基于SWMM的雨水管道优化设计

第39卷第25期2013年9月山西建筑SHANⅪARCHnECTUREV01．39No．25Sep．2013·135·文章编号：1009-6825(2013)25-0135-03基于SWMM的雨水管道优化设计程伟1王宏峰滞谌志涛3(1．华中科技大学文华学院城市工程建设学部，湖北武汉430074：2．华中科技大学环境科学与工程学院，湖北武汉430074；3．中信建筑设计研究总院有限公司深圳市政分公司，广东深圳518000)摘要：采用SWMM模型，对比分析了平坦区域垂直和水平两种管道布置形式在实际暴雨条件下随着重现期提高节点渍水情况及管道过流能力的变化，结果表明：在平坦区域垂直式管道布置方式随着重现期的提高在暴雨条件下可以有效减少检查井渍水的数目，相比水平式布置方式更有优势，为城市雨水管道优化设计提供技术支持。关键词：暴雨管理模型，平坦区域，雨水管道中图分类号：TU991．33文献标识码：AO引言近年来，我国大中城市频繁发生渍水事件，造成了巨大的经济损失及社会影响¨J，这也暴露出城市雨水管道设计上存在着许多不足，为了对暴雨雨水进行有效的管理和控制，必须对降雨过程中地表积水、径流以及管道过流量进行更加深入的认识、科学的预测，对整个管道系统进行模拟分析，寻找到最优化的设计方案。SWMM(StormWaterManagementModel，暴雨洪水管理模型)是一个动态的降水一径流模拟模型呤J，有学者从降雨径流总量以及降雨径流过程两方面来验证SWMM，所得误差在可接受范围之内bJ，说明该模型适用性很强。因此本文采用SWMM为模拟工具MJ，选取典型平坦区域进行研究，对不同设计暴雨重现期和管道布置方式条件下管道系统的排水能力进行分析，对比两种管道布置方式的优劣，来为管道优化设计提供技术支撑。1模型构建1．1模拟区域选取选取武汉市青山区南干渠区域作为雨水管道模拟计算区域，该区域总汇水面积720hm2，地势平坦，平均高程为22m，地面平均坡度为2‰，排水体制为雨污分流，现状管道多为1m以上的管道或明渠。采用垂直和水平两种管道布置形式对该区域进行雨水管道方案设计，得到两种方案的模拟节点图，具体布置如图1所示。1．2参数选择1)模型选择。Horton下渗模型和Green．Ampt下渗模型是常用的地面产流计算模型，而Green-Ampt下渗模型对土壤资料要求较高”J，本区域土壤资料不够齐全，因此采用Horton下渗模型进行计算。2)区域参数选择。根据典型区域的特点，无洼蓄量的不透水地表占总不透水地表的50％。透水地表和不透水地表的洼蓄量分别取5．0111111，2．01／1111。透水面、不透水面、管道的曼宁系数分别取0．100，0．010，0．020。3)暴雨强度公式。采用2000年汉口暴雨强度公式：g=虹等t恶637俨(1)口=———L———————-二■■=■———一‘1J1(+．)“”、7式中：g——暴雨强度，II'(s·ha)；P_—_设计暴雨重现期，分别取P=1年，P=1．5年，P=2年，P=5年，P=10年；卜一集水时间，min。，臀黪～17鑫J67c_,47C56C55C54C3CI秽149’澎油张J艚遣m汹帅a)垂直式!lJ22b)水平式图1雨水管道SWMM模拟节点图4)其他设计参数。两种布置方案所采用的管材均为钢筋混凝土管，管径按标准管径选取，最小管径取为600rtlnl，圆管的最大直径取1800rain，超过即采用箱涵，其他设计参数均相同。如径流系数0．77；折减系数2．0；明沟折减系数1．2；地面集流时间15．00min；管道连接方式：管顶平接；最小覆土深度0．70m；最大冻土深度0．80nl。1．3雨量资料选取排水管网系统的模拟一般采用设计暴雨作为雨量资料进行分析№J，但本文结合实际情况，为更好的了解实际的管网排水能力，从武汉气象局提供的10场暴雨中选取瞬时降雨强度最大的实际雨量资料对两个方案进行模拟，更有针对性，降雨历时数据收稿日期：2013-06—19作者简介：程伟(1975．)，女，讲师；王宏峰(1989．)，男，在读硕士；谌志涛(1977．)，男，高级工程师群万方数据第39卷第25期·136·2。013年9月山西建筑如图2所示。这场暴雨历时10h，其中第5h的时候出现瞬时最大暴雨强度116．4mm／h，总降雨量达到190mn'l，达到5年一遇的暴雨，接近特大暴雨。二110；90{70藿，50。畿10Ul2了456，89lO降雨历时m圈2降雨历时曲线2结果分析2．1节点渍水情况分析在前文所述的实际暴雨情况下，分别对两种管道布置形式在P=1年时的管网排水能力进行分析，结果表明两种布置形式均发生了渍水现象，现对垂直式布置方式中发生渍水的管道1(DN600)和管道2(DN800)进行过流能力分析，得出两根管道的流量历时变化图和