COGAGE(cogage arrow)不看后悔
美国科罗拉多大学土木工程博士,现任美国明尼苏达州立大学教授。专业领域为水利工程、都市雨水管理系统、洪水平原管理、防洪防灾、都市水利系统、风险评估与气候变迁的关系,区域性滞洪池的设计、都市低冲击性开发量化分析、海绵城市理论应用与量化分析。
作者简介:郑炎杰,美国科罗拉多大学土木工程博士,现任美国明尼苏达州立大学教授专业领域为水利工程、都市雨水管理系统、洪水平原管理、防洪防灾、都市水利系统、风险评估与气候变迁的关系,区域性滞洪池的设计、都市低冲击性开发量化分析、海绵城市理论应用与量化分析。
A.1 ExampleStudy Area (研究面积范例)在本教程中,我们将模拟12英亩住宅区的排水系统系统布局如图A-1所示,包括子集水区S1至S3,雨水管段C1至C4,和导管连接点J1至J4系统在标记为Out1的点处排放到小溪。
我们首先要完成在SWMM研究区域地图上创建本图所示对象的步骤,并设置这些对象的各种属性然后我们将对3英寸、6小时降雨事件及连续、多年降雨记录的水量和水质来模拟
图A-1 研究面积范例A.2 ProjectSetup (专案设置)我们的第一个任务是创建一个新的SWMM专案,并确保选择某些预设选项使用这些预设值将稍后简化数据输入任务1.如果EPA-SWMM尚未运行,则启动EPA-SWMM,并从主菜单栏中选择File档案>>New新增以创建新专案。
2.选择Project专案>>Defaults预设值打开Project Defaults专案预设值对话框3.在对话框的ID标签页面上,设置ID前缀,如图A-2所示这将使得SWMM自动使用指定的前缀连续数字,来对新的对象编号。
图A-2教程范例的默认ID标签4.在对话框的Subcatchments子集水区页面上,设置以下预设值:Area (面积)4Width (宽度)400% Slope (坡度)0.5% Imperv. (不渗透性
)50N- Imperv. (不渗透面积糙度系数-N值)0.01N- Perv. (渗透面积糙度系数-N值)0.10Dstore- Imperv. (不渗透面积洼地蓄水)0.05Dstore- Perv (
渗透面积洼地蓄水)0.05% Zero- Imperv. (非洼地蓄水不渗透性)25Infil. Model (渗入模式) 点击以编辑- Method (方法)Modified Green- Ampt
- Suction Head (吸入水头)3.5- Conductivity (导水率)0.5- Initial Deficit (初始亏损)0.265.在Nodes/Links(节点/连接)页面上,设置以下预设值:
Node Invert (节点内底)0Node Max. Depth (节点最大深度)4Node Ponded Area (节点积水面积)0Conduit Length (管段长度)400Conduit Geometry (
管段几何尺寸) 点击以编辑- Barrels (筒数)1- Shape (形状)Circular- Max. Depth (最大深度)1.0Conduit Roughness (
管段糙度系数)0.01Flow Units (流量单位)CFSLink Offsets (管段偏移)DEPTHRouting Model (演算模式)Kinematic Wave (运动波)6.点击OK确定按钮接受这些选择并关闭对话框。
如果您想为所有未来的新专案保存这些选项,您可以在接受之前选中表单底部的√Save as defaults for all new projects接下来,我们将设置一些地图显示选项,以便在向研究区域地图添加对象时,显示ID标签和符号,以及使Links连管具有方向箭头。
1.选择Tools工具>>MapDisplay Options地图显示选项,打开Map Options地图选项对话框(如图A-3)2.选择Subcatchments子集水区页面,将Fill Style填充样式设置为Diagonal对角线,Symbol Size符号大小设置为5。
3.然后选择Nodes节点页面并将Symbol Size节点大小设置为54.选择Annotation标注页面,然后勾选显示Subcatchments子集水区、Nodes节点和Links连管的ID标签框其他选项不勾选。
