SWMM5用户使用手册整理2汇编.docx

1、SWMM5用户使用手册整理2汇编第一章 什么是SWMM环保署的暴雨水管理模型（SWMM）是一个用于单一事件或长期（连续）城市区域的径流水质水量模拟的降雨径流仿真模型。SWMM的径流成分是集中在支流集水区的沉淀物、形成的径流量和污染负荷。SWMM通过管道系统、渠道、存储/处理设备、泵和调节器运输径流。SWMM追踪在由多个时间步长构成的模拟期间的每一个支流集水区形成的径流的水质和水量和每一个管道和渠道的流速、水深、水质。SWMM在19711年建成并且后来2经历了几次重大的升级。它现在仍被世界各地广泛用来规划、分析和集合下水道和卫生下水道和其他城市区域的排水系统设计雨水径流，也在非城市地区有很多应用

2、。现在的5.0版式完全重新编写看以前的版本。在windows中，SWMM5.0为编辑研究区域输入书库、运行水文、水力和水质环境模拟并以不同的格式查看结果提供了一个集成环境。其中包括彩色编码流域面积和输送系统地图、时间序列图和表格、剖面图、统计频率分析。1.2 建模功能SWMM能够解释城市区域产生径流的不同水文过程其中包括：（1） 随时间变化的降雨（2） standing（长期？）地表水的蒸发（3） 积雪和融化（4） depression storage（洼地）的降雨截流（5） 降雨在非饱和土壤层的入渗（6） 非饱和土壤层入渗到地下水层（7） 地下水和排水系统的合流（8） 坡面流的非线性蓄水池的

3、路径所有这些过程中的空间变异性通过将研究区域划分成小的、均匀子区域的集合。这些子区域包括能渗透的和不能渗透的分区域。坡面流在分区域之间、子区域之间或排水系统切入点之间形成。SWMM也包括很多水力模拟能力可用来模拟径流和外部流入排水系统网络的管道、渠道、存储/处理单元和导流结构。其中包括：（1） 不限制大小的处理网络（2） 使用多种很像自然渠道的标准的闭合和开放的管道（3） 模型的特殊要素比如存储/处理单元，流量分配器、泵、坝和孔（4） 提供外部流量和水质的输入。由地表径流、地下水河流、降雨渗透/流入、干燥天气的清洁量和用户定义的流入得来。（5） 采用动力波或完全动力波流路径方法。（6） 不同的

4、流态模型，比如死水、预压、反流和地表积水（7） 应用用户定义的动态控制规则模拟泵、管口和坝顶水平。除了建模和径流量的传输，SWMM也可以模拟在径流中污染物负荷。下面的这个过程可以模仿用户定义的水质成分的任意数目。（1） 干旱天气在各种不同土地利用的污染物积累（2） 在暴雨时间过程中具体土地利用的污染物冲刷（3） 降雨沉淀物的直接贡献（4） 在干旱天气由于道路清扫污染物的减少（5） 由于BMPs径流污染负荷的减少（6） 在干旱天气卫生流入口和用户指定的排水系统的外部流入的任意点。（7） 在排水系统中水质成分的路径（8） 通过在贮存单元或在管道和渠道的自然过程中的处理使水质成分减少1.3典型的SW

5、MM的应用自公司成立以来，SWMM已经应用于世界数千下水道和暴雨研究。典型的应用包括：（1） 设计排水系统组件的大小以控制洪水（2） 为控制洪水和水质保护的滞留设施和他们的附属物的大小（3） 泛洪区天然河道测绘系统（4） 设计减少洪水外溢的控制策略（5） 评估下水道的渗透流入和溢出的影响（6） 产生非点源污染总量分配研究（7） 评价BPMs减少潮湿天气污染负荷的效果1.4 安装EPA SWMM1.5 SWMM的使用步骤当使用SWMM模拟研究区域的暴雨径流执行以下步骤：（1） 指定选项和对象属性使用的默认值（4.2）（2） 画一个网络表示研究区域的物理组件（5.2）（3） 编辑对象的属性形成系统

