Model zarządzania wodą burzową — Storm Water Management Model

United States Environmental Protection Agency (EPA) Burza Gospodarki Wodnej modelu ( SWMM ) jest dynamicznym rainfall- spływu - podpowierzchniowych odpływ model symulacyjny wykorzystywane do pojedynczego zdarzenia do długoterminowego (ciągły) symulacji na powierzchnię / podpowierzchniowych hydrologii ilości i jakości z głównie obszary miejskie/podmiejskie. Może symulować opady deszczu – spływ , spływ, parowanie, infiltrację i podłączenie wód gruntowych dla korzeni, ulic, obszarów trawiastych, ogrodów deszczowych, rowów i rur, na przykład. Komponent hydrologiczny SWMM działa na zbiorze podzlewni podzielonych na nieprzepuszczalne i przepuszczalne obszary z magazynowaniem depresyjnym i bez niego, aby przewidzieć odpływ i ładunki zanieczyszczeń z opadów, parowania i infiltracji z każdej podzlewni. Poza tym można modelować obszary rozwoju o niskim wpływie (LID) i najlepszych praktyk zarządzania w podzlewni w celu ograniczenia nieprzepuszczalnego i trwałego odpływu. Sekcja trasowania lub hydrauliki SWMM transportuje tę wodę i ewentualne powiązane składniki jakości wody przez system zamkniętych rur, otwartych kanałów, urządzeń do przechowywania/uzdatniania, stawów, zbiorników, pomp, kryz, jazów, odpływów, odpływów i innych regulatorów.

SWMM śledzi ilość i jakość przepływu generowanego w każdej podzlewni, a także natężenie przepływu, głębokość przepływu i jakość wody w każdej rurze i kanale podczas okresu symulacji składającego się z wielu stałych lub zmiennych kroków czasowych . Składniki jakości wody, takie jak składniki jakości wody, można symulować od gromadzenia się w podzlewniach poprzez wymywanie do sieci hydraulicznej z opcjonalnym rozpadem pierwszego rzędu i powiązanym usuwaniem zanieczyszczeń, można symulować najlepsze praktyki zarządzania oraz usuwanie i oczyszczanie o niskim wpływie (LID) w wybranych węzłach magazynowania. SWMM to jeden z modeli transportu hydrologicznego, który EPA i inne agencje szeroko stosowały w Ameryce Północnej oraz za pośrednictwem konsultantów i uniwersytetów na całym świecie. Najnowsze informacje o aktualizacji i nowe funkcje można znaleźć na stronie internetowej EPA w sekcji pobierania. Ostatnio dodane w listopadzie 2015 r. były Podręcznik hydrologiczny EPA SWMM 5.1 (Tom I), a w 2016 r. Podręcznik hydrauliczny EPA SWMM 5.1 (Tom II) oraz EPA SWMM 5.1 Jakość wody (w tym moduły LID) Objętość (III) + Errata.

Opis programu

Model zarządzania wodami opadowymi EPA (SWMM) jest dynamicznym modelem symulacyjnym przebiegu opadów i spływu stosowanym do pojedynczego zdarzenia lub długoterminowej (ciągłej) symulacji ilości i jakości spływu głównie z obszarów miejskich. Komponent odpływowy SWMM działa na zbiorze obszarów podzlewni, które odbierają opady i generują odpływy i ładunki zanieczyszczeń. Część kierująca SWMM transportuje ten odpływ przez system rur, kanałów, urządzeń do przechowywania/oczyszczania, pomp i regulatorów. SWMM śledzi ilość i jakość spływu generowanego w każdej podzlewni, a także natężenie przepływu, głębokość przepływu i jakość wody w każdej rurze i kanale podczas okresu symulacji podzielonego na wiele etapów czasowych.

SWMM uwzględnia różne procesy hydrologiczne, które powodują spływanie z obszarów miejskich. Obejmują one:

1. opady zmienne w czasie
2. odparowanie stojącej wody powierzchniowej,
3. akumulacja i topnienie śniegu
4. przechwytywanie opadów z przechowywania depresji
5. infiltracja opadów deszczu do warstw gleby nienasyconej
6. przesiąkanie infiltrowanej wody do warstw wód gruntowych
7. przepływ między wodami gruntowymi a systemem odwadniającym
8. nieliniowe trasowanie przepływu lądowego przez zbiornik
9. wychwytywanie i zatrzymywanie opadów/odpływów z różnymi rodzajami praktyk rozwoju o niskim wpływie (LID).

SWMM zawiera również elastyczny zestaw możliwości modelowania hydraulicznego wykorzystywanych do kierowania spływów i dopływów zewnętrznych przez system odwadniający składający się z rur, kanałów, jednostek magazynowo-uzdatniających i konstrukcji dywersyjnych. Należą do nich zdolność do:

1. obsługuje sieci o nieograniczonej wielkości·
2. stosować szeroką gamę standardowych kształtów kanałów zamkniętych i otwartych, a także kanałów naturalnych·
3. modelowanie elementów specjalnych, takich jak jednostki magazynowo-uzdatniające, rozdzielacze przepływu, pompy, przelewy i kryzy·
4. zastosować przepływy zewnętrzne i dane wejściowe dotyczące jakości wody ze spływów powierzchniowych, przepływów wód gruntowych, infiltracji/dopływu zależnego od opadów, przepływu sanitarnego przy suchej pogodzie i dopływów zdefiniowanych przez użytkownika
5. wykorzystywać metody kierowania falą kinematyczną lub w pełni dynamiczną falą.
6. modelować różne reżimy przepływu, takie jak cofanie, doładowanie, przepływ wsteczny i stawy powierzchniowe ·
7. zastosować zdefiniowane przez użytkownika reguły sterowania dynamicznego do symulacji pracy pomp, otworów kryzowych i poziomów szczytu jazu.

Zmienność przestrzenną we wszystkich tych procesach uzyskuje się poprzez podzielenie badanego obszaru na zbiór mniejszych, jednorodnych podzlewni, z których każda zawiera własną część podobszarów przepuszczalnych i nieprzepuszczalnych. Przepływ lądowy może być prowadzony między podobszarami, między podzlewniami lub między punktami wejścia do systemu odwadniającego.

