《福建省海绵城市数字模型应用技术标准》（征求意见稿）

DB工程建设地方标准编号:DBJ/TXXXXXXTechnicalStandardforApplicationofSpongeCityMathematicalModelinFujian（征求意见稿）福建省海绵城市数字模型应用技术标准TechnicalStandardforApplicationofSpongeCityMathematicalModelinFujian工程建设地方标准编号：DBJ/TXXXXXX住房和城乡建设部备案号：JXXXX-20XX主编单位：福建省建筑科学研究院有限责任公司福州市规划设计研究院集团有限公司批准部门：实施日期：202X年福州1闽建科〔20XX〕XX号各设区市、平潭综合实验区住房和城乡建设行政主管部门，各有关单位：由福建省建筑科学研究院有限责任公司、福州市规划设计研究院集团有限公司、厦门龙华成建设工程有限公司共同编制的《福建省海绵城市数字模型应用技术标准》，经组织审查，批准为福建省工程建设地方标准，编号DBJ/TXXXXXX，自20XX年XX月XX日起实施。在执行过程中，有何问题和意见请函告省厅科技与设计处。该标准由福建省住房和城乡建设厅负责管理，具体技术内容由主编单位负责解释。福建省住房和城乡建设厅20XX年XX月XX日2根据福建省住房和城乡建设厅《关于公布全省住房和城乡建95号）的要求，标准编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国内外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，制定本标准。本标准的主要技术内容是：1.总则；2.术语；3.基本规定；4.模型构建和测试；5.参数率定；6.应用和维护；7.成果编制。本标准由福建省住房和城乡建设厅负责管理，由福建省建筑科学研究院有限责任公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议，请函告福建省住房和城乡建设厅科技与设计处（地址：福州市北大路242号，邮编：350001）和福建省建筑科学研究院有限责任公司（地址：福州市闽侯县高新大道58-1号，邮政编码：350108），以供今后修订时参考。本标准主编单位：福建省建筑科学研究院有限责任公司福州市规划设计研究院集团有限公司厦门龙华成建设工程有限公司本标准参编单位：福州水字节科技有限公司福州市城区水系联排联调中心福建省建研工程顾问有限公司福州市可持续发展城市研究院有限公司福建省建科院施工图审查有限公司3本标准主要起草人：蓝王诚蔡辉艺梁小光夏继勇吴建聪李可歆王圣孔徐涛卞文圳卞炜婷赖善证林政怡韩云洪张鑫惠本标准主要审查人：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX4 2术语 23基本规定 44模型构建和测试 4.1一般规定 4.2数据需求 4.3模型构建 4.4模型测试 5参数率定 5.1一般规定 5.2数据筛选 6应用和维护 6.1一般规定 6.2模型应用 6.3模型维护 7成果编制 7.1专题报告 7.2模型附件 附录A福建省海绵城市模型建议参数范围 本标准用词说明 24引用标准名录 25附：条文说明 2651GeneralProvisions 2Terms 23BasicRequirements 44ModelConstructionandTesting 4.1GeneralRequirements 4.2DataRequirements 4.3ModelConstruction 84.4ModelTesting 5ParameterCalibration 125.1GeneralRequirements 5.2CalibrationProcess 126ApplicationandMaintenance 146.1GeneralRequirement 146.2ModelApplication 146.3ModelMaintenance 157ResultDocumentation 7.1ThematicReport 7.2ModelAttachment AppendixA:SuggestedParametersforModelsinFujian 19Explanationofwordinginthisstandard 24Listofquotedstandards 25Addition：ExplanationofProvisions 2611.0.1为规范海绵城市数学模型的构建和应用，提高城镇及源头减排项目的海绵城市系统的规划、建设和管理水平，制定本标准。1.0.2本标准适用于新建、扩建和改建城镇及源头减排项目海绵城市数学模型的构建和应用。1.0.3海绵城市数学模型构建和应用，除应符合本标准外，尚应符合国家及福建省现行有关标准的规定。