使用EPA SWMM进行城市排水网络模拟以规划可持续排水系统措施：巴西的一个案例研究

该文档是一篇关于**城市可持续排水系统（SuDS）**在巴西一个小型城市集水区的实施研究。研究的主要目标是通过模拟来评估SuDS措施在减少径流峰值流量和总径流量方面的效果。以下是对该文档的详细总结：

引言

城市化进程导致了集水区内原生植被的减少，增加了不透水面积，从而提高了洪水风险。传统的城市排水系统主要关注快速排水，但在洪水控制和环境可持续性方面效果有限。因此，近年来出现了多种可持续的城市排水方法，旨在尽可能接近源头控制地表径流。**可持续排水系统（SuDS）**是其中一种方法，利用渗透、滞留和蓄水等原则来减小城市化对水文循环的影响。

研究背景

研究地点位于巴西帕拉纳州西南部的多伊斯维津霍斯市的一个小型城市集水区。该地区尚未完全开发，但已有传统的排水网络。研究的重点是评估SuDS措施在减少总径流量和峰值流量方面的表现。

方法

研究使用了EPA SWMM（Storm Water Management Model）进行模拟。SWMM是由美国环保署开发的，用于模拟城市集水区径流流量的模型。研究中使用了SWMM的LID-Editor和“存储单元”功能来模拟SuDS措施。

研究区域描述

研究区域为一个2.61公顷的小型城市集水区，位于圣弗朗西斯科·泽维尔社区。该地区的年均降水量约为2000毫米，降水均匀分布。排水系统由22个入口、3个检查井和直径从400到800毫米的混凝土下水道组成。

输入数据和一般考虑

排水网络的输入基于排水网络设计。贡献区域被简化为42个代表地块和人行道的子集水区，以及23个代表道路的子集水区。研究首先对现有的排水网络进行校准和验证，然后提出了两个新的情景：预占用情景（Pre-O）和后占用情景（Post-O）。在后占用情景中，考虑了地块的开发和房屋的建设。

结果

模拟结果显示，在后占用情景中，总径流量增加了超过115%。研究表明，结构性措施（如渗透沟、雨水收集和蓄水池）可以有效减少峰值流量。组合措施在控制径流方面比单一措施更有效。研究建议结合使用渗透沟和小规模雨水收集措施，以避免使用末端解决方案。

讨论

研究强调了在城市化进程中规划结构性措施的挑战和不确定性，特别是由于土壤特性、城市化过程以及不同地区降雨模式的巨大差异。尽管SuDS的益处广为报道，但要获得显著的水文效益，至少需要5%的不透水面积减少。

结论

该研究为城市集水区的SuDS措施实施提供了有价值的见解。通过模拟不同的结构性措施组合，研究展示了SuDS在减少径流和峰值流量方面的潜力。该方法可以用于测试各种结构性措施的组合，为城市规划和土地使用提供决策支持。

术语解释

• SuDS（Sustainable Drainage Systems）：一种可持续的排水方法，旨在通过渗透、滞留和蓄水等手段减少城市化对水文循环的影响。
• EPA SWMM（Storm Water Management Model）：由美国环保署开发的用于模拟城市集水区径流流量的模型。
• LID-Editor：SWMM中的一个工具，用于模拟低影响开发（LID）措施。

通过这项研究，作者展示了SuDS在城市集水区管理中的应用潜力，并为未来的城市规划提供了重要的参考。