Od momentu powstania SWMM był używany w tysiącach badań kanalizacji i wód opadowych na całym świecie. Typowe zastosowania obejmują:

1. projektowanie i wymiarowanie elementów systemu odwadniającego do ochrony przeciwpowodziowej,
2. wymiarowanie obiektów zatrzymań i ich przynależności do ochrony przeciwpowodziowej i ochrony jakości wód·
3. mapowanie równin zalewowych systemów naturalnych kanałów poprzez modelowanie hydrauliki rzeki i związanych z nią problemów powodziowych za pomocą kanałów pryzmatycznych·
4. projektowanie strategii kontroli w celu minimalizacji przepełnienia kanału kombinowanego (CSO) i przepełnienia kanalizacji sanitarnej (SSO)·
5. ocena wpływu dopływu i infiltracji na przelewy kanalizacji sanitarnej·
6. generowanie niepunktowych ładunków zanieczyszczeń ze źródeł na potrzeby badań alokacji ładunku odpadów·
7. ocena skuteczności BMP i LID podzlewni w zmniejszaniu ładunków zanieczyszczeń w deszczowej pogodzie. Modelowanie opadów i spływów miejskich i wiejskich zlewni
8. analiza hydrauliczna i jakości wody kanalizacji deszczowej, sanitarnej i ogólnospławnej
9. generalne planowanie systemów kanalizacyjnych i zlewni miejskich,
10. oceny systemu związane z regulacjami USEPA, w tym zezwoleniami NPDES, CMOM i TMDL
11. 1D i 2D (ponding powierzchni) przewidywania zalewowych poziomów i objętości zalewania

EPA SWMM to oprogramowanie należące do domeny publicznej, które można dowolnie kopiować i rozpowszechniać. Domena publiczna SWMM 5 składa się z kodu silnika C i kodu graficznego interfejsu użytkownika Delphi SWMM 5. Kod C i kod Delphi można łatwo edytować i mogą być ponownie skompilowane przez studentów i profesjonalistów w celu uzyskania niestandardowych funkcji lub dodatkowych funkcji wyjściowych.

Historia

SWMM został po raz pierwszy opracowany w latach 1969–1971 i od tamtego czasu przeszedł cztery główne ulepszenia. Główne ulepszenia to: (1) Wersja 2 w latach 1973-1975, (2) Wersja 3 w latach 1979-1981, (3) Wersja 4 w latach 1985-1988 i (4) Wersja 5 w latach 2001-2004. Listę głównych zmian i zmian po 2004 r. przedstawiono w Tabeli 1. Obecna edycja SWMM, wersja 5/5.1.012, jest całkowitym przepisaniem poprzednich wydań Fortran w języku programowania C i może być uruchomić pod Windows XP , Windows Vista , Windows 7 , Windows 8 , Windows 10 , a także z rekompilacją pod Unix . Kod SWMM5 jest kodem typu open source i kodem domeny publicznej, który można pobrać ze strony internetowej EPA.

EPA SWMM 5 zapewnia zintegrowane środowisko graficzne do edycji danych wejściowych zlewni, przeprowadzania symulacji hydrologicznych, hydraulicznych, sterowania w czasie rzeczywistym i jakości wody oraz przeglądania wyników w różnych formatach graficznych. Obejmują one oznaczone kolorami mapy tematyczne obszarów zlewni, wykresy i tabele szeregów czasowych, wykresy profilowe, wykresy punktowe i statystyczne analizy częstotliwości.

Ostatnie przepisanie EPA SWMM zostało opracowane przez Wydział Zaopatrzenia w Wodę i Zasobów Wodnych Krajowego Laboratorium Badawczego Zarządzania Ryzykiem Agencji Ochrony Środowiska USA przy pomocy firmy konsultingowej CDM Inc w ramach umowy o współpracy badawczo-rozwojowej (CRADA). SWMM 5 jest używany jako silnik obliczeniowy dla wielu pakietów do modelowania, a komponenty SWMM5 znajdują się w innych pakietach do modelowania. Główne pakiety do modelowania, które wykorzystują wszystkie lub niektóre komponenty SWMM5, są pokazane w sekcji Dostawca. Historię aktualizacji SWMM 5 od oryginalnego SWMM 5.0.001 do aktualnej wersji SWMM 5.1.012 można znaleźć na stronie internetowej EPA. SWMM 5 został zatwierdzony na stronie z aprobatą modelu FEMA w maju 2005 r., z uwagą o wersjach, które zostały zatwierdzone na stronie z aprobatą modelu FEMA SWMM 5 wersja 5.0.005 (maj 2005 r.) i nowsze dla modelowania NFIP . SWMM 5 jest używany jako silnik obliczeniowy dla wielu pakietów do modelowania (zobacz sekcję Platforma SWMM 5 w tym artykule), a niektóre komponenty SWMM5 znajdują się w innych pakietach do modelowania (zobacz sekcję Dostawca SWMM 5 w tym artykule).

Model koncepcyjny SWMM

SWMM konceptualizuje system odwadniający jako szereg przepływów wody i materiałów między kilkoma głównymi przedziałami środowiskowymi. Te przedziały i zawarte w nich obiekty SWMM obejmują:

Przedział Atmosfera, z którego spadają opady i deponowane są zanieczyszczenia na przedziale powierzchni lądu. SWMM używa obiektów Rain Gage do reprezentowania danych wejściowych dla systemu opadów deszczu. Obiekty deszczomierza mogą wykorzystywać szeregi czasowe, zewnętrzne pliki tekstowe lub pliki danych opadu NOAA. Obiekty Rain Gage mogą wykorzystywać opady przez tysiące lat. Za pomocą dodatku SWMM-CAT Addon do SWMM5 zmiany klimatu można teraz symulować przy użyciu zmodyfikowanej temperatury, parowania lub opadów.

Przedział powierzchni lądu, który jest reprezentowany przez jeden lub więcej obiektów podzlewni. Otrzymuje opady z przedziału atmosferycznego w postaci deszczu lub śniegu; kieruje odpływ w postaci infiltracji do przedziału Wód Podziemnych, a także jako spływ powierzchniowy i ładunki zanieczyszczeń do przedziału Transport. Kontrole LID (Low Impact Development) są częścią podzlewni i przechowują, infiltrują lub odparowują odpływ.

Wód komora odbiera infiltracji z komory powierzchnię ziemi i przenosi część tego dopływu do komory transportowej. Ten przedział jest modelowany za pomocą obiektów wodonośnych. Połączenie z przedziałem transportowym może stanowić granicę statyczną lub dynamiczną głębokość w kanałach. Ogniwa w przedziale transportowym mają teraz również przesiąkanie i parowanie.

Przedział transportowy zawiera sieć elementów transportujących (kanały, rury, pompy i regulatory) oraz jednostki magazynujące/uzdatniające, które transportują wodę do odpływów lub do oczyszczalni. Dopływy do tego przedziału mogą pochodzić z spływów powierzchniowych, przepływów wód gruntowych, przepływu sanitarnej suchej pogody lub z hydrogramów zdefiniowanych przez użytkownika. Komponenty przedziału Transport są modelowane za pomocą obiektów Węzeł i Łącze.

Nie wszystkie przegrody muszą pojawić się w konkretnym modelu SWMM. Na przykład, można by modelować tylko przedział transportowy, używając jako danych wejściowych predefiniowanych hydrogramów. W przypadku korzystania z trasowania fal kinematycznych węzły nie muszą zawierać odpływu.

