基於SWMM的城市雨洪徑流危害預警研究

《基於SWMM的城市雨洪徑流危害預警研究》是依託山東科技大學，由張春榮擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於SWMM的城市雨洪徑流危害預警研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張春榮
• 依託單位：山東科技大學

項目摘要

在重點剖析城市洪澇災害和雨洪徑流污染的嚴重危害的基礎上，本項目融合水文學、水力學、信息科學等領域中的理論與技術，擬基於美國環保署的暴雨洪水管理模型（SWMM）研究城市雨洪危害預警。首先，在實測降水、徑流和徑流污染等資料收集整理的基礎上，採用支持向量機的方法進行模型參數率定和驗證，以得到適合研究區域雨洪模擬的SWMM。其次，結合城市洪澇災害評估和雨洪徑流水質評價結果，基於SWMM生成研究區洪澇災害和雨洪徑流水質歷史時空分布；最後，將預報降水量作為SWMM降水輸入，進行計算機模擬，生成洪澇災害和雨洪徑流水質時空分布，進行預警研究。本項目旨在通過雨洪危害預警研究為領導減災決策、市民防災等提供科學的依據；為城市雨洪徑流污染控制提供理論依據。

結題摘要

隨著經濟的快速發展,城市規模的不斷擴大,全球氣候異常等多因素造成的城市洪澇災害和降雨徑流污染嚴重影響了城市居民生活。因此本文在系統分析城市洪澇災害和降雨徑流特徵的基礎上, 運用美國環保署暴雨洪水管理模型（SWMM）建立了研究區雨洪徑流模擬模型,進行城市雨洪徑流危害預警工作。通過城市洪澇災害的研究發現：隨著極端降水事件的頻率加劇，城市洪澇災害呈上升趨勢，損失慘重。城市洪澇災害空間差異性較大，局部低洼、橋隧區更容易遭受暴雨洪水的侵襲。極端降水事件是城市洪澇災害的主要原因；我國城市防洪標準低是城市洪澇災害的直接原因；迅速發展的城市化建設加劇了城市洪澇災害的程度。 通過降雨徑流特徵分析發現Cd、Pb是降雨徑流中主要的污染物。其中Pb與交通活動密切相關，而Cd與交通活動的關係則不明顯。只有石油化工區降雨徑流重金屬Cd與Cu、Pb、Zn具有較強的相關性。降雨徑流重金屬的初期沖刷現象不僅與下墊面的材質、面積、降雨類型有關，還與降雨徑流重金屬的類別有關。其中重金屬Zn容易出現初期沖刷，而Cd則不易出現初期沖刷。且石材下墊面利於重金屬Pb、Zn的初期沖刷；匯流區面積小利於重金屬的初期沖刷。 在降雨徑流資料的基礎上，採用支持向量機的方法對研究區SWMM模型進行率定和驗證，得到了與實測情況擬合最優的參數。根據實測降雨徑流和歷史降雨徑流及其災害情況，運用率定、驗證好的研究區SWMM模型，建立了研究區歷史洪澇災害時空分布。因此，可以將預報降水作為率定、驗證好的研究區SWMM的降水輸入，進行降雨徑流模擬，生成降雨徑流時空分布，並根據歷史洪澇災害的嚴重程度進行預警。綜上所述，本研究不僅可以為政府減災決策、市民防災等提供科學的依據，儘可能減少洪澇災害損失和人員傷亡，確保人民生命財產安全。而且可以為城市降雨徑流污染預測和控制提供科學的理論依據，為雨洪資源的合理開發、利用提供幫助。