5.最后,选择Flow Arrows流向箭头页面,选择Filled Srrow Style实心箭头样式,并将Arrow Size箭头大小设置为7。6.单击OK确定按钮,接受这些选择并关闭对话框。
图A-3地图选项对话框在将对象放置在地图上之前,我们应该设置其尺寸1.选择View视图>>Dimensions尺寸,启动地图尺寸对话框2.对于这个例子,您可以将尺寸保留为其预设值最后,查看主窗口底部的状态栏,检查Auto-Length自动长度功能是否关闭。
A.3 Drawing Objects (绘制物件)我们现在准备开始向Study Area Map研究区域地图添加组件我们将从子集水区开始1.首先在专业浏览器面板(位于主窗口左侧)中选择Subcatchments子集水区类别(under Hydrology)。
2.然后单击工程面板中对像类别列表下方的工具栏上的按钮(或从主菜单中选择Project专案| Add a New Subcatchment新增子集水区注意当鼠标在地图上移动时,鼠标的形状是如何变化的3.将鼠标移动到子集水区S1的一个角落所在的地图位置,然后单击滑鼠左键。
4.在接下来的三个角落做相同的操作,然后右键单击滑鼠(或者按下Enter键)关闭代表子集水区S1的矩形您可以按Esc键,而不是想要取消部分绘制的子集水区,然后重新开始不要担心,如果对象的形状或位置不完全正确。
我们稍后再回来,展示如何解决这个问题5.对子集水区S2和S3 重复此过程观察如何在向地图添加对象时自动生成顺序标识标签接下来,我们将增加构成排水网络中的Junction交汇点和Outfall出水口1.要开始添加Junctions交汇点,请从Project专案(在Hydraulics水力学- >Nodes节点下)选择Junctions Category交汇点类别,然后单击按钮或选择Project专案 | 从主菜单中Add a New Junctions新增交汇点。
2.将鼠标移动到J1连接点的位置并按左键单击它,对于J2到J4的连接点也一样3.要增加Outfalls出水口节点,请从Project专案浏览器中选择Outfalls出水口,单击按钮或选择Project专案 | 从主菜单中Add a New Outfalls新增出水口,将鼠标移动到地图上的出水口位置,然后左键单击。
请注意出水口是如何自动命名为Out1的此时您的地图应该如图A-4所示。
图A-4 范例中研究区域的子集水区和节点现在我们将增加连接我们的排水系统节点的雨水管道(您必须先创建Link的末端节点,然后才能创建连接)我们将从Conduit管段C1开始,它将Junctions交汇点J1连接到J2。
1.从Project专案中选择Conduit管段(在Hydraulics水力学->Links连接下),然后按按钮或选择Project专案 | 从主菜单中Add a New Conduit新增管段移动到地图上时,鼠标将变成十字形。
2.在Junction连接点J1上点击滑鼠左键注意鼠标如何改变形状到铅笔3.将鼠标移到Junction连接点J2上(注意移动鼠标时,如何绘制管段轮廓),然后左键单击以创建Conduit管段您可以通过右键单击或按键取消操作。
4.对Conduit管段C2至C4重复此过程虽然我们所有的管段都是直线绘制的,但是在单击终点节点之前,可以通过左键单击链接方向改变的中间点来绘制曲线链接为了完成我们研究区域示意图的构建,我们需要添加一个Rain Gage雨量计。
1.从Project专案中选择Rain Gages雨量计(under Hydraulics),然后单击按钮或选择Project专案 | 从主菜单中Add a New Rain Gages雨量计2.将鼠标移动到研究区域地图上,然后左键单击滑鼠。
此时我们已经完成了绘图范例研究领域你的系统应该如图A-1所示如果Rain Gage 雨量计、Subcatchment子集水区或Node节点不在位,可以通过执行以下操作来移动它:1.如果地图工具栏上的
钮尚未按下,请单击它以将地图置于Object Selection Mode物件选择模式2.点击要移动的对象3.用滑鼠左键拖动对象到新的位置重新塑造一个Subcatchment子集水区的纲要:1.使用Object Selection Mode物件选择模式中的地图,单击子集水区的质心(由子集水区内的实心方块表示)将其选中。