Parametry modelu

Symulowane parametry modelu dla podzlewni to chropowatość powierzchni, przechowywanie depresji, nachylenie, długość ścieżki przepływu; dla infiltracji: Horton: szybkości max/min i stała zaniku; Green-Ampt: przewodność hydrauliczna, początkowy niedobór wilgoci i wysokość ssania; Numer krzywej: NRCS (SCS) Numer krzywej; Wszystko: czas na całkowite osuszenie nasyconej gleby; dla przewodów: szorstkość Manninga; dla jakości wody: współczynniki funkcji gromadzenia/zmywania, współczynniki rozpadu pierwszego rzędu, równania usuwania. Badany obszar można podzielić na dowolną liczbę pojedynczych podzlewni, z których każda odpływa do jednego punktu. Obszary badawcze mogą mieć wielkość od niewielkiej części pojedynczej działki do tysięcy akrów. SWMM wykorzystuje jako dane wejściowe dane o opadach godzinowych lub częstszych i może być uruchamiane dla pojedynczych zdarzeń lub w sposób ciągły przez dowolną liczbę lat.

Możliwości hydrologiczne i hydrauliczne

SWMM 5 uwzględnia różne procesy hydrologiczne, które powodują spływ powierzchniowy i podpowierzchniowy z obszarów miejskich. Obejmują one:

1. Zmienne w czasie opady dla nieograniczonej liczby deszczomierzy zarówno dla projektu, jak i dla hietografów ciągłych
2. parowanie wód powierzchniowych stojących na zlewniach i stawach powierzchniowych
3. akumulacja śniegu, orka i topnienie
4. przechwytywanie opadów deszczu z przechowywania depresji zarówno w obszarach nieprzepuszczalnych, jak i przepuszczalnych
5. infiltracja opadów atmosferycznych w warstwy gleby nienasyconej
6. przesiąkanie infiltrowanej wody do warstw wód gruntowych
7. przepływ między wodami gruntowymi a rurami i rowami
8. nieliniowa trasa przepływu lądowego zlewni przez zbiorniki wodne.

Zmienność przestrzenną we wszystkich tych procesach uzyskuje się poprzez podzielenie badanego obszaru na zbiór mniejszych, jednorodnych obszarów zlewni lub podzlewni, z których każdy zawiera swoją część podobszarów przepuszczalnych i nieprzepuszczalnych. Przepływ lądowy może być prowadzony między podobszarami, między podzlewniami lub między punktami wejścia do systemu odwadniającego.

SWMM zawiera również elastyczny zestaw możliwości modelowania hydraulicznego wykorzystywanych do kierowania spływów i dopływów zewnętrznych przez system odwadniający składający się z rur, kanałów, jednostek magazynowo-uzdatniających i konstrukcji dywersyjnych. Należą do nich zdolność do:

1. Symuluj sieci odwadniające o nieograniczonej wielkości
2. stosować szeroką gamę standardowych kształtów kanałów zamkniętych i otwartych, a także kanałów naturalnych lub nieregularnych
3. modelowanie elementów specjalnych, takich jak jednostki magazynowo-uzdatniające, odpływy, dzielniki przepływu, pompy, przelewy i kryzy
4. zastosować przepływy zewnętrzne i dane wejściowe dotyczące jakości wody ze spływów powierzchniowych, przepływów wód gruntowych, infiltracji/dopływu zależnego od opadów, przepływu sanitarnego przy suchej pogodzie i dopływów zdefiniowanych przez użytkownika
5. wykorzystywać metody kierowania falą stałą, kinematyczną lub w pełni dynamiczną,
6. modelować różne reżimy przepływu, takie jak cofanie, doładowanie, ciśnienie, przepływ wsteczny i stawy powierzchniowe
7. zastosować zdefiniowane przez użytkownika reguły sterowania dynamicznego do symulacji pracy pomp, otworów kryzowych i poziomów szczytowych jazu

Infiltracja to proces przenikania opadów atmosferycznych przez powierzchnię gruntu do strefy gleby nienasyconej obszarów przepuszczalnych podzlewni. SWMM5 oferuje cztery opcje modelowania infiltracji:

Klasyczna metoda infiltracji

Metoda ta opiera się na obserwacjach empirycznych wykazujących, że infiltracja zmniejsza się wykładniczo od początkowego maksymalnego tempa do pewnego minimalnego tempa w trakcie długich opadów deszczu. Parametry wejściowe wymagane przez tę metodę obejmują maksymalną i minimalną szybkość infiltracji, współczynnik zaniku opisujący, jak szybko szybkość zmniejsza się w czasie oraz czas potrzebny do całkowitego wyschnięcia gruntu w pełni nasyconego (używany do obliczenia odzysku szybkości infiltracji podczas suchego okresy).

Rysunek 2. Przykładowa sieć wzorcowa QA/QC SWMM 5. Ta jedna sieć zawiera przykłady od 1 do 7 z podręczników SWMM 3 i SWMM 4

Zmodyfikowana metoda Hortona

Jest to zmodyfikowana wersja klasycznej metody Hortona, która jako zmienną stanu wykorzystuje skumulowaną infiltrację przekraczającą minimalny wskaźnik (zamiast czasu wzdłuż krzywej Hortona), zapewniając dokładniejsze oszacowanie infiltracji w przypadku wystąpienia niskiej intensywności opadów. Wykorzystuje te same parametry wejściowe, co tradycyjna metoda Hortona.

Metoda Green-Ampt

Ta metoda modelowania infiltracji zakłada, że ​​w kolumnie glebowej istnieje ostry front zwilżania, oddzielający glebę o pewnej początkowej zawartości wilgoci poniżej od gleby nasyconej powyżej. Wymaganymi parametrami wejściowymi są początkowy niedobór wilgotności gruntu, przewodność hydrauliczna gruntu oraz wysokość ssania na froncie zwilżania. Tempo odzyskiwania deficytu wilgoci w okresach suchych jest empirycznie związane z przewodnością hydrauliczną.

Metoda numerowania krzywej

To podejście zostało przyjęte z metody liczbowej krzywej NRCS (SCS) do szacowania odpływu. Zakłada się, że całkowitą pojemność infiltracyjną gruntu można znaleźć na podstawie liczbowej krzywej gruntu. Podczas deszczu pojemność ta jest uszczuplana w zależności od skumulowanych opadów i pozostałej pojemności. Parametrami wejściowymi dla tej metody są liczba krzywej i czas potrzebny do całkowitego wyschnięcia gruntu całkowicie nasyconego (stosowany do obliczenia odzysku zdolności infiltracyjnej w okresach suchych).

SWMM pozwala również na comiesięczną regulację współczynnika odzysku z infiltracji o ustaloną kwotę, aby uwzględnić sezonowe wahania takich czynników, jak współczynnik parowania i poziom wód gruntowych. Ten opcjonalny miesięczny schemat odzyskiwania gleby jest określony jako część danych dotyczących parowania projektu.

