《重庆两江新区海绵城市建设模型 应用技术导则（试行）》

4.1水文计算方法与模型

4.1.1产流模型

(1)产流模型可采用SCS模型、ClarkUnitHydrograph，SnyderUnitHydrograph等，推荐采用SCS径流曲线模型，其中SCS径流曲线模型根据一个描述降雨与径流关系的综合参数CN进行入渗计算，反映的是流域下垫面单元的产流能力以及前期土壤含水量对产流的影响，对大流域的产汇流计算较为适合，SCS方法和模型由美国土壤保持学会(SoilConservationSociety)于1960年发布，并且在美国大部分地区得到应用。同时具有参数少，容易计算等特点。鉴于重庆属于山地城市且流域面积较大，推荐使用SCS模型。

(2)产流初损模型应包含以下内容：

1)无洼蓄量的不透水地表产流量：无洼蓄量的不透水地表的降雨损失是雨期蒸发;

2)有洼蓄量的不透水地表产流量：有洼蓄量的不透水地表上的降雨损失主要是洼蓄量;

3)透水地表产流量：透水地表的降雨损失主要包括洼蓄和下渗。下渗是表示降雨入渗到地表不饱和土壤带的过程。

(3)下渗模型可选用曲线数模型。根据悦来新城模型经验，推荐重庆两江新区采用Green--Ampt模型或Horton模型。

Green--Ampt模型考虑饱和及未饱和土壤带的界面，假设降雨的入渗使土壤下垫面由不饱和变为饱和的过程，将下渗过程分为饱和及未饱和两个阶段予以计算。主要参数有初损(Initialloss，mm)不饱和率(MoistureDeficit,),吸水度(Suction,mm),导水率(Conductivity,mm/hr)不透水率(Impervious,%)。

Horton模型描述的是下渗率随降雨时间的变化关系，不包括饱和及未饱和带土壤的下垫面情况。

4.1.2汇流模型

汇流模型可选取ModifiedPuls，Muskingum,Muskingum-cunge,KinematicWave,非线性水库等。推荐采用非线性水库。

地表径流用非线性水库模型来模拟产生于三种不同的地面类型，如下图4.1所示：

通过上述两个公式联立，对其中的未知数Q、d采用有限差分法进行求解，平均出流由时间始末的水深平均值近似算出。用Newton-Raphson迭代法求解时段末的水深，采用曼宁公式计算出时段末瞬时出流量。

4.2水力学模型

水力学计算的方法和模型软件的通用性较高，但是绝大多数应用地区的水力学计算由于地势坡度比较缓，多以缓流计算为主，有些软件不具备急流计算方法。对于山地，由于坡度大，无论是管网还是明渠流，均会有急流出现、缓流和急流交替出现，在应用这些模型软件时候，要注意选用急流计算方法,边界输入条件，时间步长取值，注意模型的发散与收敛，保证计算结果的合理与准确。

4.2.1排水管网模型

排水管网模型可以完整模拟管道、明渠以及各种排水构筑物的水力学状态。水力计算采用完全求解的圣维南方程模拟管道明渠流，对于明渠超负荷的模拟采用PreissmannSlot方法。

4.2.2二维地表淹没模型

二维地表淹没模型应根据地形高程数据建立，建立过程中应考虑以下因素：(1)道路，建筑物等对水流的引导和阻挡作用;

(2)地面上不同类型地块的糙率对流速的影响，如道路，草地等;

(3)地面的下渗作用;

(4)根据关注程度设定不同精度的网格;

(5)湖泊，河道等的水位边界，模拟出洪水在地面上行进的过程。

4.2.3河道模型

也叫明渠流水力学模型，根据流域的水量和河流信息推算水面线和洪水淹没范围。水力学模型需要河道、河网、桥梁、断面资料、河床糙率系数等参数。

4.3面源水质模型

径流子系统对水质的模拟包括地表污染物累积模型及冲刷模型，主要是针对SS。目前的模拟方法如下：

4.3.1地表污染物累积模型

子流域中的地表累积污染物的存在形式以尘埃、颗粒物的累积为主。通过线性或非线性累积形式来模拟地表污染物增长过程，其累积曲线和对应方程如图4.2所示。

累积方程包括以下三种：

(1)指数函数：污染物的累积量和累积时间呈现比例关系;

污染物的累积量和累积时间呈现比例关系:

式中，C1是最大累积量;C2是累积速率常数。

(2)幂函数：污染物的累积量和累积时间呈现幂函数关系，累积到最大程度就不再累积;

(3)饱和函数：即米切里斯——门顿函数，污染物累积与时间呈现饱和函数关系。

可结合当地面源污染负荷研究结果，确定模型采用的累积方程。

4.3.2地表污染物冲刷模型

地表污染物冲刷过程描述的是一个在径流期中地表被侵蚀，污染物在溶解的过程。可用不同的单位计量方式来模拟污染物的冲刷，比如细菌总数、浊度(单位为NTU)等。包括三种冲刷模拟的方法。

(1)流量特性冲刷曲线

此曲线假设认为污染物的冲刷模型与其地表累积总量之间相互独立，冲刷量和径流率之间只存在简单的函数关系。

(2)场次降雨平均浓度

它是流量特性冲刷曲线的一种特殊情况：

(3)指数方程

污染物的冲刷量和地表的残留量成正比，和径流量成指数函数关系。

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