，模型模拟，SWMM模型，流域方案

1引言

我国正处在城镇化快速发展时期，随着城镇化的发展，城市建设取得显著成就，但随着城市扩张往往也同时会带来严峻的生态环境问题。探索人与自然和谐共处，构建可持续发展城市，是当下我国迫切需要解决的问题。2015年国务院办公厅发布了关于推进海绵城市建设的指导意见，并确定了首批海绵城市建设试点城市，国内不少城市纷纷响应，积极开展海绵城市建设[1-2]。通过模型模拟的方法优化海绵城市规划，是提高方案的科学性和合理性，确保海绵城市建设达标的重要手段。

本文主要针对现阶段我国海绵城市模型建设的主要软件，介绍不同模型软件的功能特点，同时结合笔者规划实践对模型建立过程中重难点问题进行分析，为接下来建设完善科学的海绵城市模型提供一些参考。

2模型的介绍及选择

随着低影响开发理念及海绵城市技术的快速发展，国内外已经有不少与之相关的水文模拟、评价软件相继问世。这些软件模拟成果在海绵城市规划设计，城市雨水管理、管网设计、防洪排涝、洪水风险分析等方面发挥了重要作用。目前在国内主要采用SWMM,InfoworksICM，HYSWMM-LID等软件对海绵城市建设相关项目进行建模分析。

2.1 SWMM（暴雨洪水管理模型）

SWMM（stormwatermanagementmodel，暴雨洪水管理模型）是一个动态的降水-径流模拟模型，主要用于模拟城市某一单一降水事件或长期的水量和水质模拟。SWMM模型可模拟完整的城市降雨径流循环，包括地表径流和排水网络中水流、管路中串联或非串联的蓄水池、暴雨径流的处理设施以及受纳水体的水质变化，根据降雨输入（雨量过程线）和系统特性（流域、泄水、蓄水和处理等）模拟暴雨的径流及水质过程[3-4]。

2.2 InfoworksICM（城市综合流域排水模型）

InfoworksICM(IntegratedCatchmentManage-ment)模型，即城市综合流域排水模型。可应用于城市排水系统的现状评估、改造规划和新建城市化排水系统的设计与规划等各方面。In-foworksICM可以完整地模拟城市雨水循环过程，雨污水收集系统的工作状态，排水管网系统与地表收纳水体之间的相互作用。通过对排水系统中检查井、管道、泵站以及其他排水构筑物的流量、水位、流速、充满度以及泵的启闭等时间序列的仿真模拟[5]。

2.3HYSWMM-LID（鸿业暴雨排水及低影响开发模拟系统）

HYSWMM-LID是建立在AutoCAD基础上的与SWMM同一核心引擎的模拟工具，融设计、分析、模拟于一体，既可进行传统做法的模拟计算，也可用于低影响开发措施下的模拟计算。该模型可对区域内涝问题进行有效分析，其中的LID模块能够很好地模拟区域地表的产汇流情况、内涝情况以及排水系统运行情况等。

2.4模型选择

SWMM、InfoWorks在建模过程中需输入大量数据包括管网信息，储水/调蓄设施，竖向高程、汇水分区、水系绿地、用地类型等，所需参数较多。由于InfoWorks、SWMM模型是国外开发的软件，模型中的一些重要参数主要是依据国外的自然属性进行设置。因此在建立模型时，需要对模型中的参数进行人工率定以满足需求。HYSWMM-LID作为国内针对海绵城市设计软件，对我国现状土壤特点，气候特点，降雨等数据都进行了模块式设计，更其使用功能及参数设定更适合我国现状特点，其成果输出及计算更符合我国现阶段海绵城市要求。

3模型建立重难点分析

流域海绵城市规划是一项复杂的系统工程，而不是简单的数字加合或低影响开发设施组合简单组合。本文根据在南方某城市流域海绵城市规划实践中的应用，探索在模型建立过程中应注意的重点问题。

3.1下垫面模型的建立

海绵城市建设的核心是维持场地开发前后水文特征不变，实现开发后一定量的径流量不外排。而不同的下垫面性质的径流系数各不相同，降雨产生的径流量大小不一，因此只有确定项目不同下垫面性质，明确不同下垫面径流系数，才能准确模拟出在特定降雨量条件下的项目径流产生量。

3.2基础参数采集

（1）降雨量数据

海绵城市建设就是使项目对雨水具有良好的收水“弹性”，在下雨时能够有效地吸水、蓄水、渗水、净水，需要时又可经适当的迁移和转化作用。降雨的强度及间隔等条件都影响着海绵设施对于雨水滞蓄能力。以完整的降雨量数据作为基础，模型的模拟结果更接近现状条件。

（2）土壤性质

不同的土壤类型的孔隙率及下渗速率都有所不同，下渗速率高的土壤，其内部的蓄存调蓄量越大，其对雨水径流滞蓄能力越高，项目的雨水外排量越小。因此在模型建立前，应对场地内的土壤类型进行调查，确定项目的土壤类型，明确设施及场地的土壤下渗系数。

（3）蒸发量

雨水循环的过程包括降雨，蒸发两个过程，模型通过对项目的蒸发量、土壤下渗量、降雨量进行水量平衡计算，最终模拟得到项目的径流外排量大小，从而得到项目的径流总量控制率。受温度及风速等因素影响，各地的蒸发量存在差异，在模型建立时应根据各地气象资料，录入蒸发量数据，确保模型模拟的准确性。

3.3径流路径的判断与汇水分区的划分

合理的径流路径分析对项目汇水区划分，设施类型及规模的确定都起着至关重要的作用。只有明确了径流的路径才能知道设施的汇水面积大小，从而合理确定海绵设施规模。在进行模型搭建的过程中，应根据项目的地形地貌，确定场地的排水方向及路径，通过汇水关系，构建模型参数块之间的拓扑关系，最终搭建与现状项目降雨汇流关系相一致的模型。

4总结

海绵城市工程设计涉及的影响因子种类繁多，包括降雨量，径流系数，下垫面，土壤下渗系数，地形地貌等。海绵城市模型的建立，应对项目现状相关基础数据进行收集整理，根据项目特点搭建海绵城市模型，最终实现海绵方案设计科学合理性，从而进一步指导项目海绵城市建设的实施。

参考文献

1. 王建龙，车伍，易红星．基于低影响开发的城市雨洪控制与利用方法［J］．中国给水排水，2009，25(14):6－9．

2. 邢薇，赵冬泉，陈吉宁，等．基于低影响开发(LID)的可持续城市雨水系统［J］．中国给水排水，2011，27(20):13－16．

3. 赵冬泉，陈吉宁，佟庆远，等．子汇水区的划分对SWMM模拟结果的影响研究［J］．环境保护，2008，(8):56－59．

4. 陈晓燕，张娜，吴芳芳，贺兵．雨洪管理模型SWMM的原理、参数和应用［J］．中国给水排水，2013，29(4):4－7．

5. 黄国如，吴思远．基于InfoworksCS的雨水利用措施对城市雨洪影响的模拟研究［J］．水电能源科学，2016，31(5):1－4．