Oprócz modelowania generowania i transportu odpływów, SWMM może również oszacować produkcję ładunków zanieczyszczeń związanych z tym odpływem. Następujące procesy można modelować dla dowolnej liczby składników jakości wody zdefiniowanych przez użytkownika:

1. Nagromadzenie zanieczyszczeń spowodowanych suchą pogodą w różnych zastosowaniach gruntów
2. wymywanie zanieczyszczeń z określonych sposobów użytkowania gruntów podczas sztormów
3. bezpośredni udział mokrej i suchej depozycji deszczowej
4. ograniczenie gromadzenia się suchej pogody w wyniku czyszczenia ulic
5. zmniejszenie obciążenia zmywania dzięki BMP i LID
6. dopływ sanitarnych przepływów pogodowych bezdeszczowych oraz dopływów zewnętrznych określonych przez użytkownika w dowolnym miejscu kanalizacji,
7. prowadzenie składników jakości wody przez system odwadniający
8. zmniejszenie stężenia składników poprzez obróbkę w magazynach lub naturalne procesy w rurach i kanałach.

Deszczomierze w SWMM5 dostarczają dane o opadach dla jednego lub większej liczby podzlewni w badanym regionie. Dane dotyczące opadów mogą być szeregiem czasowym zdefiniowanym przez użytkownika lub pochodzić z pliku zewnętrznego. Obsługiwanych jest kilka różnych popularnych formatów plików opadów deszczu, które są obecnie używane, a także standardowy format zdefiniowany przez użytkownika. Główne właściwości wejściowe deszczomierzy obejmują:

1. typ danych opadów (np. intensywność, objętość lub skumulowana objętość)
2. przedział czasu nagrywania (np. godzinowy, 15-minutowy itp.)
3. źródło danych o opadach (wejściowy szereg czasowy lub plik zewnętrzny)
4. nazwa źródła danych o opadach

Inne główne parametry wejściowe dla podzlewni obejmują:

1. przypisany miernik deszczu
2. węzeł wylotowy lub frakcja podzlewni i marszruty
3. przeznaczenie gruntów
4. powierzchnia dopływu
5. nieprzepuszczalność i nieprzepuszczalność zero procent
6. nachylenie
7. charakterystyczna szerokość spływu lądowego
8. Manning's n dla przepływu lądowego zarówno na obszarach przepuszczalnych, jak i nieprzepuszczalnych
9. przechowywanie depresji zarówno w obszarach przepuszczalnych, jak i nieprzepuszczalnych
10. procent nieprzepuszczalnego obszaru bez przechowywania depresji.
11. parametry infiltracji
12. śnieżyca
13. parametry wód gruntowych
14. Parametry LID dla każdego używanego sterowania LID

Opcje routingu

Routing o stałym przepływie reprezentuje najprostszy możliwy typ routingu (w rzeczywistości brak routingu) przy założeniu, że w każdym kroku obliczeniowym przepływ jest jednolity i stały. W ten sposób po prostu przekłada hydrografy dopływu z górnego końca przewodu na dolny koniec, bez opóźnienia lub zmiany kształtu. Równanie normalnego przepływu służy do powiązania natężenia przepływu z obszarem przepływu (lub głębokością).

Ten typ trasowania nie może uwzględniać magazynowania w kanale, efektów cofania, strat wejścia/wyjścia, odwrócenia przepływu lub przepływu pod ciśnieniem. Może być używany tylko z dendrytycznymi sieciami transportowymi, w których każdy węzeł ma tylko jedno łącze odpływowe (chyba że węzeł jest rozdzielaczem, w którym to przypadku wymagane są dwa łącza odpływowe). Ta forma trasowania jest niewrażliwa na zastosowany krok czasowy i tak naprawdę jest odpowiednia tylko do wstępnej analizy przy użyciu długotrwałych ciągłych symulacji. Kierowanie fal kinematycznych rozwiązuje równanie ciągłości wraz z uproszczoną postacią równania pędu w każdym przewodzie. To ostatnie wymaga, aby nachylenie powierzchni wody było równe nachyleniu kanału.

Maksymalny przepływ, który może być przenoszony przez przewód, to pełna normalna wartość przepływu. Jakikolwiek przepływ przekraczający ten przepływ wchodzący do węzła wlotowego jest albo tracony z systemu, albo może gromadzić się na szczycie węzła wlotowego i być ponownie wprowadzany do przewodu, gdy przepustowość stanie się dostępna.

Kinematyczne prowadzenie fal pozwala na zmianę przepływu i obszaru zarówno przestrzennie, jak i czasowo w przewodzie. Może to skutkować osłabionymi i opóźnionymi hydrografami odpływu, ponieważ dopływ jest kierowany przez kanał. Jednak ta forma trasowania nie może uwzględniać efektów cofania, strat wejścia/wyjścia, odwrócenia przepływu lub przepływu pod ciśnieniem, a także jest ograniczona do układów sieci dendrytycznych. Zwykle może zachowywać stabilność numeryczną z umiarkowanie dużymi krokami czasowymi, rzędu 1 do 5 minut. Jeśli nie oczekuje się, że powyższe efekty będą znaczące, ta alternatywa może być dokładną i wydajną metodą wyznaczania tras, zwłaszcza w przypadku symulacji długoterminowych.

Dynamiczne kierowanie falami rozwiązuje pełne jednowymiarowe równania przepływu Saint Venant, a zatem daje najbardziej teoretycznie dokładne wyniki. Równania te składają się z równań ciągłości i pędu dla przewodów oraz równania ciągłości objętości w węzłach.

Przy takim sposobie prowadzenia możliwe jest reprezentowanie przepływu pod ciśnieniem, gdy zamknięty przewód staje się pełny, tak że przepływy mogą przekroczyć pełną normalną wartość przepływu. Zalanie występuje, gdy głębokość wody w węźle przekracza maksymalną dostępną głębokość, a nadmiar przepływu jest albo tracony z systemu, albo może zatapiać się na węźle i ponownie wchodzić do systemu odwadniającego.

Dynamiczne kierowanie fal może uwzględniać magazynowanie w kanale, cofki, straty wejścia/wyjścia, odwrócenie przepływu i przepływ pod ciśnieniem. Ponieważ łączy w sobie rozwiązanie zarówno dla poziomów wody w węzłach, jak i przepływu w przewodach, można go zastosować do dowolnego ogólnego układu sieci, nawet tych zawierających wiele zmian kierunku i pętli w dół. Jest to metoda z wyboru dla systemów narażonych na znaczne wpływy cofania z powodu ograniczeń przepływu w dole i regulacji przepływu za pomocą jazów i kryz. Ta ogólność wiąże się z koniecznością użycia znacznie mniejszych kroków czasowych, rzędu minuty lub mniej (SWMM może automatycznie redukować zdefiniowany przez użytkownika maksymalny krok czasowy w razie potrzeby, aby zachować stabilność numeryczną).

Zintegrowana hydrologia/hydraulika

Rysunek 3. Procesy LID w SWMM 5 obejmują nieograniczony rozwój obiektów BMP o niskim wpływie na podzlewnię i 5 rodzajów warstw.

