SWMM模型在市政道路LID雨水系统设计中的应用

张欣蓓

(西北综合勘察设计研究院，陕西 西安 710003)

0 引 言

市政道路LID雨水系统是解决其排水问题的关键措施，近年来成为市政道路发展的主要建设目标。基于此，本文将SWMM模型应用在市政道路LID雨水系统设计中，致力于实现对市政道路LID雨水系统的优化设计。

1 SWMM模型

SWMM模型作为一种动态模拟模型，能够模拟降雨-径流的动态过程，主要应用于城市雨水模拟中，为城市雨水管理提供参考[1]。随着SWMM模型的不断发展，目前已经更新到SWMM5.1版本，在原有的LID模块中新增3种LID措施，分别为：植草沟、屋顶散水以及雨水花园，在传统降雨-径流模拟过程中加入了生物滞留处理措施。因此，有必要将SWMM模型应用在市政道路LID雨水系统中。本文基于SWMM模型开发的市政道路LID雨水系统具体设计内容如下。

2 市政道路LID雨水系统硬件设计

2.1 传感器

本文设计的传感器型号为KLK54780023，具体参数指标见表1。

表1 KLK54780023传感器参数指标

结合表1所示，在不同位置安装KLK54780023传感器，实时、有效、全面地获取市政道路LID雨水数据，为后续环节提供输入和参考。KLK54780023传感器使对市政道路LID雨水全方位立体感知成为可能，丰富了传统传感器类型和能力，进而满足市政道路LID雨水系统应用的需求。

2.2 模拟数字转换器

传感器采集到的模拟量数据不符合系统运行需求，在此基础上设计模拟数字转换器转换采集数据。模拟数字转换器的精准度直接影响此次设计系统的精准度，因此根据系统的需要设计型号为AGVD-SDNV1400的32位半闪速结构模拟数字转换器。该型号模拟数字转换器不仅具备高速模拟数字转换的功能，并且还具有转换保持电路功能。该型号模拟数字转换器主要性能指标为：20V多电源供电、分辨率为32位、20M SPS最大转换速率、60 ms转换周期、2.5个时钟的转换数据等待时间。AGVD-SDNV1400模拟数字转换器各个引脚功能见表2。

表2 模拟数字转换器引脚功能

结合表2所示，模拟数字转换器用于驱动两路采样比较器，由编码器生成数字信号，由高四位和低四位合并形成最终的16位传输数据，提高市政道路LID雨水数据传输效率。

3 市政道路LID雨水系统软件设计

在系统软件部分，共分为3步主要流程，基于SWMM模型的市政道路LID雨水系统软件流程图如图1所示。

图1 系统软件流程图

下文对图1中主要流程展开详细研究。

3.1 基于SWMM模型设定市政道路LID雨水模拟参数

通过SWMM模型，设定市政道路LID雨水模拟参数，其中包括市政道路水文、水力参数。根据SWMM模型用户手册[2]设定的市政道路LID雨水模拟参数见表3。

表3 基于SWMM模型设定市政道路LID雨水模拟参数

结合表3所示，为基于SWMM模型设定市政道路LID雨水模拟参数，以此为基础，为市政道路LID雨水模型提供运行环境。

3.2 计算市政道路LID雨水强度

在基于SWMM模型设定市政道路LID雨水模拟参数的基础上，还需要计算市政道路LID雨水强度，有针对性地模拟市政道路LID雨水渗透，保证市政道路LID雨水排水能力。设市政道路LID雨水强度的计算表达式为i，可得下列公式：

式中：P为市政道路LID雨水总量；t为降雨时长。通过该公式，得出市政道路LID雨水强度，结合上文所设定的市政道路LID雨水模拟参数，基于SWMM模型动态模拟市政道路LID雨水降雨-径流过程。

3.3 动态模拟市政道路LID雨水径流

利用上文所得参数，在SWMM模型中，记录当下产生的涌水量以及相同时间段下的排水量[3]。保证涌水量必须小于排水量，将市政道路LID雨水压力控制在允许范围内，实现市政道路LID雨水径流动态模拟。

4 实例分析

4.1 实验准备

本文通过构建实例分析的方式，以M市政道路为本次实验对象。随机选取一台运行系统为XP的计算机。在计算机上安装双端口万兆位的路由协调控制器，安装流程需要严格的遵循互联网连通标准，并允许地方局域网或存储网络对其的共享，将网络格局实施统一化的处理。实验测试运行环境为开放性B/S系统，先用传统系统动态模拟市政道路LID雨水径流，设置为对照组；再用本文设计系统动态模拟市政道路LID雨水径流，设置为实验组。实验主要对比内容为测试两种系统的雨水径流洪峰流量，雨水径流洪峰流量数值越高证明该系统的排水效率也就越高，设置雨水模拟时长为0.5～4.0 h，记录实验结果。

4.2 实验结果分析与结论

整理雨水径流洪峰流量对比结果，见表4。

表4 实验数据对比表

通过表4可知，本文设计系统雨水径流洪峰流量明显高于对照组，具有现实推广价值。

5 结束语

本文通过对SWMM模型在市政道路LID雨水系统设计中的应用研究，取得一定的研究成果，可用于解决传统市政道路LID雨水系统中存在的问题，能够指导市政道路LID雨水系统的优化，具有现实意义，因此在以后的发展中应加大SWMM模型在市政道路LID雨水系统设计中的应用力度。截至目前，国内外针对基于SWMM模型的市政道路LID雨水系统的研究仍存在一些问题，在日后的研究中还需要进一步对市政道路LID雨水系统的优化设计提出深入研究，为提高市政道路LID雨水系统的综合性能提供参考。