2.然后点击地图工具栏上的按钮将地图置于VertexSelection Node顶点选择模式3.通过点击它在子集水区轮廓上选择一个顶点(请注意所选顶点是如何用实心正方形表示的)4.按住滑鼠左键将顶点拖动到新的位置。
5.如果需要的话,可以通过右键单击滑鼠,并从出现的弹出菜单中选择适当的选项来添加或删除顶点。6.完成后,单击
按钮返回到Object Selection Mode物件选择模式同样的过程也可以用来重新塑造一个Links连管A.4 Setting Object Properties (设置物件属性)当可视觉物件被加入到我们的专案时,SWMM会指定给它们一个默认的属性。
为了要更改它指定的属性所代表的意义(数值),我们必须选择这个物件,进入「属性编辑器」(如图A-5),它的操作方法有很多不同方式如果编辑器是可见的,你可以简单的点击这个物件或者从Project专案浏览器中选择。
如果编辑器是不可见的,我们可以用以下的动作让它出现:1.在地图上双击物件;2.或者在物件上点击滑鼠右键,从显示的弹出式选单中选择Properties属性;3.或者从Project专案浏览器中选择物件,然后点击浏览器中的
按钮。
图A-5 属性编辑器窗口无论何时属性编辑器有你想要看的重点,都可以在专案列里透过点击F1来取得更加详细的描述流域需设置两个主要的关键属性:提供雨量资料的Rain Gage雨量计以及收到流域径流量的排水系统Node节点。
由于所有的流域利用了相同的雨量计Gage1,可以使用快速方法设置所有流域的这个属性:1.从主选单中选择Edit编辑>>Select All全选2.然后选择Edit编辑>>Group Edit群组编辑器,显示群组编辑器视窗(如图A-6)。
3.选择Subcatchment子集水区为物件类型,Rain Gage雨量计为属性,并输入Gage1做为新的数值4.点击OK确定,所有子集水区的雨量计将全部改为Gage1接着确认对话视窗就会显示,而要注意已经改变了三个流域的属性。
当询问是否继续编辑时,则选择NO否
图A-6 组编辑器对话框因为出水口节点会随着Subcatchment子集水区而变,所以必须按照以下的方法单独设置:1.滑鼠双击Subcatchment子集水区S1或者从Project专案浏览器中选择它,并点击浏览器中的按钮,将会显示属性编辑器。
2.在Outfalls出水口区域中类型J1,点击输入数值,并点击Enter确定注意在子集水区及节点之间的虚线如何绘制3.点击子集水区S2,输入连接点J2作为它的出水口4.点击子集水区S3,输入连接点J3作为它的出水口。
与其他子集水区相比,我们希望S3代表低度发展区域,因此选择子集水区S3并进入属性编辑器,设置其不透水度为25%接着我们需要赋予排水系统的节点和排水口的闸槛标高数值当我们在修改子集水区时,将每一个节点选入属性编辑器,并设置它的闸槛标高为下限值。
节点闸槛J196J290J393J488Out185范例系统中仅有一条管段是非默认属性数值,C4需做修改,其直径应为1.5而不是1ft为了改变直径,将管段C4选入属性编辑器,设置最大深度数值为1.5为了提供工程的降雨输入源,需设置雨量计属性。
将Gage1选入属性编辑器,设置以下属性:Rain Format (雨量格式)INTENSITYRain Interval (雨量间隔)1:00Data Source (数据来源)TIMESERIESSeries Name (
系统名称)TS1如前所述,希望模拟研究反映面积为3吋、6小时设计暴雨名称为TS1的时间序列将包含每小时的降雨强度,以便构成暴雨接着需要创建时间序列物件,并设置其数据,接着以下操作:1.从数据浏览器中的物件类别选择时间序列。
2.点击浏览器中的
,显示时间序列编辑器视窗(如图A-7)3.在时间序列名称区域中输入TS14.将数值如图A-7,输入到网格内的时间列和数值列 (日期列保持空白8)5.在视窗中点击View显示按钮,查看时间序列的图点击OK确定按钮,接受新的时间序列。
