基于LID的雨水径流模型应用研究

基于LID的雨水径流模型应用研究

匡彬

江门职业技术学院广东.江门529000

摘要：海绵城市建设是低影响开发（LID）在城市雨水径流管理方面的具体体现。基于LID的雨水径流模型的开发对海绵城市建设的顺利推广具有重要意义。本文基于SWMM基本模型，建立了南昌市的雨水径流模型，并验证了其适用性，为该地区雨水径流模型的完善提供了一定的参考。

关键词：低影响开发；海绵城市；模型；

引言：

本项目对象为江西南昌城泰朝阳新城某地块（在建），建设用地位于江西省南昌市朝阳新城老洲街以北，云飞路以南，兰宫路以西，滨江辅路以东。项目南面为老洲街，隔老洲街为正御湾小区，东面为兰宫路，隔兰宫路为朝阳农场安置房小区，北面为云飞路，隔云飞路为水利厅项目地块，西面为滨江辅路。用地面积为27860m2，总建筑面积124920m2，包含4栋高层住宅建筑和1栋二层商业，其中住宅面积为94860m2，商业1950m2，建筑密度为13.76%，绿地率为36.97%，住宅总户数为709户，地下建筑面积为22422m2。（以上数据来源：业主单位）排水采用雨污分流，地下室废水经水泵提升至室外。屋面雨水重力流排放，汽车坡道雨水经排水泵提升后排出，空调冷凝水间接排放。雨水经雨水口进入地下管网，项目未设置生活热水系统。

1.模型参数的律定

模型中的固定参数通过基础资料提取或者进行计算直接输入，其它无法直接获得的参数通过国内相关文献的调研确定初值，再利用真实监测数据通过率定来对这些参数进行调整以使模型的输出值与真实测定数据尽可能地吻合。

在SWMM中，当用户增加一个指定类型的LID对象到相应子汇水区域中时，通常需要通过编辑设定LID中每个相关图层的参数（例如厚度、体积和暗渠排水管线特性等），设定参数之后，通过对LID调控属性的编辑可以使这些对象以任意尺寸被设定。LID在模型中的设置形式主要有两种：

（1）将LID措施设置为独立的子汇水区，即将LID措施完全铺满整个子汇水区，通过土壤、渗透性、面积比等参数设置来表示子汇水区域的LID性质。此方法主要用于研究区域较小时，为了切断汇流路径而设置的LID措施。这种方法可以使研究区域内的径流路径可视，适用于分析小范围研究区域的LID措施效果。

（2）将定义好的LID措施直接设置在子汇水区中，这种方法可以在一个子汇水区中放置一种措施或多种措施的联合，这种方法不能指定径流路径，适合大范围汇水区的LID设置。

由于本研究区域面积较小，故主要采用第一种设置方法。需要注意的是，当子汇水区放置LID后，子汇水区的部分参数需要重新计算，子汇水区的不渗透性面积百分比和特征宽度将要重新计算获得。添加了LID后汇水区的不渗透百分比改为剩余的不渗透性面积/剩余的非LID汇水区面积，特征宽度改为剩余的非LID汇水区面积/距雨水口最远的点到雨水口的距离。需要率定的参数包括：不透水性粗糙系数、透水性粗糙系数、不透水性洼蓄量、透水性洼蓄量、无洼蓄量不透水性比例、Horton公式中的最大入渗率、最小入渗率、衰减常数、管道曼宁系数等。参数的率定是模型建立的基础，本模型将利用小区雨水总管接入市政管网前的排放口节点（PFK）水位模拟和实测结果对模型中的关键参数进行率定，率定结果见表1。从表1可知，经过3场实际降雨的率定，不断对相关参数进行调整以使率定结果误差不断缩小以提高模型准确性[1]。

表1节点水位率定结果

2.模型验证及适用性分析

模型验证采用2014年8月5日、9月17日和10月26日的三场实际降雨数据（来源：南昌市水文局），其中8.5降雨事件得到排放口节点PFK的径流量实测和模拟值分别为486m3和507m3，峰流量实测和模拟值分别为252L/s和263L/s；9.17降雨事件得到节点PFK的径流量实测和模拟值分别为931m3和989m3，峰流量实测值和模拟值分别为492L/s和516L/s；10.26降雨事件得到节点PFK的径流量实测和模拟值分别为624m3和638m3，峰流量实测和模拟值分别为357L/s和368L/s；模型验证结果如下表3。从表可知，误差控制在10%以下，满足工程应用要求且误差为正误差，模拟结果偏大，模拟结果安全可靠[2-3]。

根据区域概化原则和参数设置过程，模型的研究对象是南昌地区居住场地尺度的产流过程，其应符合以下几方面的应用前提：

（1）在一次自然降雨过程中研究区域内任意一点的降雨强度基本一致。当研究区域扩大到整个流域时需要对流域内各个代表水文站的一次降雨数据进行综合处理并对模型的雨量计进行重新布置，对模型进行重新校核。

（2）模型研究对象应当是接近于封闭式的产流区域，模型的产流模拟以这一基本假设为前提。

（3）研究区域内的土壤性质基本一致。如果研究区域内包含两种或以上的土壤，需要针对模型中子汇水区的土壤性质进行二次设置和校核；当研究区域的土壤和本次研究对象同为江西典型红壤土时，可以直接使用模型或做小型土壤渗透性试验以对本模型的土壤参数进行特异性修正。

表3模型验证结果

3.结束语

通过本研究，获得了南昌地区的基于低影响开发的雨水径流模型，对该地区相关模型的建立和完善，海绵城市建设的推广具有重要意义。

参考文献：

[1]陈晓燕，张娜，吴芳芳，等．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．

[2]何影．基于SWMM的合流制管道溢流控制方案研究[D]．上海：同济大学，2014．

[3]白宁，丁元华．基于全生命周期成本理论的项目可行性研究的节能分析[J]．工程建设与设计，2009，（3）：112-115

作者简介：匡彬（1987-），女，硕士，研究方向：城市建设。