6、（5.4）（4） 选择分析选项（7.1）（5） 运行模拟（7.2）（6） 查看模拟结果（8）1.6 关于该手册第二章介绍了一个简短的教程。它显示了如何在SWMM中添加对象，如何编辑对象属性，如何运行长期连续模拟。第三章提供了一个背景资料关于在SWMM中排水系统中暴雨径流模拟。它讨论了构成暴雨排水区域和收集系统物理组件的行为和如何处理附加的建模信息，比如降雨量、干燥天气的卫生流入量、运行控制。它提供了如何进行系统水文、水力和水质行为的数值模拟。第四章说明了EPASWMM绘图用户界面的组织方式。它描述了不同菜单选项和光盘内根据按钮的功能以及三个主要窗口的主要职能，包括研究区地图、浏览器面板、属性编

7、辑器的使用。第五章讨论了项目文件存储的信息包括SWMM的排水系统。它显示了如何创建、打开、保存这些文件和如何设置默认项目选项。它也讨论了如何记录用来对比模拟值和真实值的校准数据第六章介绍了如何建立一个排水系统的网络模型。它展示了如何创建各种物理对象（子区域、排水管和渠道、水泵、坝、贮存单元等）。这些物理对象构成一个系统。如何编辑这些对象的属性和在时间上的操作控制变化。第七章解释了如何用研究区的地图，该提供系统模拟的图表视图。它也显示了如何查看在不同颜色编码的地图上的不同的设计和计算参数，如何重新规模、缩放和平移地图、如何在地图上定位、如何利用背景图像和能够定义地图外观的选项。第八章显示了如何运

8、行SWMM模型模拟，它描述了各种控制如何分析的选项，提出和解决一些在检查模拟结果的使用技巧。第九章讨论了分析结果可以用不同的方式来看。这些包括研究区域地图的不同视图，各种图表和表格，不同类型的专题报告。第十章介绍了如何打印和复印第九章中讨论的结果。第十一章介绍了SWMM如何使用不同类型的文件更有效的模拟运行。该首层还包括了几个附录：附录A 提供了一些有用的参数表格，包括所有涉及和计算单数表达式的表格。附录B 列出所有可以在研究区域地图上显示的视觉对象的可编辑属性并使用点和点击编辑。附录C描述了专门编辑器，可用来设置非可视对象的属性附录D 提供了SWMM令行版本的运行的说明和包括项目文件格式的详

9、细说明。附录E 列出了所有SWMM可能产生的错误消息和意义第二章 使用教程这一章提供了如何使用SWMM的教程，如果你不熟悉构成排水系统的元素和他们在SWMM模型中代表什么。你将应该先看第三章。2.1以研究区域为例在这个教程中，我们将会模拟一个12英亩的住宅区的排水系统。这个排水系统的布置图如图2-1。由S1、S2、S3 三个子区域组成，下水管道由C1-C4，管道节点由J1-J4，out1为水流排放口。2.2项目的设置我们的首要任务就是创建一个新的SWMM项目并确保某些默认选项被选中。使用这些默认选项将简化数据输入以后的工作。（1） 启动SWMM如果它还没有运行，选择“文件创建”从主菜单工具条中

10、创建一个新项目。（2） 选择project默认为打开项目默认对话框（3） 在ID标签对话框，设置如图2-2所示的ID前缀，这将使SWMM根据指定的前缀用连续号码自动给新的对象标号。（4） （5） 在子支流域对话框页面设置如下的默认值：所填的参数包括：Name：User-assigned name of subcatchmentX coordinate ：X coordinate of subcatchment centroid on mapy coordinate ：y coordinate of subcatchment centroid on mapdescription：optional