图A-7时间序列编辑器完成范例工程初始设计之后,好的想法是给它一个标题,这时将工作保存到一个文件。为此:1.从Project专案浏览器中选择Title/Notes标题/备注类别中,并点击
按钮2.在显示的工程Title/Notes标题/备注对话方块中(如图A-8),输入“Tutorial Example”作为工程的标题,并点击OK确定按钮,关闭对话方块3.从File档案选单中选择Save As另存新档选项。
4.在显示的另存视窗中,选择保存工程的文件夹和文件名建议命名为tutoria.inp (如果未提供档名,将在文件名之后添加档名.inp)5.点击Save存档,将Project专案存成File档案
图A-8 标题/注释编辑器Project专案资料以可读的Text格式存档(.txt)通过从主选单选择Project专案>>Details细节,可以显示档的内容为了随后可以打开Project专案,需要从File档案选单中选择Open打开命令。
A.5 Running a Simulation (执行模拟)SettingSimulation Options (设置模拟选项)在分析范例排水系统性能,确定怎样执行分析之前,需要设置一些选项:1.从专案浏览器中Options选择选项,并点击
按钮2.在显示的模拟选项视窗General常用页(如图A-9)中,选择Kinematic Wave运动波作为流量演算方法,Infiltration Method渗入方法设置为Modified Green-Ampt。
不检查Allow Ponding允许积水选项 3.在视窗的Dates日期页,设置End Analysis结束分析时间为12:00:004.在Time Steps时间节距页,设置Routing Time Step演算时间节距为60秒。
5.点击OK确定按钮,关闭Simulation Options模拟选项视窗。
图A-9 模拟选项对话框Startinga Simulation (执行模拟)现在准备执行模拟,为此,选择Project专案>>Run Simulation执行模拟(或者点击
按钮)如果模拟出现问题,状态报告将显示发生哪种错误的描述成功执行后,具有多种方式显示模拟结果,这里仅对其中一些进行说明Viewingthe Status Report (显示状态报告)状态报告包含了有用的模拟执行结果总结性资讯。
包含质量平衡的rainfall降雨量、infiltration渗透量、evaporation蒸发量、runoff径流量以及inflow/outflow流进/流出量为了显示报告,选择Report报告>>Status状态或者点击。
按钮在标准工具栏,接着在下方的选单中选择Status Report状态报告系统分析报告的一部分(如图A-10)完整报告说明如下:1.模拟的质量很完美,对于径流和演算具有可忽略的质量守衡连续性误差(如果所有输入正确,分别为-0.39%和0.03%)。
2.降落到研究区域的雨水为3时,1.75入渗到地下,剩余成为径流。
图A-10 状态报告的部分Viewingthe Summary Report (查看摘要报告)Summary Report概要报告包含列出排水系统中每个subcatchment子集水区的node节点和link连接管段的汇总结果的表格。
总结报告中所得到的一些结果包含每个子集水区的total runoff总降雨量、runoff总径流量和peak runoff高峰径流量,每个节点的peak depth洪峰深度和hours小时数,以及每个管段的peak flow洪峰流量、velocity速度和depth深度。
要查看摘要报告,请选择Report 报告|Summary摘要从主选单(或点击标准工具栏上的
按钮,然后从下拉式选单中选择Summary Report摘要报告)报告的视窗中有一个下拉清单,你可以从中选择要查看的特定报告对于我们的范例,洪水节点摘要表(如图A-11),表示节点J2处系统内部有洪水注意,导管附加汇总表(如图A-12)显示,节点J2正下游的导管C2处于满负荷状态,因此容量似乎略显不够。
在SWMM中,每当节点的水面超过最大分配深度时,就会发生洪泛通常这样多余的水将会从系统中流失也可以选择将这个水池放在节点的顶部,并在不会发生洪患的情况下将其重新引入排水系统
图A-11 节点扩散汇总表