22.0.1海绵城市数学模型mathematicalmodelofspongecity海绵城市系统的规划、设计、运行和评价中，涉及产流模型、地表汇流模型、管网水力模型、河道（明渠）水力模型、地表漫溢模型等数学模型的总称。2.0.2产流模型rainfall-runoffmodel模拟降雨扣除损失后形成地表径流过程的数学模型。2.0.3地表汇流模型overlandflowroutingmodel模拟净雨形成集水区出口断面径流过程的数学模型。2.0.4管网水力模型drainagesystemhydraulicmodel模拟管道中水流输送过程的数学模型。2.0.5河道（明渠）水力模型river/openchannelhydraulicmodel模拟河道或明渠中水流输送过程的数学模型。2.0.6地表漫溢模型floodmodel模拟地表漫溢过程的数学模型。2.0.7模型测试modeltesting评判数学模型计算稳定性的过程。2.0.8参数率定parametercalibration采用实测数据推定模型参数或选择最优参数，使得模拟结果与实测数据偏差达到精度要求的过程。2.0.9模型验证modelvalidation采用独立于参数率定所选用的实测数据，评价模型准确性的过程。32.0.10源头减排项目sourcecontrolproject通过设置海绵设施控制径流的建设项目如建筑与小区、道路、停车场、广场、公园与防护绿地等。2.0.11径流峰值控制率volumecaptureratioofrunoffpeakflow在设计降雨的情况下，场地在设置源头减排设施前后最大出水流量之差与设置源头减排设施前最大出水流量的比值。2.0.12连续性误差continuityerrors模拟执行完成后，整个排水系统的总输入水量和总输出水量之间的百分比偏差。43.0.1海绵城市系统的雨水系统的规划设计，运行管理和评价宜采用数学模型。雨水设计流量宜采用数学模型进行校核，并同步相应的径流量、不同设计重现期的淹没范围、水流深度及持续时间等。3.0.2海绵城市数学模型构建和应用的基本流程应包含模型构建、参数率定和模型验证、模型应用和维护以及成果编制等。3.0.3按模型的尺度、精细程度和应用目的，海绵城市数学模型可分为框架模型、分区模型和精细模型。模型的选用宜符合下列规定：1城市总体规划及分区规划宜采用框架模型，模拟对象宜包括城镇河道和雨水或合流主干管渠。2排水分区专项规划宜采用分区模型，模拟对象宜包括城镇河道、雨水管渠或合流管渠。3片区排水和源头减排项目的设计和评估宜采用精细模型，模拟对象宜包括模拟范围内的雨水设施。4同一项目中可采用多种模型类型。3.0.4海绵城市数学模型的构建和应用应符合下列规定：1模型采用的计算方法、基础数据精度和准确度、率定的标准应取决于模型的目标；2模型基础数据的输入、模型参数的选取和边界条件的设置，应能反映排水系统的规划条件或实际情况；3应完整记录模型构建的工作流程和数据文件。54.1一般规定4.1.1海绵城市数学模型的建模工具应符合下列规定：1应具备城镇及源头减排项目的条件输入输出、过程模拟和结果输出可视化的功能。2计算模块应包括产流模型、地表汇流模型、管网水力模型等。此外框架模型和分区模型的计算模块还应包括河道（明渠）水力模型和地表漫溢模型。4.1.2模型中使用的空间数据，采用的平面坐标和高程系统应协调一致。4.2数据需求4.2.1模型构建的基础数据信息应包括降雨数据、地面高程数据、下垫面数据、排水管网和附属设施数据；其中城镇和分区排水项目还应包括城镇河道（明渠）数据、流量和水位监测数据、运行资料、边界条件等。主要的数据需求宜按表4.2.1的规定确定。现状地面高程、规6的性能规格要求、文献数值、现场测试等走访运行人员、运行记录和手册、现场调查、维护记录等注：本表新建项目的下垫面数据和排水管网数据采用设计文件，降雨数据采用历史数据和暴雨公式。4.2.2降雨数据包括设计暴雨和实测降雨数据，并应符合下列规1评估径流峰值流量时，应采用短历时设计暴雨或短期实测降雨数据，且数据间隔时长不应大于5min。2评估通过或容纳的降雨径流总量，或评估区域内涝风险时，7宜采用长历时设计暴雨或长期实测降雨数据，且数据间隔时长不宜大于10min。4.2.3地面高程数据的精度应根据模型类型确定。精细模型地面框架模型不宜小于1:10000。4.2.4下垫面数据的收集应包括下垫面的集水区面积、不透水率、粗糙系数、坡度、下渗能力等。4.2.5排水管网和附属设施数据收集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。4.2.6河道和易涝区数据应包括下列内容：1河道应包括高程、综合糙率和水位、流量资料；2易涝区应包括高程、综合糙率和积水水位；3涵洞、闸坝、主要跨河建（构）筑物和排涝泵站应包括几何尺寸、运行水位、水闸和泵站的运行规则。