Jednym z wielkich postępów w SWMM 5 była integracja miejskiego/podmiejskiego przepływu podziemnego z obliczeniami hydraulicznymi sieci odwadniającej. Ten postęp jest ogromnym ulepszeniem w stosunku do oddzielnych podpowierzchniowych obliczeń hydrologicznych i hydraulicznych z poprzednich wersji SWMM, ponieważ pozwala modelarzowi modelować koncepcyjnie te same interakcje, które występują fizycznie w rzeczywistym środowisku otwartego kanału/płytkiej warstwy wodonośnej. Silnik numeryczny SWMM 5 oblicza odpływ powierzchniowy, podpowierzchniową hydrologię i przypisuje bieżące dane klimatyczne w mokrym lub suchym kroku hydrologicznym. Obliczenia hydrauliczne dla połączeń, węzłów, reguł sterowania i warunków brzegowych sieci są następnie obliczane w stałym lub zmiennym kroku czasowym w hydrologicznym kroku czasowym przy użyciu procedur interpolacji oraz symulowanych wartości początkowych i końcowych hydrologicznych. Wersje SWMM 5 większe niż SWMM 5.1.007 umożliwiają projektantowi symulowanie zmian klimatu poprzez globalną zmianę opadów, temperatury i parowania przy użyciu comiesięcznych korekt.

Przykładem tej integracji było zebranie różnych typów łączy SWMM 4 w blokach odpływu, transportu i ekstrancji do jednej zunifikowanej grupy typów połączeń z zamkniętym kanałem i otwartym kanałem w SWMM 5 oraz zbiór typów węzłów (rysunek 2).

SWMM zawiera elastyczny zestaw możliwości modelowania hydraulicznego wykorzystywanych do kierowania spływów i dopływów zewnętrznych przez system odwadniający składający się z rur, kanałów, jednostek magazynowych/uzdatniania wody i konstrukcji dywersyjnych. Obejmują one możliwość wykonywania następujących czynności:

Obsługuj sieci odwadniające o nieograniczonej wielkości. Używaj szerokiej gamy standardowych kształtów zamkniętych i otwartych kanałów, a także kanałów naturalnych. Modeluj elementy specjalne, takie jak jednostki magazynujące/oczyszczające, rozdzielacze przepływu, pompy, przelewy i kryzy. Zastosuj przepływy zewnętrzne i dane wejściowe dotyczące jakości wody ze spływu powierzchniowego, przepływu wód gruntowych, infiltracji/dopływu zależnego od opadów, przepływu sanitarnego przy suchej pogodzie oraz dopływów zdefiniowanych przez użytkownika. Wykorzystaj metody kierowania falą kinematyczną lub w pełni dynamiczną falą. Modeluj różne reżimy przepływu, takie jak cofanie, doładowanie, przepływ wsteczny i stawy powierzchniowe. zastosować zdefiniowane przez użytkownika reguły sterowania dynamicznego do symulacji pracy pomp, otworów kryzowych i poziomów szczytu jazu. Przesiąkanie infiltrowanej wody do warstw wód gruntowych. Przepływ między wodami gruntowymi a systemem odwadniającym. Nieliniowe prowadzenie przepływu lądowego przez zbiornik. Redukcja spływu za pomocą kontroli LID.

Komponenty programistyczne o niskim wpływie

Funkcja rozwoju o niskim wpływie (LID) była nowością w SWMM 5.0.019/20/21/22 i SWMM 5.1+. Jest zintegrowana z podzlewnią i umożliwia dalsze udoskonalanie przelewów, przepływu infiltracji i parowania w beczce deszczowej , wałach , nawierzchnia przepuszczalna , zielony dach , ogród deszczowy , rów bioretencyjny i infiltracyjny . Termin zabudowa o niskim wpływie (Kanada/USA) jest używany w Kanadzie i Stanach Zjednoczonych do opisania podejścia do planowania przestrzennego i projektowania inżynieryjnego w zakresie zarządzania odpływem wód opadowych. W ostatnich latach wiele stanów w USA przyjęło koncepcje i standardy LID, aby wzmocnić swoje podejście do zmniejszania szkodliwego potencjału zanieczyszczenia wód opadowych w nowych projektach budowlanych. LID przybiera wiele form, ale ogólnie można je traktować jako próbę zminimalizowania lub zapobieżenia skoncentrowanym przepływom wody deszczowej opuszczającej teren. W tym celu praktyka LID sugeruje, że gdy używane są nieprzepuszczalne powierzchnie (beton itp.), są one okresowo przerywane przez przepuszczalne obszary, które mogą umożliwić infiltrację wody deszczowej (wnikanie w ziemię).

W SWMM5 można zdefiniować różne podprocesy w każdym LID, takie jak: powierzchnia, chodnik, gleba, składowanie, drenaż i drenaż.

Każdy typ LID ma ograniczenia co do rodzaju podprocesu dozwolonego przez SWMM 5. Ma dobrą funkcję raportu, a raport podsumowujący LID może znajdować się w pliku rpt i zewnętrznym pliku raportu, w którym można zobaczyć głębokość powierzchni, glebę wilgotność, głębokość magazynowania, dopływ powierzchniowy, parowanie, infiltracja powierzchniowa, przesiąkanie gleby, infiltracja magazynowania, odpływ powierzchniowy i błąd ciągłości LID. Może istnieć wiele LID na podzlewnię i nie wystąpiły żadne problemy z powodu występowania wielu skomplikowanych podsieci i procesów LID w podzlewniach SWMM 5 lub jakichkolwiek problemów z ciągłością, których nie można rozwiązać za pomocą mniejszego kroku czasowego mokrej hydrologii. Rodzaje przedziałów SWMM 5 LID to: magazynowe, drenażowe, nawierzchniowe, chodnikowe i gruntowe. komórka bioretencyjna ma przedziały do ​​przechowywania, drenażu i powierzchni. pokrywa do wykopu infiltracyjnego ma schowki, drenaż i przedziały powierzchniowe. Porowata pokrywa chodnikowa posiada schowki, odpływ i schowki chodnikowe. Beczka deszczowa ma tylko schowki i komory drenażowe, a LID wegetatywny ma jedną komorę powierzchniową. Każdy typ LID współdzieli różne leżące poniżej obiekty przedziału w SWMM 5, które nazywane są warstwami.

Ten zestaw równań można rozwiązać numerycznie na każdym etapie odpływu, aby określić, w jaki sposób hydrogram dopływu do jednostki LID jest przekształcany w pewną kombinację hydrogramu odpływu, magazynowania podpowierzchniowego, drenażu podpowierzchniowego i infiltracji do otaczającej gleby rodzimej. Oprócz donic ulicznych i zielonych dachów, opisany właśnie model retencji biologicznej może być wykorzystany do reprezentowania ogrodów deszczowych poprzez wyeliminowanie warstwy magazynującej, a także systemów nawierzchni porowatej poprzez zastąpienie warstwy gleby warstwą nawierzchni.