图A-12 管段附加费汇总表ViewingResults on the Map (地图上显示结果)模拟结果以及一些设计参数,例如子集水区面积,节点内底标高和连接管段最大深度)可以用不同颜色显示在研究面积地图中。
为了以这种方式显示特定变数:1.选择浏览器面板中的Map地图页。2.从主题面板的下拉式下拉式列示方块中选择需要显示的流域面积、节点和连接管段的变数。图A-13显示了所选子流域面积的径流和管段流量。
图A-13查看研究区域图上的颜色编码结果颜色显示用于研究面积地图具有图例的特定变数为了显示转换图例,选择View视图>>Legends图例1.利用滑鼠左键保持按下状态拖动,可将图例移向另一位置2.为了改变颜色编码,且改变一点的颜色,选择View视图>>Legends图例>>Modify修改,然后点击物件中的相关类(或者已可见的图例,简单利用右键点击)。
为了将变数的质,显示在地图中,选择Tools工具>>Map Display Options地图选项,然后选择地图选项视窗中的标注页使用子流域面积数值、节点数值和连接管段数值的检查视窗,指定需要添加哪种类型标注。
3.地图浏览器中日期/已过去的时间控制的日期/时间,可用于模拟整个时段的运行结果图A-13说明了进入模拟后5小时45分的结果4.可以利用地图浏览器标注面板中的控制(如图A-13),动画显示地图随时间的变化。
例如,点击
按钮,将显示随时间前进的动画Viewinga Time Series Plot (显示时间序列图)为了产生模拟结果的时间序列图:1.选择Report报告>>Graph图形>>Time Series时间序列,或者简单在标准工具栏上点击。
。2.将显示时间序列图视窗,用于选择绘制的对象和变数。对于范例,时间序列图视窗绘制管段C1和C2的流量图形步骤如下(如图A-14(b)):1.在地图中点击管段C1,然后点击对话视窗的Add增加
按扭,将它加入到Data Series Selection绘制管段列表2.选择连接Conduit管段C1作为物件,Flow流量作为要绘图的变数点击Accept同意钮返回Time Series PlotSelection时间序列图选择视窗。
3.对于管段C2,执行相同的步骤1和2的操作。4.点击OK确定按钮创建图形,如图A-15所示。
图A-14 (a)(b) 时间序列图对话框
图A-15 连结流量时间序列图创建图形之后,你可以:●通过选择Report报告>>Customize制定,或者右键点击图形
,制定它的外观。●通过选择Edit编辑>>Copy To复制到,或者点击标准工具栏中的
,可将它复制到剪贴簿,并可到另一个应用程序中贴上●通过选择File档案>>Print列印或者File档案>>PrintPreview列印预览(首先利用File档案>>PageSetup页面设置,设置Margins边界、Orientation等),进行列印。
Viewinga Profile Plot (显示剖面线图)SWMM可以产生剖面线图,说明水深怎样沿着节点和连接管段的次序连接路径变化为了创建范例排水系统中管道连接点J1到排水口Out1之间的剖面线图:。
1.选择Report报告>>Graph图形>>Profile剖面线或者点击标准工具栏中的
。2.在Profile Plot Selection剖面图视窗的Start Node起始节点区域中,输入J1(如图A-16),或者在Map地图、或者Project专案浏览器中选择它,点击靠近该区域的
按钮3.视窗中End Node终止节点区域的节点Out1,执行相同的操作过程4.点击Find Path查找路径按钮,在指定Start Node起始和End Node终止节点之间形成一条连接路径的管段顺序表,显示Links in Profile剖面线中的管段。
如果需要,可以编辑该框中项目5.点击OK确定按钮,使用目前Map Browser地图浏览器中选择的模拟时间,创建Water Surface Profile水面剖面线图形(如图A-17 02:45)。
图A-16剖面线图对话框
图A-17范例剖面图利用MapBrowser地图浏览器或者动画移动时显示控制,图形中的水深剖面将会更新观测Node节点J2如何在暴雨事件中的2时和3时之间产生洪流剖面线图的外观可以制定,也可以利用与时间序列图相同的过程复制或列印。