11、 comment or descriptiontag：optional category or classificationrain Gage ：rain Gage assigned to subcatchmentoutlet：name of node or another subcatchment that receive runoffarea：area of subcatchmentwidth：width of overland flow path% slope：average surface slope（%）（平均坡度）%imperv：percent of impervious area

12、（%）（不透水率）N-imperv：mannings N for impervious area（不透水曼宁糙率）N-perv：mannings N for pervious area（透水曼宁糙率）Dstore-imperv：depth of depression storage on impervious area（in）（不透水区洼蓄量/mm）Dstore-perv：depth of depression storage on pervious area（in）（透水区洼蓄量/mm）%zero-imperv：percent of impervious area with no depre

13、ssion storage（%）（无洼蓄量不透水区率Subarea routing：choice of internal routing between pervious and impervious sub-area（渗透与非渗透之间区域的路径选择）可选的选项有（outlet、impervious、pervious）Percent routed：percent of runoff routed between sub-area（在间隔区域的径流量的百分比）Infiltration：infiltration paramenters（click to edit）（渗透参数） Horton：max

14、.infil.rate（最大渗透率） Min.infil.rate（最小渗透率） Decay constant（衰减常数） Drying time（饱和土壤完全干燥所需的时间） Max.volume（可能的最大渗透量，如果没有则为0）Groudwater：groudwater flow parameters（地下径流参数） 其中包括：aquifer name（蓄水层的名字，如果没有可以是空白） Receiving node（接受来自蓄水层地下水的节点名） Surface elevation（subcatchment的地表高程） Groundwater flow coefficient（mult

15、ipiler of distance between actual and threshed GW levels） Groundwater flow exponent （exponet of distance between actual and threshed GW levels） Surface water flow coefficient（multipiler of distance between surface water level and threshed GW levels） Surface water flow exponent（exponet of distance be

16、tween surface water level and threshed GW levels） Surface-GW interaction coefficient（multiplier of product of GW height and surface water height above） Fixed surface water depth（fixed depth of surface water at receiving node （set to zero if surface water depth will vary as computed by flow routing）

17、Threshold groundwater elev（groundwater elevation that must be reached before any flow occurs（feet or meters）Snow pack：name of snow pack parameters set（for snow melt analysis only）LID controls：其中包括：control name LID type % of area % from imperv Report fileLand uses：assignment of land uses to subcatchm

18、ent其中包括：residential、undevelopedInitial buildup：initial pollutant buildup on subcatchment其中包括：TSS、LeadCurb length（if needed for pollutant buildup function）（6） 在nodes/links页面设置以下默认参数：Conduit（导水管）的参数设置：NameInlet node：name of node on the inlet end of conduit（导水管进水口末点的名字） Outlet note：name of node on the

19、outlet end of conduit（导水管出水口点的名字）Description ：optional comment or descriptiontag：optional category or classificationshape：click to edit the conduits section geometrymax.depth：maximum depth of cross sectionslength：conduit lengthroughness：manningtoughness coefficient（曼宁粗糙度系数）inlet offset：depth of cond

20、uit invert above node invert at inlet end outlet offset：depth of conduit invert above node invert at outlet endinitial flow：initial flow in the conduit （flow unit）maximum flow：maximum flow allowed-use 0 if not applicable（7） 点击OK关闭对话框，如果你想保存这些选项为将来你的新项目用，你就在接受之间检查一下这个表格的底部的保存。下一步我们将设置地图显示选项，使ID标签和符号显

21、示为我们添加到研究区域地图的对象，并用有箭头的方向连接。（1） 选择viewmap options打开map options dialog（看figure2-3）（2） 选择subcatchment页，设置填充类型和符号大小为5（3） 然后选择节点页和设置节点的大小为5（4） 选择注释页并选中复选框，显示面积、节点和连接的ID标签。留下其他不能被检查出来的。（5） 最后选择流向箭头页，选择填充类型和设置填充大小为7。（6） 点击OK按钮关闭对话框。在地图上放置对象时，我们应该设置它的尺寸（1） 选择viewdimensions打开地图尺寸对话框（2） 你可以选择默认值最后，在主窗口底部的状态栏