Warstwa powierzchniowa LID otrzymuje zarówno bezpośrednie opady deszczu, jak i spływy z innych obszarów. Traci wodę poprzez infiltrację do warstwy gleby pod nią, przez ewapotranspirację (ET) wszelkiej wody zmagazynowanej w depresji i przechwytywanie wegetatywne oraz przez wszelkie spływy powierzchniowe, które mogą wystąpić. Warstwa gleby zawiera zmienioną mieszankę gleby, która może wspierać wzrost wegetatywny. Otrzymuje infiltrację z warstwy powierzchniowej i traci wodę przez ET oraz przez perkolację do warstwy magazynującej pod nią. Warstwa akumulacyjna składa się z grubego tłucznia kamiennego lub żwiru. Przesącza się ze strefy gruntu nad nią i traci wodę przez infiltrację do leżącej poniżej naturalnej gleby lub przez odpływ przez system drenażu z perforowanymi rurami.

Nowy od lipca 2013 r. Narodowy Kalkulator Wody Opadowej EPA to aplikacja komputerowa dla systemu Windows, która szacuje roczną ilość wody deszczowej i częstotliwość spływu z określonego miejsca w dowolnym miejscu w Stanach Zjednoczonych. Szacunki opierają się na lokalnych warunkach glebowych, pokryciu terenu i historycznych zapisach opadów. Kalkulator ma dostęp do kilku krajowych baz danych, które dostarczają informacje o glebie, topografii, opadach i parowaniu dla wybranego miejsca. Użytkownik podaje informacje o pokryciu terenu terenu i wybiera rodzaje kontroli zabudowy o niskim wpływie (LID), które chciałby zastosować na miejscu. Funkcje LID Control w SWMM 5.1.013 obejmują następujące typy zielonej infrastruktury :

• StreetPlanter: Komórki bioretencyjne to zagłębienia, które zawierają roślinność wyhodowaną w specjalnie zaprojektowanej mieszance gleby umieszczonej nad żwirowym korytem drenażowym. Zapewniają przechowywanie, infiltrację i odparowywanie zarówno bezpośrednich opadów deszczu, jak i spływów wychwyconych z otaczających obszarów. Donice uliczne składają się z betonowych skrzynek wypełnionych specjalnie przygotowaną glebą, która wspiera wzrost wegetatywny. Pod ziemią znajduje się podsypka żwirowa, która zapewnia dodatkowe miejsce do przechowywania. Ściany sadzarki rozciągają się od 3 do 12 cali nad podłożem glebowym, aby umożliwić stawanie w urządzeniu. Grubość podłoża do uprawy gleby waha się od 6 do 24 cali, podczas gdy warstwy żwiru mają od 6 do 18 cali głębokości. Współczynnik wychwytywania sadzarki to stosunek jego powierzchni do nieprzepuszczalnego obszaru, którego spływ wychwytuje.

Sadzarka do drzew Main Street, Miles City (281991376)

• Raingarden: Ogrody deszczowe to rodzaj komórki bio-retencyjnej składającej się tylko ze zmodyfikowanej warstwy gleby bez żwiru pod nią. Ogrody deszczowe to płytkie zagłębienia wypełnione specjalnie przygotowaną mieszanką gleby, która wspiera wzrost wegetatywny. Są one zwykle używane na pojedynczych parcelach przydomowych do wychwytywania spływów z dachu. Typowe głębokości gleby wahają się od 6 do 18 cali. Współczynnik przechwytywania to stosunek powierzchni ogrodu deszczowego do nieprzepuszczalnego obszaru, który na niego spływa.

Ogród deszczowy (2014)

• GreenRoof: Zielone dachy to kolejna odmiana biokomórki retencyjnej, w której warstwa gleby jest ułożona na specjalnym materiale maty drenażowej, która odprowadza nadmiar przesiąkniętej wody deszczowej z dachu. Dachy zielone (znane również jako dachy roślinne) to systemy bio-retencyjne umieszczane na powierzchniach dachowych, które wychwytują i tymczasowo przechowują wodę deszczową w podłożu do uprawy gleby. Składają się z warstwowego systemu pokrycia dachowego zaprojektowanego w celu wspomagania wzrostu roślin i zatrzymywania wody do pobierania przez roślinę, jednocześnie zapobiegając zaleganiu na powierzchni dachu. Grubość użyta do podłoża hodowlanego zwykle waha się od 3 do 6 cali.

Intensywne ekstensywne zielone dachy

• InfilTrench: rowy infiltracyjne to wąskie rowy wypełnione żwirem, które przechwytują spływ z nieprzepuszczalnych obszarów stoków. Zapewniają one objętość magazynowania i dodatkowy czas na przechwycony spływ do infiltracji rodzimej gleby poniżej.

Wykop infiltracyjny (6438020585)

• PermPave lub Nawierzchnie Przepuszczalne: Systemy Ciągłych Nawierzchni Przepuszczalnych to wykopane obszary wypełnione żwirem i wyłożone porowatą mieszanką betonową lub asfaltową. Systemy ciągłej nawierzchni przepuszczalnej to wykopane obszary wypełnione żwirem i wyłożone porowatą mieszanką betonową lub asfaltową. Systemy Modular Block są podobne, z tą różnicą, że zamiast nich stosuje się przepuszczalną kostkę brukową. Zwykle wszystkie opady deszczu natychmiast przechodzą przez chodnik do warstwy żwirowej znajdującej się pod nią, gdzie mogą w naturalny sposób przenikać do rodzimej gleby danego terenu. Warstwy nawierzchni mają zwykle wysokość od 4 do 6 cali, podczas gdy warstwa magazynująca żwir ma zazwyczaj wysokość od 6 do 18 cali. Współczynnik wychwytywania to procent obszaru poddawanego zabiegowi (ulicy lub parkingu), który jest zastępowany nawierzchnią przepuszczalną.