Running a Full Dynamic WaveAnalysis (执行完整的动态波分析)分析中利用了演算整个排水系统的Kinematic Wave运动波方法,这是简单有效的方法,但难以处理backwater effects回水效应、pressurized flow压力流、flow reversal流向逆转和non-dendritic layouts非树状分布的情况。
SWMM中的Dynamic Wave动态波演算过程,可以表示这些状态,由于维护数值稳定性需要较小的时间节距,所以该过程需要更长的计算时间本例没有使用以上所述的多数效应,可是其中一条管段C2为满流,会造成上游连接节点的洪流。
比较有可能的状况是,该管段实际上是有受压的,因此能够输送比使用运动波演算所计算更多的流量现在需要了解,如果利用动态波演算将会发生什么为了执行Dynamic Wave动态波演算分析:1.从专案浏览器中选择Options选项类别中,点击
按钮2.在显示的模拟选项General常用页面,选择Dynamic Wave动态波作为流量演算方法3.在视窗的Dynamic Wave动态波页面,使用如图A-18的设置4.点击OK确定,关闭视窗并选择Project专案>>Run Simulation执行模拟(或者点击。
按钮),重新执行分析。如果查看执行的状态报告,将不再会看到任何节点处的洪流,通过管段C2带来的PeakFlow高峰流量已经从3.52cfs增加到4.04cfs。
图A-18动态波浪模拟选项A.6 Simulating Water Quality (模拟水质)在本教程的下一个阶段,我们将为我们的示范专案添加Water Quality Analysis水质分析SWMM有能力分析任何数量的水质成分的Buildup增长、Washoff冲刷、Transport运输和Treatment处理。
完成这个所需的步骤是:1.确定要分析的Pollutants污染物2.定义产生这些污染物的The Categories of Land土地使用类别3.设置Buildup增长和Washoff冲刷函数的参数,从每个土地使用决定径流的水质。
4.分配到每个子集水区土地用途的混合物5.确定含有处理设施的排水系统内节点的污染物去除功能我们现在将这些步骤(除了编号5之外)应用于我们的范例专案我们将定义两种Runoff Pollutants径流污染物;Total Suspended Solids总悬浮固体(TSS)(以mg/L计)和总铅(以ug/L计)。
此外,我们还要指出径流中的铅浓度是TSS浓度的固定分数(0.25)要将这些污染物添加到我们的专案中:1.在专案浏览器的Quality水质类别下,选择其下的Pollutants污染物子类别2.点击按钮添加一个新的污染物到专案中。
3.在出现的Pollutant Editor污染物编辑器对话框中(如图A-19),输入TSS作为污染物名称,并使其他数据栏位保持其Default Settings预设值4.单击OK确定按钮,关闭编辑器5.再次点击Project专案浏览器上的按钮添加我们的下一个Pollutant污染物。
6.在Pollutant Editor污染物编辑器中,污染物名称输入Lead,浓度单位选择UG/L,输入TSS作为Co-Pollutant污染物协同的名称,并输入0.25作为Co-Fraction比例协同值。
7.单击OK确定按钮,关闭编辑器在SWMM中,与径流有关的污染物是由分配给子集水区域的特定土地用途产生的在我们的例子中,我们将定义两类土地用途:Residential住宅和Undeveloped未开发区,要将这些土地用途添加到专案中:。
1.在Project专案浏览器水质Quality类别下,选择子集水区的Land Uses土地使用,然后单击
按钮2.在出现的Land Use Editor土地使用编辑器对话框中(如图A-20),在Name栏位中输入Residential住宅,然后单击OK确定按钮3.重复步骤1和2创建Undeveloped未开发土地使用类别。
图A-19 污染物编辑器对话框
图A-20 土地使用编辑对话框接下来,我们需要在每个Land Use土地利用类别中定义TSS的buildup增长和washoff冲刷函数Lead铅的函数是不需要的,因为其径流浓度被定义为TSS浓度的固定分数。