4.2.7河道和管网的流量和水位监测数据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监测点密度应符合下列规定：1）框架模型每10km2至少应布置1个监测点；2）分区模型每5km2至少应布置1个监测点；3）精细模型至少应在雨水管网末端布置1个监测点；若项目用地面积超过1km²,每1km²至少应布置1个监测点。2雨季进行流量监测时，至少应选择3场不同等级的降雨。4.2.8对于精细模型，在降雨事件过程中宜选取1个~2个源头减排设施，监测其入流及岀流的径流流量过程，评估海绵设施对径流的削减量。4.2.9为获取符合模拟步长需求的降雨数据，宜在项目范围内或临近区域设置雨量计。4.2.10边界条件应包括外部入流和系统排放口水位等资料，并8应符合下列规定：1管道能力评估模拟分析时，管道模型下游边界条件应按设计边界设定。2内涝风险分析时，管道模型下游边界条件可按实测数据、河道模拟数据或规划要求设定。4.3模型构建4.3.1模型构建应包含资料收集与检查、数据录入、模型概化和参数选择。4.3.2设计文件和采集数据的准确性和完整性应进行评估，并应符合下列规定：1应评估甄别数据异常值，并进行修正。2应检查并验证系统拓扑关系。3当数据不满足建模要求时，应补测。4应设定数据来源标签。4.3.3集水区的划分应考虑地形、下垫面性质、建筑和构筑物覆盖情况、排水管网布局等因素，并应计算子集水区面积和不透水面积比等参数。4.3.4模型应包括管网、建筑和构筑物、地形、河渠等要素。4.3.5模型概化范围和程度应进行确定，并应符合下列规定：1应保留地势低洼点附近的模型节点；2宜对删除的管道和检查井等设施的蓄水容积进行补偿。4.3.6模型构建过程中，应建立数据调整、增补、删减的日志。4.3.7计算方法的选择宜符合下列规定：1产流模型和地表汇流模型的计算方法宜符合现行国家标准《室外排水设计标准》GB50014的有关规定。2城镇河道宜采用一维水力模型，当洪水超出河道堤防高程并在城镇内演进时，宜采用河道一维及平面二维数学模型耦合的9方法进行计算。3管网水力模型和河道（明渠）水力模型宜采用动力波模拟，当降雨数据为长期实测降雨数据时，在不影响模型计算稳定性的前提下，可采用运动波模拟。根据模型不同应用目的选择适宜的模拟方法及所需参数，一般情况可参考表4.3.7。基础数据收集较为完善，尤其对流域土壤水文特性有较为清晰的了基础数据收集较为完善，尤其对流域土壤水文特性有较为清晰的了Number基础数据缺乏，评估某一特定降雨情景时可采数法计法注：本表采用固定径流系数和可变径流系数进行内涝分析计算时，应采用雨量径流系数。4.4模型测试4.4.1应选择合适的降雨事件进行模型测试，常用的降雨事件包括：1低强度多峰值的降雨事件；2低重现期降雨事件；3高重现期降雨事件。4.4.2模型测试应符合下列规定：1模型应正常运行；2节点的流量连续性误差不应大于10%；3系统的流量连续性误差不宜大于5%。5.1一般规定5.1.1应对城镇及源头减排项目的海绵城市数学模型进行参数率定。5.1.2当构建规划类项目的海绵城市数学模型时，模型参数应根据现行国家和地方标准的有关规定和规划设计工况合理确定。5.1.3城镇及源头减排项目的数学模型参数率定和验证流程宜包括模型初始参数设置、参数敏感性分析、实测数据质量评估、模型参数率定、模型验证。5.2数据筛选5.2.1参数率定和模型验证应采用相互独立的实测数据，且实测数据应来源于物理特征一致的城镇及源头减排项目。5.2.2参数率定和模型验证宜采用现场流量、液位、积水范围和积水深度等测量数据；当缺少测量数据时，可采用历史记录。5.2.3当采用实测数据进行参数率定和模型验证时，至少宜采用3套独立降雨的实测数据作为模型基础数据，并至少应对其中2套实测数据和模拟结果进行对比，数据偏差应符合下列标准之一：1模拟和实测的总水量偏差不应大于20%，时间序列数据模拟和实测的峰现时间偏差不应大于1h，峰值偏差不应大于25%。2时间序列数据纳什效率系数不应小于0.5。3针对有内涝防治要求的项目，精细模型除以上要求外，宜另外满足：1）已超载的关键节点，超载深度偏差在-0.1m~+0.5m。2）未超载的关键节点,如合流制溢流井处，水深偏差在5.2.4当采用历史记录进行参数率定和模型验证时，模拟结果应能反映实际内涝积水和溢流状况。6.1一般规定6.1.1用于分析和应用的城镇及源头减排项目数学模型，应进行验证。当模型基于规划数据构建时，应核实模型参数合理性。6.1.2模型应用于源头减排项目的设计和管理时，应采用设计文件的竖向和下垫面等数据；应用于城镇项目的规划设计和管理时，应采用规划竖向和下垫面等数据。6.1.3采用模型评价海绵城市建设效果时，应符合现行国家标准《海绵城市建设评价标准》GB/T51345的相关规定,宜采用典型年的降雨数据进行模拟，评估年径流总量控制率等指标。6.2模型应用6.2.1模型可对项目的集水区、节点、管道、河道（明渠）、源头减排设施、泵站等内容分别进行分析，并可评估整体排水情况。分析要素按表6.2.1的规定确定。