《重庆两江新区海绵城市建设模型 应用技术导则（试行）》

5模型构建

5.1基础数据收集

5.1.1地理数据

所有高程信息须在一个统一高程系统内。

(1)数字高程数据：一般模型要求的精度不低于5m*5m，建设后高程数据可以按照设计施工图在原有地形基础上修改。

(2)土地利用类型：按照汇水分区，统计所有土地利用类型和面积。

(3)河道高程数据：如果需要建立河道水力模型，需要提供河道高程数据和岸线平面信息。

(4)构筑物平面信息：包括构筑物位置、占地面积和高程信息，建设后的构筑物平面信息由设计施工图或者规划设计图提供。

5.1.2管网数据

管网高程数据需与5.1.1地理数据使用统一高程系统。

(1)排水管网数据：包括检查井的编号、形状、尺寸、井底标高，管道的编号、上下游检查井编号、上下游管底标高、管径、宽度、糙率和检查井局部损失等数据。

(2)附属构建物信息：如果规划区内有附属构建物，需要提供闸门/孔口/堰的上下游检查井编号和口底高程。

(3)管道实际运行状态：排水管道有无破损、淤积、沉积物等，管网中的泵站、闸门等的运行工况或调度规则(若有)。

(4)其它：若为合流制系统，需要补充收集各排水分区的人口、排水当量等信息。

5.1.3海绵设施数据

(1)海绵设施种类：模型中预定义设施，或其它通过改变参数可以模拟的设施。

(2)海绵设施布局：海绵设施的位置、数量和单个设施规模。

(3)海绵设施设计参数：包括海绵设施的介质层厚度、入渗系数、污染物浓度去除效率、各纵向结构深度。

5.1.4气象数据

(1)长历时降雨时序资料

由规划片区的气象站提供多年连续分钟级别的降雨数据。如条件允许和有记录数据，提供典型年步长不超过5分钟的全年连续降雨数据。

(2)年蒸发量数据

由规划片区的气象站提供月均蒸发量或者年蒸发量数据。

(3)设计暴雨强度

参照《室外排水设计规范》(GB50014-2006，2016版)，设计暴雨强度由暴雨强度公式计算得出：

公式中参数A1、b、c、n需要以当地降雨资料进行拟合，可采用皮尔逊III型、耿贝尔曲线和指数分布曲线对暴雨强度总公式进行修正。

(4)设计暴雨雨型

2小时及以下历时设计暴雨过程，可根据《室外排水设计规范》(GB50014-2006，2016版)的推荐，选用芝加哥雨型法推求，或根据7.2.2节选用设计降雨雨型。2小时以上的设计暴雨应根据7.2.2节选用设计降雨雨型。

5.1.5监测数据

(1)管网监测：总排口的连续水量与水质监测数据，用于模型率定与验证。排水管连续检查井的水位监测数据，用于排水管网水力模型率定。对于合流制系统，需要在污水管与雨水管混接处的水量与水质监测数据，用于检验污水排水量。

(2)海绵设施监测：在降雨事件过程中，监测海绵设施入流及出流径流流量过程线，评估海绵设施对径流的削减量。

5.2产汇流模型

根据土地利用类型和地表排水系统，把一个整体的流域划分为若干个排水子流域，然后根据各子流域的概况特征模拟各自不同的径流过程，采用流量演算方法将各子流域的出流归结在一起，根据各子流域的概况特征设置参数模拟各自不同的径流过程。

5.3海绵设施模型

在评估海绵设施影响时，需要将海绵设施的位置、面积和种类等设计参数输入到各个排水子流域中。对于模型中未提供的海绵设施种类可以经参数变换等相应处理后进行模拟。

海绵设施在场地中的布置方式主要有两种:

(1)场地层面将设施设置为一个独立的子集水区，用子汇水区的属性参数来表达设施或将定义好的设施在子汇水区范围内并满覆盖，此方式使场地内雨水处置路径可视化，适用于小地块的集成技术及水质控制效果模拟，例如对过滤带与汇流路径打断技术的模拟等。

(2)子集水区层面将预先定义好的设施直接应用到子集水区内。此方式无法明确指定设施的服务区域及处置路径，适合较大区域的海绵设施模拟。

对于城镇海绵城市建设项目适合采用子集水区层面的LID设施模拟，具体的模型输入参数将在第七章叙述。

5.4排水管网模型

排水管网模型主要是由两部分组成：水文模型，根据降雨资料计算表面径流水量，又叫降雨-径流模型。排水管网水力学模型，根据收集到的资料将排水管网相关信息，包括检查井的编号、形状、尺寸、井底标高等，管渠编号、上下游管底标高、尺寸、糙率等，及其他排水构筑物(泵站、堰、闸门、调蓄池)的数据录入模型，并检查录入信息的准确性，模拟水流在管道的流动、淹没。

根据不同的设计雨强和雨型，模拟城市内涝、积水的情况，利用模型对项目区域的排水状况进行分析，特别是对重点积水区域积水产生的原因进行分析。并对排水管网的排水能力及内涝风险进行评估，为决策者提供科学支持，提高对城市洪水灾害应急实际的预见性。

5.5地表淹没模型

地表淹没模型首先引入地面高程模型，然后刚根据GIS、AutoCAD或其他地理数据直接引入城市中的各类建筑物及其他阻碍，也可以直接根据地形背景手工绘制建筑物等。在此基础上模型软件自动生成三角计算网格，网格生成器通过最大三角面积和最小三角形来控制分辨率。对网格的不同部分可以有所不同，从而使得在关键区域周围保持使用高分辨率，而在比较平坦，特征不太明显、不太重要的区域使用较低的分辨率。

网格生成器也可包括空间物体(建筑物)、波浪线与墙体在内，从而进一步定义重要水力特征，并可以使用多边形划定范围来指定粗糙度分区。这些线和多边形可以从背景图层、外部文件或1D网络特性中导入。

模型软件通过计算出各三角网格内的积水深度及流速，最终得到地面积水的积水深度及积水漫溢的路径及流速。

5.6河道模型

河道(明渠)水动力模型根据研究目的和内容可以选择一维水动力模型或二维水动力模型。城镇河道一般采用一维水动力模型，城市周边河流(城市外河)视河流属性与规模可选一维水动力模型或二维水动力模型。当洪水超过河道堤防高程并在城镇内演进时，应采用河道一维及平面二维数学模型耦合的方法进行计算。一维水动力模型采用Saint-Venant方程组作为河道非恒定流控制方程，主要包括节点-河道模型、单元划分模型以及融合两者优点的混合模型。节点-河道模型中的分级联解法是目前求解河网水动力最主要的方法。二维水动力模型采用二维浅水方程求解河道水力参数，根据河网拓扑的离散方式主要包括有限差分法、有限元法和有限体积法。

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