管网水动力和芝加哥雨型

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1、1.管网水动力介绍城市管网模型MIKEURBAN整合了ESRI的ArcGIS、排水管网系统CS和给水管网WD形成了一套城市水模拟系统。MIKEURBAN建立在AO(ArcObject)的构架基础上，工程文件采取Geodatabase数据库作为存储格式，这使得urban与GIS具有天然的联系，可以提供强大的GIS功能。该模型广泛应用于城市排水与防洪、分流制管网的入流/渗流、合流制管网的溢流、受水影响、在线模型、管流监控等方面。其水动力学模型选用DHI开发研制的管流模型采用MOUSE标准模块-管流模块。在管流模块中，先进的计算公式使模型能够准确描述各种水流现象和管

2、网元素如灵活的横截面形状，包括标准形状、圆形人孔（检查井）、蓄水区溢流堰泵站操控、水流调节构件、恒定或随时间变化的出口水位、恒定的或随时变化的入流流量、人孔/集水区的水头损失、随深度变化的摩擦系数等。Mouse水动力学计算基于动态流St.Venant方程组即连续性方程（质量守恒）和动量方程（动量守恒-牛顿第二定律）：(3.2)(3.3)式中Q为流量；A为过流面积；y为水深；g为重力加速度；x为水流方向的距离；t为时间；α为速度分配系数；I0为管底坡度；If为摩擦比降。方程组利用Abbott-Ionescu六点隐式格式求解，离散格式如图5-15所示。该格式在每一

3、个网格点并不同时计算水位和流量，而是按顺序交替计算水位或流量，分别称为h点和Q点。Abbott-Ionescu格式具有稳定性好、计算精度高的特点。离散后的线形方程组用追赶法求解。2.芝加哥雨型介绍TheChicagohyetographisassumedtohaveatimedistributionsuchthatifaseriesofever3increasing“time-slices”wereanalyzedaroundthepeakrainfall,theaverageintensityforeach“slice”wouldlieonasinglecu

4、rveoftheIDFdiagram.ItimpliesthattheChicagodesignstormdisplaysstatisticalpropertiesthatareconsistentwiththestatisticsoftheIDFcurve.ThesynthesisoftheChicagohyetograph,therefore,startswiththeparametersofanIDFcurvetogetherwithaparameter(r),whichdefinesthefractionofthestormdurationthatoc

5、cursbeforethepeakrainfallintensity.Thevalueofrisderivedfromtheanalysisofactualrainfalleventsandisgenerallyintherangeof0.3–0.5.ThecontinuouscurvesofthehyetographinFigure3.6canbecomputedintermsofthetimesbefore(tb)orafter(ta)thepeakintensitybythetwoequationsbelow.a)Afterthepeakb)Before

6、thepeakwhere:ta=timeafterpeaktb=timebeforepeakr=ratiooftimebeforethepeakoccurstothetotaldurationtimeTheChicagostormiscommonlyusedforsmalltomediumwatersheds(0.25km2to25km2)forbothruralorurbanizedconditions.Typicalstormdurationsareintherangeof1.0to4.0hours.Ithasbeenfoundthatpeakrunoff

7、flowscomputedusingaChicagodesignstormarehigherthanthoseobtainedusingothersyntheticorhistoricstorms.ThisisduetotheChicagostormattemptstomodelthestatisticsofalargecollectionofrealstormsandthustendstopresentanunrealisticallyextremedistribution.Anotherpointtonoteisthattheresultantpeakru

8、noffmayexhibitsomes