基于SWMM的城市雨洪径流危害预警研究

Basing on the analyzing of city flood disaster and rainfall-runoff pollution, and fusing the theories and technologies in fields of hydrology, hydraulics, information,this project focuses on studying the hazard warning of city rainfall-runoff based on the Storm Water Management Model(SWMM). First, based on the collection of materials such as measured rainfall, runoff, and runoff pollution, this project uses the support vector machine method in realizing parameter calibration and validation of SWMM. The target of this research is to get the SWMM model that is suitable for the research area. Second, integrating the evaluation results of city flood disaster and the quality evaluation results of rainfall-runoff, this project explore the historical spatial and temporal distribution of flood disaster and rainfall-runoff in the research area. Finally, taking the forecast precipitation as input of the SWMM, to produce the spatial and temporal distribution graph of flood disaster and the quality of rainfall-runoff, this project do some forewarning researches. This project aims at providing scientific basis for government leaders and citizens to make decisions in disaster. Besides, this project can provide theoretical foundation for controling pollutions of city rainfall-runoff.

在重点剖析城市洪涝灾害和雨洪径流污染的严重危害的基础上，本项目融合水文学、水力学、信息科学等领域中的理论与技术，拟基于美国环保署的暴雨洪水管理模型（SWMM）研究城市雨洪危害预警。首先，在实测降水、径流和径流污染等资料收集整理的基础上，采用支持向量机的方法进行模型参数率定和验证，以得到适合研究区域雨洪模拟的SWMM。其次，结合城市洪涝灾害评估和雨洪径流水质评价结果，基于SWMM生成研究区洪涝灾害和雨洪径流水质历史时空分布；最后，将预报降水量作为SWMM降水输入，进行计算机模拟，生成洪涝灾害和雨洪径流水质时空分布，进行预警研究。本项目旨在通过雨洪危害预警研究为领导减灾决策、市民防灾等提供科学的依据；为城市雨洪径流污染控制提供理论依据。

随着经济的快速发展,城市规模的不断扩大,全球气候异常等多因素造成的城市洪涝灾害和降雨径流污染严重影响了城市居民生活。因此本文在系统分析城市洪涝灾害和降雨径流特征的基础上, 运用美国环保署暴雨洪水管理模型（SWMM）建立了研究区雨洪径流模拟模型,进行城市雨洪径流危害预警工作。. 通过城市洪涝灾害的研究发现：随着极端降水事件的频率加剧，城市洪涝灾害呈上升趋势，损失惨重。城市洪涝灾害空间差异性较大，局部低洼、桥隧区更容易遭受暴雨洪水的侵袭。极端降水事件是城市洪涝灾害的主要原因；我国城市防洪标准低是城市洪涝灾害的直接原因；迅速发展的城市化建设加剧了城市洪涝灾害的程度。 . 通过降雨径流特征分析发现Cd、Pb是降雨径流中主要的污染物。其中Pb与交通活动密切相关，而Cd与交通活动的关系则不明显。只有石油化工区降雨径流重金属Cd与Cu、Pb、Zn具有较强的相关性。降雨径流重金属的初期冲刷现象不仅与下垫面的材质、面积、降雨类型有关，还与降雨径流重金属的类别有关。其中重金属Zn容易出现初期冲刷，而Cd则不易出现初期冲刷。且石材下垫面利于重金属Pb、Zn的初期冲刷；汇流区面积小利于重金属的初期冲刷。 . 在降雨径流资料的基础上，采用支持向量机的方法对研究区SWMM模型进行率定和验证，得到了与实测情况拟合最优的参数。根据实测降雨径流和历史降雨径流及其灾害情况，运用率定、验证好的研究区SWMM模型，建立了研究区历史洪涝灾害时空分布。因此，可以将预报降水作为率定、验证好的研究区SWMM的降水输入，进行降雨径流模拟，生成降雨径流时空分布，并根据历史洪涝灾害的严重程度进行预警。. 综上所述，本研究不仅可以为政府减灾决策、市民防灾等提供科学的依据，尽可能减少洪涝灾害损失和人员伤亡，确保人民生命财产安全。而且可以为城市降雨径流污染预测和控制提供科学的理论依据，为雨洪资源的合理开发、利用提供帮助。