• Cysterna : beczki deszczowe (lub cysterny ) to pojemniki, które gromadzą wodę deszczową podczas burz i mogą uwalniać lub ponownie wykorzystywać wodę deszczową w okresach suchych. Systemy zbierania deszczu zbierają spływy z dachów i przenoszą je do zbiornika cysterny, gdzie mogą być wykorzystywane do zastosowań związanych z wodą niezdatną do picia oraz do infiltracji na miejscu. Zakłada się, że system zbioru składa się z określonej liczby cystern o stałej wielkości na 1000 stóp kwadratowych przechwyconej powierzchni dachu. Woda z każdej cysterny jest pobierana ze stałą szybkością i zakłada się, że jest zużywana lub infiltrowana całkowicie na miejscu.
• VegSwale: Zatoki wegetatywne to kanały lub zagłębienia o pochyłych bokach porośniętych trawą i inną roślinnością. Spowalniają przenoszenie zebranego spływu i dają więcej czasu na przeniknięcie do rodzimej gleby znajdującej się pod nim. Baseny infiltracyjne to płytkie zagłębienia wypełnione trawą lub inną naturalną roślinnością, które wychwytują spływy z sąsiednich obszarów i umożliwiają przenikanie ich do gleby.
• Mokre stawy są często wykorzystywane do poprawy jakości wody, uzupełniania wód gruntowych , ochrony przeciwpowodziowej, poprawy estetyki lub dowolnej ich kombinacji. Czasami zastępują one naturalną absorpcję lasu lub inny naturalny proces, który został utracony podczas zagospodarowania terenu. W związku z tym struktury te są zaprojektowane tak, aby wtapiały się w dzielnice i są postrzegane jako udogodnienie.
• Suche stawy tymczasowo przechowują wodę po burzy, ale ostatecznie opróżniają się w kontrolowanym tempie do niższego zbiornika wodnego.
• Filtry piaskowe ogólnie kontrolują jakość odpływającej wody, zapewniając bardzo ograniczoną kontrolę prędkości przepływu. Typowy system filtrów piaskowych składa się z dwóch lub trzech komór lub basenów. Pierwsza to komora sedymentacyjna, w której usuwane są substancje unoszące się na wodzie i ciężkie osady. Druga to komora filtracyjna, która usuwa dodatkowe zanieczyszczenia filtrując spływ przez złoże piasku. Trzecia to komora wyładowcza. Rów infiltracyjny , to rodzaj najlepszej praktyki zarządzania (BMP), która służy do zarządzania odpływem wody deszczowej, zapobiegania powodziom i erozji w dole rzeki oraz poprawy jakości wody w sąsiedniej rzece, strumieniu, jeziorze lub zatoce. Jest to płytki wykopany rów wypełniony żwirem lub tłuczonym kamieniem, który ma na celu infiltrację wód opadowych przez przepuszczalne gleby do warstwy wodonośnej wód gruntowych.
• Vegatated pas filtracyjny jest typu taśmy bufora, który to obszar roślin ogólnie wąskie i długie, że spowalnia szybkość spływania, pozwalając osadów, substancji organicznych i innych zanieczyszczeń, które są przenoszone przez wodę być usunięte przez sedymentację na zewnątrz. Paski filtracyjne zmniejszają erozję i towarzyszące jej zanieczyszczenie strumienia i mogą być najlepszą praktyką zarządzania.

Inne koncepcje podobne do LID na całym świecie obejmują zrównoważony system odwadniający (SUDS). Ideą SUDS jest próba odtworzenia naturalnych systemów, które wykorzystują opłacalne rozwiązania o niskim wpływie na środowisko, aby odprowadzić brudną i spływającą wodę powierzchniową poprzez zbieranie, przechowywanie i czyszczenie przed umożliwieniem jej powolnego uwalniania z powrotem do środowiska, na przykład jak do cieków wodnych.

Ponadto następujące cechy mogą być symulowane przy użyciu funkcji SWMM 5 ( stawy retencyjne , przesiąkanie , otwory , jazy , przesiąkanie i parowanie z kanałów naturalnych): tereny podmokłe , mokre , suche , niecki infiltracyjne, bezpowierzchniowe filtry piaskowe , wegetowane taśmy filtracyjne , wegetowane taśmy filtracyjne i basen infiltracyjny. WetPark byłby połączeniem mokrych i suchych stawów oraz funkcji LID. WetPark jest również uważany za teren podmokły.

Komponenty SWMM5

Głównymi komponentami SWMM 5.0.001 do 5.1.015 są deszczomierze, zlewiska , kontrole LID lub funkcje BMP, takie jak stawy mokre i suche, węzły, połączenia, zanieczyszczenia, wykorzystanie terenu, wzorce czasowe, krzywe, szeregi czasowe, elementy sterujące, transekty, warstwy wodonośne , hydrogramy jednostkowe, topnienie śniegu i kształty (tabela 3). Inne powiązane obiekty to typy węzłów i kształty połączeń. Celem obiektów jest symulacja głównych elementów cyklu hydrologicznego , elementów hydraulicznych sieci drenażowej, kanalizacyjnej lub deszczowej oraz funkcji gromadzenia/zmywania, które umożliwiają symulację składników jakości wody. Symulacja zlewni rozpoczyna się od historii czasu opadów. SWMM 5 posiada wiele rodzajów rur i kanałów otwartych i zamkniętych: atrapy, okrągłe, wypełnione okrągłe, prostokątne zamknięte, prostokątne otwarte, trapezoidalne, trójkątne, paraboliczne, z funkcją mocy, prostokątne, prostokątne okrągłe, zmodyfikowana klamka do koszyków, pozioma elipsa, pionowa elipsa, łukowaty, jajowaty, podkowy, gotycki, łańcuchowy, półeliptyczny, koszykowy, półokrągły, nieregularny, zwyczaj i siła główna.

Główne obiekty lub komponenty hydrologiczne i hydrauliczne w SWMM 5 to:

1. GAGE miernik deszczu
2. SUBCATCH podzlewnia
3. Węzeł systemu transportu NODE
4. Link do systemu transportu LINK
5. ZANIECZYSZCZENIE zanieczyszczenia
6. Kategoria użytkowania gruntów LANDUSE
7. WZÓR CZASU, wzorzec czasu przepływu w suchej pogodzie
8. CURVE ogólna tabela wartości
9. TSERIES ogólne szeregi czasowe wartości
10. KONTROLA zasady kontroli systemu transportowego
11. Nieregularny przekrój kanału TRANSECT
12. AQUIFER warstwa wodonośna wód podziemnych
13. Hydrograf jednostki UNITHYD RDII
14. Zestaw parametrów topnienia śniegu SNOWMELT
15. Niestandardowy kształt przewodu SHAPE
16. LID LID unity zabiegowe

Główne komponenty ogólne są wywoływane w pliku wejściowym SWMM 5 i kodzie C silnika symulacji: miernik, podchwyt, węzeł, łącze, zanieczyszczenie, użytkowanie terenu, wzorzec czasu, krzywa, tseries, kontrola, transekt, warstwa wodonośna, jednolita, topnienie śniegu, kształt i pokrywa. Podzbiory możliwych węzłów to: węzeł, odpływ, magazyn i dzielnik. Węzły magazynowania są albo tabelaryczne z tabelą głębokości/powierzchni, albo funkcjonalną relacją między powierzchnią a głębokością. Możliwe wpływy węzłów obejmują: external_inflow, dry_weather_inflow, wet_weather_inflow, groundwater_inflow, rdii_inflow, flow_inflow, concen_inflow i mass_inflow. Wpływy suchej pogody mogą obejmować możliwe wzorce: wzorzec_miesięczny, wzorzec_dzienny, wzorzec_godzinowy i wzorzec_weekendowy.

Struktura komponentów SWMM 5 pozwala użytkownikowi wybrać, które główne komponenty hydrologiczne i hydrauliczne są używane podczas symulacji:

1. Opady deszczu/odpływ z opcjami infiltracji: horton, zmodyfikowany horton, zielony ampt i liczba krzywej
2. RDII
3. Jakość wody
4. Wody gruntowe
5. Topniejący śnieg
6. Routing przepływu z opcjami routingu: stan ustalony, fala kinematyczna i fala dynamiczna

Konwerter SWMM 3 i 4 do 5

Konwerter SWMM 3 i SWMM 4 może jednocześnie konwertować do dwóch plików z wcześniejszych wersji SWMM 3 i 4 na SWMM 5. Zazwyczaj można przekonwertować plik Runoff and Transport na SWMM 5 lub plik Runoff i Extran na SWMM 5. Jeśli istnieje połączenie sieci SWMM 4 Runoff, Transport i Extran, będzie ona musiała zostać przekonwertowana na części, a dwa zestawy danych będą musiały zostać skopiowane i wklejone razem, aby utworzyć jeden zestaw danych SWMM 5. Plik współrzędnych x,y jest konieczny tylko wtedy, gdy nie istnieją współrzędne x,y w wierszu D1 zestawu danych wejściowych SWMM 4 Extran. Do określenia lokalizacji pliku ini można użyć polecenia Plik=>Definiuj plik ini . Plik ini zapisze pliki i katalogi danych wejściowych projektu konwersji.

