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DB11T 2074-2022 城镇排水防涝系统数学模型构建与应用技术规程.pdf

编号：DB11/T2074—2022

城镇排水防涝系统数学模型

Technicalspecificationforconstructionand applicationof mathematical model of urban floodingprevention andcontrolsystem

北京市规划和自然资源委员会 北京市市场监督管理局

Q／GDW 11763-2017 新能源次同步振荡监测系统技术规范.pdf城镇排水防涝系统数学模型

Technicalspecificationfor construction and application of mathematical model of urban flooding prevention andcontrolsystem

DB11/T2074—2022

主编单位：北京市城市规划设计研究院 批准部门：北京市规划和自然资源委员会 北京市市场监督管理局 实施日期：2023年07月01日

本规程主要审查人员：周玉文任希岩李娜赵冬泉刘兴坡李树平

2 忌 则 2 术 语 2 工 基本规定 4 2 模型构建与测试 5 4.1一般规定 5 4.2资料收集 .5 4.3模型构建 6 4.4模型测试 .9 5 参数率定与模型验证 10 5.1一般规定 10 5.2率定与验证标准 10 6 模型应用 .12 ? 模型成果编制 .14 7.1一般规定 .14 7.2专题报告及模型附件 14 附录A源头减排设施模型参数 .15 附录B北京市设计降雨计算方法及附表 18 本规程用词说明 38 引用标准名录 .39 附：条文说明 .40

1.0.1为提升北京市城镇排水防涝系统规划、设计和管理水平及成 果质量，指导和规范城镇排水防涝系统数学模型构建和应用，制定本 规程。 1.0.2本规程适用于北京市行政区域内新建、改建、扩建城镇排水 防涝系统的规划、设计和评估。 1.0.3城镇排水防涝系统数学模型除应符合本规程外，尚应符合国 家及北京市现行有关标准的规定，

用于城镇排水防涝系统规划、设计及评估的数学模型，包括产流 模型、汇流模型、管渠（河道）水动力学模型、地表漫溢模型及地表 漫流模型等。

0.2产流模型flowgenerationm

模拟降雨通过地表下垫面下渗、填洼、截留、蒸发等降雨损失后 形成地表径流过程的数学模型

2.0.3汇流模型flowroutingmo

模拟净雨形成汇水区域出口断面径流过程的数学模型。 2.0.4管渠（河道）水动力学模型stormsewer/riverhydrodynamic model 模拟水流在管渠或河道中随时间运动及演进过程的数学模型

0.6地表漫流模型overlandflow

2.0.8概化模型simplifiedm

2.0.9详细模型detailedmodel

2.0.12模型测试mode1test

对排水防涝系统构成要素空间分布和连接性进行核实，及对模型 计算的稳定性进行评判的过程，

3.0.1在城镇排水防涝系统规划、设计工作中应构建数学模型，分 析内涝风险、评估方案预期效果，优化规划、设计方案。 3.0.2根据规划、设计不同阶段和模型应用目的，城镇排水防涝系 统数学模型可分为三种类型：框架模型、概化模型和详细模型。模型 的选用宜符合下列规定： 1辅助编制城市总体规划方案、识别低洼易涝区域宜选用框架模 型； 2辅助编制详细规划及排水防涝专项规划方案、分析规划区域内 涝风险、评估主要排水防涝设施能力宜选用概化模型； 3辅助编制排水防涝工程设计方案宜选用详细模型； 4在同一项目中可同时采用其中1种及以上模型。 3.0.3模型的构建和应用应明确设计工况、模型方法、参数选取和 边界条件设置。

士.1.1 城镇排水防伤系统数字模型应付合下列规定： 1模型工具宜具备输入输出、数值模拟和计算结果可视化的功能 2数学模型宜包括产流模型、汇流模型、管渠（河道）水动力学 模型、地表漫溢模型和地表漫流模型，应根据应用目的选择适宜的模 型； 3考虑源头海绵设施的影响时，数学模型宜包括源头减排设施模 型，模型参数选取可参照本规程附录A执行； 4模型应具有良好的稳定性，在合理初始条件下模拟结果精度应 满足城镇排水防涝系统规划、设计需求。 4.1.2当模型资料范围和精度不能满足城镇排水防涝系统数学模型 构建要求时，应开展补充测量和测验工作，

4.2.1模型基础数据资料宜包括降雨资料、地面高程资料、下垫面 资料、排水管渠（设施）资料、城镇河道（蓄涝区）资料、流量和水 位监测资料、设施运行资料和其他边界条件。 4.2.2模型应收集的降雨资料通常包括长序列历史降雨资料、场次 监测降雨资料和设计降雨，并应符合下列规定： 1长序列历史降雨资料主要用于分析降雨特征及演变规律，有效 时间段内数据间隔不宜大于1h； 2场次监测降雨资料主要用于参数率定和模型验证，应包括完整 的一次降雨发生过程，数据间隔宜采用5min~10min; 3设计降雨常用于分析一定重现期标准下的城镇排水防涝系统 特征，辅助编制城镇排水防涝系统规划、设计方案，数据间隔不应大 于5min，并应符合本规程附录B的规定。

4.2.3 地面高程数据的精度应根据模型类型确定。详细模型的地面

通高性效惦的有度应恢惦模至失运确定。 计知快至市地面 高程数据测图比例尺不宜小于1：500，概化模型不宜小于1：5000，框 架模型不宜小于1：10000

4.2.4排水管渠（设施）资料宜包括：

4.2.4排水管渠（设施）资料宜包

1排水流域范围及相应排水体制； 2排水管渠、检查井、雨水管渠排放口、合流制溢流排放口、污 水截流井、排水（涝）泵站、调蓄水池等设施的空间布局、拓扑关系、 结构物理属性和运行管理数据； 3排水管渠的混接、淤积、入流、入渗等情况； 4项目范围内排水防涝规划、系统化实施方案、工程设计文件和 峻工资料等。