22、中查找并检查autolength is off。如果是on的话，将它改过来。2.3 绘画对象我们准备好开始在研究区域地图上添加成分。我们将在subcatchment开始。（1） 在对象工具栏中点击按钮（如果没有显示则选择viewtoolbarsobject）。注意，鼠标指针变成了笔的形状。（2） 移动鼠标到地图上的subcatchmentS1的位置的一个转角，左击鼠标。（3） 在后两个转角做同样的操作，然后右击鼠标（或者点击enter）关闭矩形，这个矩形为subcatchmentS1。如何你想取消你画偏的subcatchment并重新开始的话你可以按Esc键。不要担心对象的形状或位置是否完全正

23、确。我们一会还会回来并显示如何固定它。（4） 在S2和S3上重复上面的过程。当我们在地图上添加对象时，观察连续的ID标签是怎样自动形成的。下一步我们将添加交叉点和构成排水网络的排出口节点。（1） 点击对象工具栏中的按钮。（2） 将鼠标移动到J1的位置左击，在J2J4上做同样的操作。（3） 添加排水口节点。点击按钮。在排水口位置移动鼠标，然后左击。注意排水口自动命名为out1/。这是你的地图看来就像下面这幅图现在我们将添加暴雨导水管连接我们的排水系统节点。（你必须创建一个连接的末尾节点作为）我们将从C1开始，连接J1J2。（1） 点击，鼠标变成一个十字形。（2） 在junctionJ1上点击鼠标

24、，注意鼠标又变成铅笔型的。（3） 将鼠标移动到J2（注意当你移动鼠标时导水管的轮廓怎性被画出）并左击创建导水管。你可以通过用esc和右击取消操作。（4） 在C2和C4重复以上操作。虽然我们的导水管被画成直线，也可以通过在点击终节点之前左击中间点可以改变连接方向。为了完成我们研究区域原理图的建设，我们需要添加一个雨量计（rain gage）（1） 点击（2） 移动鼠标至gage应该在的地方，左击鼠标这样我们就完成了一个研究区域的绘画。你的系统应该看起来像图2.1，subcatchment或者节点不在适当的位置可通过下列方法移动：（1） 用选中要移动的对象至应该在的位置。重新形成一个subcatc

25、hment的概图（1） 在对象选择模式地图中点击子区域的质心（由子区域子区域内的实心方块表示）以选择它。（2） 点击地图工具栏上的按钮，使地图到顶点选择模式。（3） 通过点击选择子区域轮廓线的顶点（通过一个实心的方块表明这个顶点表示什么）（4） 用鼠标左键拖动使其到一个新的位置。（5） 如果需要的话，顶点可以添加或删除通关过右击鼠标并从菜单中选择相应的选项。（6） 当完成后，点击，返回到对象选择模式。这个步骤同样也可用于重新塑造一个环节。2.4 设置对象属性当在项目中添加可视对象时，SWMM给他们分配了一个默认的参数设置属性。更改一个对象的具体的属性值，我们在属性编辑器重选择对象（图2-5），

26、有几种不同的方法来改变参数的属性。如果编辑器已经可见，那么你可以简单的在主窗口的浏览器面板数据页点击对象或选择它。如果编辑器不可见，那么你可以通过以下操作使其可见：（1） 双击地图上的对象（2） 在对象上右击并从弹出菜单中选择属性。（3） 从网页浏览器面板数据中选择对象，然后点击浏览器按钮。（4） 当属性编辑器有焦点时，你可以按F1键获得一个更详细属性说明。我们的子区域需要设置的两个主要属性是雨量计（rain gage）和节点（node），rain gage是为子区域提供降雨数据和从子区域接收径流的排水系统的节点。因为所有的子区域利用相同的rain gage，gage1，我们用一个快捷的方法为