通常定义这些函数需要进行特定地点的校准在这个例子中,我们假设Residential住宅区的SuspendedSolids悬浮固体以每天每英亩1磅的恒定速率增长,直到达到每英亩50磅的极限对于Undeveloped未开发的地区,我们将假设增长只有一半。
对于Washoff冲刷函数,我们假设住宅用地的平均浓度为100毫克/升,未发达地区的平均浓度为50毫克/升当径流发生时,这些浓度将一直保持到可用堆积物耗尽,为住宅用地定义这些函数:1.从Project专案浏览器中选择ResidentialLand Use住宅用地类别,然后单击
按钮2.在Land Use Editor土地使用编辑对话框对话框中,移到Buildup增长页面(如图2-21)3.选择TSS作为污染物、POW(电源函数)作为函数类型4.分配函数的最大Buildup增长50,Rate Constant速率常数1.0,幂1和选择AREA作为规范。
5.移到Washoff冲刷的对话框页面,选择TSS作为污染物,EMC作为函数类型,输入100作为系数,用0填充其他领域6.点击OK确定按钮来接受你的输入现在对于未开发的土地利用类别也是这样,除了使用25的最大Buildup增长,0.5的Buildup速率常数,1的buildup power幂以及50的Washoff冲刷EMC。
图A-21定义TSS增长函数我们的水质例子的最后一步是将土地用途分配到每个子集水区:1.选择Subcatchment子集水区S1进入Property Editor属性编辑器2.选择Land Uses土地用途属性,然后单击Ellipsis省略号按钮(或按Enter键)。
3.在出现的Land Use Assignment土地使用分配对话框中,Residential住宅区输入75%,Undeveloped未发展区输入25%(如图A-22)然后点击OK确定按钮关闭对话框4.对于子集水区S2重复相同的三个步骤。
5.除了将土地用途分配为25%的住宅和75%的未开发住宅外,对子集水区S3重复相同的过程。
图A-22 土地使用分配对话框在模拟我们的研究区TSS和铅的径流量之前,应该定义TSS的初始Buildup增长,以便在我们的单一降雨事件期间可以冲洗掉我们既可以指定模拟前的干旱天数,也可以直接指定每个子集水区的初始堆积质量。
我们将使用前一种方法:1.从Project专案浏览器的Options选项类别中选择Dates日期子类别,然后单击
按钮2.在出现的Simulation Options模拟选项对话框中,在Antecedent Dry Days先前干燥天数字段中输入53.使其他模拟选项与我们刚刚完成的Dynamic Wave动态波流演算相同。
4.点击OK按钮关闭对话框。现在通过选择Project专案>>RunSimulation运行模拟或者通过点击标准工具栏
来运行模拟运行完成后,查看其Status Report状态报告请注意,添加了两个新的部分用于Runoff QualityContinuity径流水质连续性和QualityRouting Continuity水质演算连续性。
从径流水质连续性表中,我们看到在研究区域有47.5磅TSS的初始增长,在模拟的干燥期间增加了2.2磅的增长降雨过程中大约有47.9磅被冲走根据规定,冲洗掉的铅的量是固定的百分比(25%乘以0.001,从mg转换为ug)。
如果在同一时间序列图上绘制子集水区S1和S3的TSS的径流浓度,如图A-23所示,可以看到这两个地区不同土地用途混合的浓度差异您还可以看到污染物被冲走的持续时间比整个径流水文图的持续时间(即1小时对6小时)要短得多。
这是由于在这段时间内已经用尽了TSS的可用Buildup增长
图A-23选定的子集水区径流TSS浓度A-7 Running a Continuous Simulation (运行连续模拟)作为本教程的最后一个练习,我们将演示如何使用Historical Rainfall Record历史降雨记录运行长期连续模拟,以及如何对结果执行Statistical Frequency Analysis统计频率分析。
