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SWMM(Storm Water Management Model)
模型概述

       SWMM是一个EPA开发的径流量动态仿真模型。主要适用于市区和单事件或长期(连续)仿真,在其过程中采用不同的时间步长(Huber和Dickinson 1988)。SWMM的开发是为了分析地表径流和流程复杂的城市下水道系统的路径。SWMM 最新的官方版本是4.4,这个版本适用于所有用户。EPA SWMM5是经过一次彻底的修订然后更新发布的SWMM。SWMM5的第一个测试版本发布于2003年6月。然而,SWMM5仍处于开发阶段,新的功能会随着研究的深入而逐步发布。在SWMM中,以下路径选择的执行是为了更好地研究地表和地下运输以及地下水系统,包括期权的非线性动态路由及储层通道液压流量路由。在完全动态路由选择中,SWMM 模拟壅水、预压负荷、压力流量,并将三者联系起来。SWMM为进行品质仿真准备了多种选择,包括传统的组建和解体信息以及评级曲线和回归分析方法。通用的Soil Loss方程(USLE)也包含模拟土壤侵蚀的程序。SWMM将第一阶段的腐蚀和污染物模拟传输过程中的颗粒沉降机理融合,并且包括简单且常规的冲刷沉积作用。对储存、处理和其他BMP也可以进行模拟。

模型介绍
1.模型特征
  • 流域水文、水资源质量
  • 水流/管道运输
  • 城市雨水、污水处理系统
2.模型支持
  • 流域:         高度支持
  • 受纳水体:中度支持
  • 生态:        不支持
  • 空气:        不支持
  • 地下水:    低度支持
3.模型功能
  • 简介

       SWMM的基本空间单元为支流流域,模拟流域也在其中得到划分。多种多样的次分流域和代表性小溪流可以相互联合成为一个更大的集水排水区。

  • 详细资料

       渗透的计算是从用户的角度上选用了Horton或Green-Ampt方法。而曼宁方程的一个版本是用来估计支流流域面上的流量,其基础是作为一个“非线性水库”的支流流域的概念模型。这个集中存储方案应用于土壤/地下水模拟。对于不透水区,一个线性方案是用来计算每天/每小时微粒累积量。对于透水区,USLE的修正决定泥沙负荷。而效用因子的概念用来模拟污染物而不是沉淀物。

       传输模块包含水流、质点、基流和渗透因子,这些可以传递给用户自定义系统,这个系统的范围很广,自然通道到混凝土管都包括在内。这个EXTRAN 区块多次运行了完整的St. Venant方程以确定城市排水方式和管道,并把排水管网作为一种连接系统。SWMM可直接用于环保局的WASP 接收水质模型。

4.模型框架
  • 次分流域和流域
  • 通道/管网
  • 一维水流和污染物的路线
5.尺度
  • 空间尺度
    • 次分流域的大小具有灵活性
  • 时间尺度
    • 用户定义时间长度,典型的为从分钟到每小时
6.假设
  • 该模型用在城市地区最佳防渗排水系统,虽然它已经被广泛地应用到其他地方
  • 模型参数的数量和质量模拟模型的建立,由此模型将得以校准,以提高其性能
  • 水位海拔可能是固定的
  • 所有这些污染物进入水体后都可以被沉积物吸附
7.模型优点
  • 全动态水力路线
  • 水工建筑物(堰、孔、检修孔等)仿真
  • 坡面流路由之间、防渗区域内透水的支流流域(最新版本)
  • 各种可供选择,包括冲刷积累、评级曲线和回归分析方法
8.模型缺点
  • 只考虑河流内污染物的停留和一阶降解
  • 地下水模拟能力薄弱
9.应用历史

       SWMM 已经在美国大多数城市应用于城市水文硫酸质量擞量问题,并且同样广泛应用于加拿大、欧洲和澳大利亚(Donigian 和Huber 1991;Huber 1992)。该模型已经应用在了非常复杂的水力分析过程,并用于缓和混合下水道溢出问题,以及许多洪水防治规划和污染减排项目(Huber 1992)。Warwick 和Tadepalli ( 1991)描述的SWMM的校准和检定在得克萨斯州的达拉斯的一个10mile2城市流域进行。Tsihrintzis等(1995)描述了SWMM应用到在佛罗里达南部具有代表性的高密度和低密度住宅区、商业区和高速公路这四类流域的结果。

10.模型评价

      SWMM主要局限于城市区域应用。

11.模型输入
  • 水文模拟数据要求包括面积、不透水率、边坡糙率、宽度、洼地储水和渗透参数;土地利用数据用以确定每个支援型分区的地面模型
  • 明确哪些选择对装运的计算、额外的参数是必要的(例如,积累系数会需要进行干旱天气积累模拟)
  • 如果用户想要模拟地下水的排放和混合,那么额外的数据是必要的
  • 依据雨水系统、尺寸、边坡糙率系数、高度,一定的储蓄量是必需的
  • 连续记录的蒸腾强度、温度、太阳能是有必要的
12.用户指南
  • Huber, W.C. and R.E. Dickinson. 1988 Storm Water Management Model User's Manual, Version 4. EPA/600/3-88/001a (NTIS PB88-236641/AS). U.S. Environmental Protection Agency, Athens, GA, pp.595
  • Roesner, L.A., J.A. Aldrich and R.E. Dickinson. 1988. Storm Water Management Model User's Manual, Version 4: Addendum I, EXTRAN. EPA/600/3-88/001b (NTIS PB88236658/AS). U.S. Environmental Protection Agency, Athens, GA. pp.203
  • 一种改进的和可读性更强的用户指南由William James在CHI提出可以在

http://www.computationalhydraulics.com/Publications/Books/r219.html买到。价格为85 美元

13.硬件/软件要求
  • 硬件
    • 个人电脑
  • 操作系统
    • DOS 和 Windows
  • 程序语言
    • FORTRAN (v4.4 and previous versions)
    • C (第五版)
  • 运行时间估计
    • 数分钟
14.链接支持

        SWMM能够与EPA的WASP受纳水体水质模型实现对接

15.相关系统

        PCSWMM, XP-SWMM, MIKE-SWMM

16.敏感性/不确定性/校准

        SWMM4.4包括一个统计模块,这个模块可以对数量和质量等参数进行简单的统计分析。

17.模型界面

        SWMM 5包含一个图形用户界面,便于输入数据的制备和输出数据的显示

18.联系信息

19.下载信息