Pliki SWMMM3 i SWMM 3.5 mają stały format. Pliki SWMM 4 mają dowolny format. Konwerter wykryje, która wersja SWMM jest używana. Przekonwertowane pliki można łączyć za pomocą edytora tekstu, aby scalić utworzone pliki inp.

Dodatek do zmiany klimatu SWMM-CAT

Narzędzie do regulacji klimatu modelu zarządzania wodami burzowymi (SWMM-CAT) to nowy dodatek do SWMM5 (grudzień 2014 r.). Jest to proste w użyciu narzędzie programowe, które umożliwia włączenie przyszłych prognoz zmian klimatycznych do modelu zarządzania wodami burzowymi (SWMM). SWMM został niedawno zaktualizowany, aby zaakceptować zestaw miesięcznych współczynników korekty dla każdego z tych szeregów czasowych, które mogą reprezentować wpływ przyszłych zmian warunków klimatycznych. SWMM-CAT zapewnia zestaw korekt specyficznych dla lokalizacji, które pochodzą z globalnych modeli zmian klimatu prowadzonych w ramach archiwum połączonego modelu Intercomparison Project Phase 3 (CMIP3) Światowego Programu Badań nad Klimatem (WCRP) (Rysunek 4). SWMM-CAT to narzędzie, które dodaje zmiany klimatu specyficzne dla lokalizacji do pliku projektu modelu zarządzania wodą burzową (SWMM). Co miesiąc można wprowadzać korekty temperatury powietrza, szybkości parowania i opadów, a także 24-godzinnej burzy projektowej w różnych odstępach czasu. Źródłem tych dostosowań są globalne modele zmian klimatu prowadzone w ramach archiwum połączonego modelu Intercomparison Project Phase 3 (CMIP3) Światowego Programu Badań nad Klimatem (WCRP). Przeskalowane wyniki z tego archiwum zostały wygenerowane i przekształcone w zmiany w odniesieniu do wartości historycznych przez projekt CREAT firmy USEPA.

Poniższe kroki służą do wybrania zestawu regulacji do zastosowania w SWMM5:

1) Wprowadź współrzędne szerokości i długości geograficznej lokalizacji, jeśli są dostępne, lub jej 5-cyfrowy kod pocztowy. SWMM-CAT przedstawi szereg skutków zmian klimatycznych dla wyników CMIP3 znajdujących się najbliżej lokalizacji.

2) Wybierz, czy chcesz używać prognoz zmian klimatu opartych na krótko- lub długoterminowym okresie prognozy. Wyświetlone wyniki zmian klimatu zostaną zaktualizowane, aby odzwierciedlić wybrany wybór.

3) Wybierz wynik zmiany klimatu, który chcesz zapisać w SWMM. Istnieją trzy możliwości, które obejmują zakres wyników uzyskanych przez różne globalne modele klimatyczne wykorzystywane w projekcie CMIP3. Wynik Hot/Dry reprezentuje model, którego średnia zmiana temperatury znajdowała się na górnym końcu, a średnia zmiana opadów deszczu na dolnym końcu wszystkich projekcji modelowych. Wynik Warm/Wet reprezentuje model, którego średnia zmiana temperatury znajdowała się na dolnym końcu, a średnia zmiana opadów przypadała na bardziej wilgotny koniec spektrum. Wynik Mediana dotyczy modelu, w którym zmiany temperatury i opadów były najbliższe medianie wszystkich modeli.

4) Kliknij łącze Save Adjustments to SWMM, aby wyświetlić okno dialogowe, które umożliwi wybór istniejącego pliku projektu SWMM, w którym mają zostać zapisane korekty. Formularz pozwoli również na wybór, jakiego rodzaju korekty (temperatura miesięczna, parowanie, opady, czy 24-godzinna burza projektowa) zapisać. Konwersja jednostek temperatury i parowania jest obsługiwana automatycznie w zależności od systemu jednostek (US lub SI) wykrytego w pliku SWMM.

Rysunek 4. Program zmian klimatu EPA SWMM5

Kalkulator wód opadowych EPA na podstawie SWMM5

Inne programy zewnętrzne, które pomagają w generowaniu danych dla modelu EPA SWMM 5 to: SUSTAIN, BASINS, SSOAP oraz EPA's National Stormwater Calculator (SWC), który jest aplikacją komputerową, która szacuje roczną ilość wody deszczowej i częstotliwość spływu z konkretna witryna w dowolnym miejscu w Stanach Zjednoczonych (w tym w Portoryko). Szacunki opierają się na lokalnych warunkach glebowych, pokryciu terenu i historycznych zapisach opadów (Rysunek 5).

Rysunek 5. Kalkulator wód opadowych EPA do symulacji długoterminowego spływu z LID i zmianą klimatu.

Platformy SWMM

Silnik SWMM5 jest używany przez różne pakiety oprogramowania, w tym wiele komercyjnych pakietów oprogramowania. Niektóre z tych pakietów oprogramowania obejmują:

• EPA-SWMM
• InfoWorks ICM SWMM, InfoDrainage i InfoSWMM opracowane przez firmę Innovyze An Autodesk
• InfoWorks ICM, który zawiera komponenty RDII, jakości wody i hydrologii z SWMM5. Opracowany przez Innovyze An Autodesk Company
• XPSWMM jest teraz częścią Innovyze An Autodesk Company.
• Autodesk Storm and Sanitary Analysis
• PCSWMM
• MIKE MIEJSKI
• SewerGEMS i CivilStorm firmy Bentley Systems, Inc.
• Kanalizacja płynów i burza płynów
• Modelarz powodzi autorstwa Jacobs
• GeoSWMM
• Giswater
• Oprogramowanie integrujące EPANET i SWMM oparte na GISpipe.
• PySWMM firmy OpenWaterAnalytics

Zobacz też

• Model SWAT
• Stochastyczny empiryczny model ładowania i rozcieńczania
• WAFLEX
• Hydrologia
• Hydraulika
• Odpływ powierzchniowy
• Opady (meteorologia)
• Poprzednia wilgoć
• Ewapotranspiracja
• EPANET
• Opad deszczu
• Model transportu hydrologicznego
• Symulacja komputerowa
• Zanieczyszczenie wody
• Jakość wody
• Hydrologia wód powierzchniowych

Bibliografia

Zewnętrzne linki

• EPA SWMM 5.1.013 Pobierz
• Krajowy kalkulator wód opadowych EPA — oparty na SWMM 5