降雨记录将来自一个名为sta310301.dat的文件,这个文件包含在EPA-SWMM提供的范例数据集中它包含从1998年1月开始的数小时的小时降雨量数据存储在国家气候数据中心的DSI 3240格式中,SWMM可以自动识别。
用此降雨记录运行连续模拟:1.在Property Editor属性编辑器中选择雨量计Gage12.将数据源的选择更改为FILE3.选择File档案名称数据区段,然后单击Ellipsis省略号按钮(或按Enter键),打开一个标准的Windows文件选择对话框。
4.导航到存储SWMM范例档案的资料夹,选择名称为sta310301.dat的档案,然后单击Open打开选择档案并关闭对话框5.在Property Editor属性编辑器的Station No. field站号区段中输入310301。
6.在Project专案浏览器中选择Options选项类别,然后单击
按钮以显示Simulation Options模拟选项视窗7.在格式的General一般页面上,选择Kinematic Wave运动波作为演算方法(这将有助于加快计算速度)8.在窗体的Date日期页上,将开始分析和开始报告日期设置为01/01/1998,并将结束分析日期设置为01/01/2000。
9.在窗体的Time Steps时间步骤页面上,将演算时间步长设置为300秒10.点击OK按钮关闭Simulation Options模拟选项窗口,选择Project专案>>RunSimulation运行模拟(或者点击Standard Toolbar标准工具栏上的按钮)开始模拟。
在我们连续模拟完成后,我们可以对输出中产生的任何变量进行Statistical FrequencyAnalysis统计频率分析例如,要确定模拟的两年期内每个风暴事件的降雨量分布:1.选择Report报告>>Statistics统计信息或单击标准工具栏上的。
按钮。2.在出现的Statistics Report Selection统计结果选择对话框中,输入图A-24所示的值。3.单击OK确定按钮关闭表单。
图A-24 统计选择对话框这个请求的结果将是一个Statistics Report Form统计报告表格(如图A-25),其中包含四个标签页面:一个Summary总结页;包含了每一事件顺序排列的Events事件页;包含了出现频率与事件程度绘图的Histogram历史过程图页;以及绘制事件程度与累积频率的Frequency频率图页。
总结页面显示共有213场降雨事件事件页说明了最大降雨事件具有的体积为3.35英寸,发生在24小时内没有发生过与我们以前的单事件分析中使用的3英寸,6小时设计风暴事件相匹配的事件,这些风暴事件导致了一些内部洪水。
事实上,这个连续模拟的总结报告表明在模拟期间没有洪水或附加发生我们只是触及了SWMM能力的表面该程式的一些额外的功能,你会发现有用的包括:●利用其他类型的排水元件,例如储存单元(storageunits),分流器(flow dividers),泵(pumps)和调节器(regulators)来模拟更复杂类型的系统。
●使用控制规则(controlrules)来模拟泵和调节器的实时操作(simulate real-time operation)●在排水系统节点采用不同类型的外部流入量,如直接时间序列流入量(directtime series inflows),干燥天气流入量(dry weather inflows)和降雨导出的入渗/流入量 (rainfall-derived infiltration/inflow)。
●模拟了子集水区和排水系统节点(drainage system nodes)下含水层(aquifers beneath)之间的地下水互流●模拟子集水区内的降雪增长和融化●将校准数据添加到专案中,以便可以将模拟结果与测量值进行比较。
●背景街道(background street),场地平面图(site plan)或地形图(topo map)来协助布置系统的排水要素(drainage elements),并帮助将模拟结果与实际地点相关联。
您可以在本文的其余章节中找到关于这些功能和其他功能的更多信息。
图A-25统计报表范例长沙市海绵城市生态产业技术创新战略联盟2018.6.11
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