水文站益测函面水位、流述和流重贡科等。

4.2.6流量和水位监测资料应符合现行国家标准《城市排水防涝设 施数据采集与维护技术规范》GB/T51187的有关规定，并应符合下 列规定： 1流量和水位监测数据时间段应覆盖一场完整的降雨过程，包括 降雨停止后系统的退水过程、并宝记录雨前无雨于数

1流量和水位监测数据时间段应覆盖一场完整的降雨过程，包括 降雨停止后系统的退水过程，并宜记录雨前无雨天数； 2降雨时段内，流量和水位监测数据采样时间间隔不宜大于5min； 3流量和水位监测数据成果使用前，应进行数据质量评估、问题 数据甄别及修正，确保数据的准确性和时效性

4.3.1模型数据整理与导入过程应包括数据导入模型软件、评估缺 失数据和可疑数据、拓扑结构检查、数据推断、数据修改、数据标签 设置等。

规划、设计需求等综合确定，并应符合下列规定：

1应用于排水管渠规划、设计和评估时宜采用短历时设计降雨， 短历时设计降雨历时宜取1h~3h，最小时间步长宜为5min； 2应用于城镇内涝防治系统规划、设计和评估时应采用长历时设 计降雨，长历时设计降雨历时宜取24h，并应覆盖系统完整汇流时间 和退水时间，最小时间步长宜为5min; 3应用于城镇排水管渠系统和内涝防治系统衔接能力评估时，可 采用长、短历时设计降雨相互校核

4.3.3产流模型选择及参数设置应符合下列规定：

1应根据模型使用目的以及可获取的基础资料实际情况，合理选 择产流模型类型，并对模型的适用条件和参数做详细分析和评估。 2可采用固定径流系数法、降雨径流相关图法或初损后损法进行 净雨过程计算，各种方法涉及主要参数详见表4.3.3。

表4.3.3产流模型方法及其参数选择表

3宜运用实测资料对产流模型参数进行率定，并满足参数率定与 模型验证相关标准和要求，

应根据汇水区域的概化情况以及可获取的基础资料实际情况， 合理选择汇流模型类型，并对模型的适用条件和参数做详细分析和评 估

2可采用等流时线法、非线性水库法、时段单位线法等进行地表 汇流模拟，各种方法涉及主要参数详见表4.3.4。

表4.3.4汇流模型方法及其参数选择表

3宜运用实测资料对汇流模型参数进行率定，并满足参数率定与 模型验证相关标准和要求

3采用圣维南方程组模拟管渠（河道）水流运动过程，宜采用动 力波方法进行模拟。 4应根据实测数据和模型目的，合理设置管渠（河道）水动力学 模型的出口水位边界条件

4.3.6地表漫溢模型和地表漫流模型构建宜符合下列规定：

1地表漫溢模型和地表漫流模型宜进行地表网格划分，并采用二 维水动力学方法进行模拟： 2地表漫溢模型宜与管渠（河道）水动力学模型相互耦合模拟； 3地表漫流模型宜考虑雨水口空间布局和实际收水能力，对地表 径流量进行扣损计算

4.4.1在模型应用前，应对模型中排水防涝系统构成要素空间分布 和连接情况进行核实，可采用异常值检查和拓扑关系抽查方法，并通 过现场勘察、人工经验判断方式对发现的问题进行处理。 4.4.2在模型应用前，应对模型运行的稳定性进行测试和修正，修 正后模型应符合下列规定： 1模型计算应能够正常收敛，计算过程应基本稳定； 2节点水量连续性相对误差不宜大于10%； 3系统总水量连续性相对误差不宜大于5%； 4当模型中存在泵站、水闸、堰等附属构筑物时，其运行调度方 式应符合实际情况或设计工况。

水泵房工程项目施工组织设计5.1.1参数率定与模型验证数据宜采用现场实测数据、调研数据、 遥感数据等。

5.1.2参数率定与模型验证前，应根据模型方法确定率定参数，并 开展参数灵敏度分析

5.1.2参数率定与模型验证前，应根据模型方法确定率定

5.1.3参数率定与模型验证步骤应

1评估实测数据可用性，确保用于参数率定和模型验证的数据满 足质量和数量要求； 2采用一套或多套独立数据进行参数率定，对比模型结果与实测 数据，合理调整模型参数； 3采用另外一套或多套独立数据进行模型验证。 5.1.4基于规划、设计数据构建城镇排水防涝系统数学模型时，模 型参数应根据相关设计工况和当地气候、地理、水文等条件合理确定 不需进行参数率定与模型验证

5.2.1基于实测数据进行参数率定与模型验证时，应满足至少两

1模拟与实测的最大积水深度偏差不应大于20%，积水持续时间 偏差不应大于20%，最大积水持续时间偏差不应大于1h； 2管渠（河道）关键节点和断面水文过程模拟与实测的总水量偏 差不应大于20%，峰现时间偏差不应大于1h，峰值偏差不应大于25%。

5.2.4详细模型开展参数率定与模型验证时综合库及架空连廊脚手架施工方案，除了满足

2管渠关键位置满管后，模拟与实测的水位差在一0.1m~十0.5m 范围内。