27、所有的子区域设置这个属性。（1） 从主菜单中选择editselect all（2） 然后选择editgroup edit。使组编辑对话框出现。（图2-6）（3） 选择子区域作为对象类编辑器，rain gage作为编辑的属性，并在gage1中输入新值。（4） 点击OK使所有子区域的rain gage变成gage1，这是对出现一个确认对话框说明3个子区域已经改变，选择NO的时候，要求继续编辑。因为不同的子区域的排出口节点不同，我们必须将它们分别设置如下：（1） 双击子区域S1或从数据浏览器中选择，并点击浏览器的按钮弹出属性编辑器。（2） 在Outlet字段中的输入J1，并按enter，注意子区域和

28、节点之间的虚线是如何绘制的。（3） 点击子区域2并且enterJ2作为排出口（4） 点击子区域3并且enterJ3作为排出口我们也希望子区域3代表最不发达区域。在属性编辑器中选择S3，并设置不渗透性百分比（ % Imperviousness）为25。交叉点（junction）和排水系统的排水口需要设置底板高程（invert elevation），在子区域中选择每一个交叉口，在属性编辑器中选择它的invert elevation如下表所示 我们示例系统中的导水管有非默认的属性值。这是导水管C4，出水管，直径应该是1.5而不是1英尺。改变它的直径：（1） 在属性编辑器中选择conduitC4（2）

29、 选择shape field并点击省略号（3） 在cross-section 编辑对话框中设置最大的深度值为1.5，然后点击OK按钮。为了给项目中提供一个降雨的输入源，我们需要设置rain gage的属性，在属性编辑器重选择gage1并设置如下属性：正如前面提到的，我们想要模拟我们研究区域对3英寸，6小时的暴雨的响应。时间序列TS1包括每小时降雨强度。因此我们需要建立一个时间序列对象并填充数据，按如下的步骤来操作：（1） 从数据浏览器选择对象时间序列类别。（2） 点击按钮弹出时间序列编辑对话框（见图2-8）（3） 在时间序列的name 字段输入TS1（4） 在图2-8显示的输入time和val

30、ue这两列（5） 你可以点击view看时间序列值，点击OK接受新的时间序列。Figure 2-8 时间序列编辑对话框在完成项目的初始设置之后，最好给它设置一个标题并保存在文件夹中（1） 从数据浏览器中选择title/notes的种类。点击按钮（2） 在醒目title/notes对话框中（图2-9），输入“tutorial example”作为我们项目的题目并点击OK关闭对话框（3） 从file菜单中选择save as。（4） 在save as对话框中选择一个文件夹和文件名保存此项目。（5） 点击save保存该项目文件。2.5 运行模拟1 设置模拟选项之前我们的示例排水系统需要设置一些选项决定如

31、何进行分析。（1） 从数据浏览器中选择options分类并点击按钮。（2） 在模拟选项对话框general页（图2-10）选择Kinematic Wave作为流量路径方法。流量单元应该设置CFS和Green-Ampt渗透方法。pond（洼地）选项应该不选择。（3） 在对话框的日期页，设置分析完成时间为12:00:00（4） 在时间步长页，设置Routing time步长为00:01:00（5） 点击OK关闭模拟选项对话框。2 运行模拟我们现在准备运行模拟。选择projectrun simulation（或者点击）如果模拟有问题，会出现一个状态报告说明发生什么错误。如果能够成功运行，有许多方式查看模拟结果。3 查看状态报告状态报告包括一个模拟运行结果有用的摘要信息。查看这个报告，可以通过reportstatus，刚刚分析的系统报告如图2-11所示。完整的报告说明以下几点：（1） 模拟的质量很好，可以忽略不计Runoff和routing的平衡的连续性误差（分别为-0.23%和0.03%，如果