1系统降雨总量、下渗总量、地表径流总量、蓄水总量、蒸2345676.2.2模拟分析结果可采用专题图、时间序列图、纵断面图、散点图、统计表格、统计报告等方式表达。6.2.3模型可应用于城镇及源头减排项目的规划设计、现状设施评估、在线预警预报与辅助决策支持等。6.2.4模型应用于城镇及源头减排项目的现状设施评估时，应进行系统水力状况评估和系统运行状况评估。6.2.5模型应用于城镇及源头减排项目的规划设计时，应确定降雨设计重现期和排放口水位条件，并应进行方案评估和优化。6.2.6当模型应用于在线预警预报、辅助决策支持和管理时，应与在线监测数据采集系统结合。6.3模型维护6.3.1对于用于内涝防治的片区排水项目，管理部门应定期备份模型数据库，备份方式及频次宜符合下列规定：1自动全备份宜每月1次，且在模型升级补丁前宜进行人工备份。2自动增量备份宜每日1次。6.3.2当用于内涝防治的城镇排水项目发生结构性改变或功能性改变时，数据库应进行更新，并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。7.0.1成果编制应包括专题报告和模型附件。7.1专题报告7.1.1专题报告应包括项目概况、资料收集、模型构建和测试、参数率定和模型验证、模型应用和维护等内容。7.1.2项目概况应包括下列内容：1项目背景和模型目标。2模型类型和模型适用条件。3项目排水要素情况描述。7.1.3资料收集应包括下列内容：1数据清单、各项数据来源和收集日期。2数据库字段说明及数据对照表。3下垫面解析资料。4数据融合及质量控制。7.1.4模型构建和测试应包括下列内容：1模型结构确定。2数据检查、数据标签设置、缺失数据推断。3模型概化说明。4模型参数设置。5模型测试。.7.1.5参数率定和模型验证应包括下列内容：1测量工作说明。2模型率定和验证标准说明。3结果比较及模型调整说明。7.1.6模型分析和应用章节的内容应根据项目的具体应用目标确定。7.2模型附件7.2.1模型附件应包括模型说明文件和模型工程文件，可附加模型数据记录、测量数据记录和模型过程与结果数据。7.2.2模型说明文件应包括下列内容：1数据成果说明及清单索引。2水文和水力模型及参数取值说明。3模拟方案说明。7.2.3模型工程文件应包括下列内容：1模型空间及属性数据。2时间序列数据。3模型运行结果。4其他模型文件。7.2.4模型数据记录宜包括下列内容：1系统原始数据记录。2修改增补数据记录。3模型参数设置表。4时间序列数据表。5其他数据记录。7.2.5测量数据记录宜包括下列内容：1测点分布图。2水位测量数据记录。3流量测量数据记录。4其他测量数据记录。7.2.6模型过程与结果数据宜包括下列内容：1率定过程和结果数据。2验证过程和结果数据。3分析过程和结果数据。A.0.1集水区参数宜满足表A.0.1的要求：2.5~5n-Imperv注：本表曼宁系数的单位为s/m1/3。A.0.2管道（渠）相关参数宜满足表A.0.2的要求：A.0.3下凹设施主要设计参数宜满足表A.0.3的要求：≥30≥1555A.0.4屋顶绿化主要设计参数宜满足表A.0.4的要求：0A.0.5透水铺装主要设计参数宜满足表A.0.5的要求：≥3001为便于在执行本标准条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词如下：1）表示很严格，非这样做不可的：正面词采用“必须”；反面词采用“严禁”；2）表示严格，在正常情况下均应这样做的：正面词采用“应”；反面词采用“不应”或“不得”；3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应先这样做的：正面词采用“宜”；反面词采用“不宜”；4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。2条文中指明应按其他有关标准执行时的写法为：“应符合……的规定”或“应按……执行”。1《室外排水设计标准》GB500142《城市排水防涝设施数据采集与维护技术规范》GB/T511873《海绵城市建设评价标准》GB/T51345福建省海绵城市数字模型应用技术标准DBJ/TXXXXXX编制（或修订）说明《福建省海绵城市数字模型应用技术标准》DBJ/TXXXXX，经福建省住房和城乡建设厅202X年XX月XX日以闽建科〔202X〕XX号文批准发布，并经住房和城乡建设部备案，备案号为JXXXX-202X。本标准编制过程中，编制组对福建省海绵城市数字模型的应用技术进行了调查研究，总结了我省海绵城市数字模型应用技术的实践经验。为便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本标准时能正确理解和执行条文规定，编制组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明，对条文规定的目的、依据以及执行中需要注意的有关事项进行了说明（还着重对强制性条文的强制性理由做了解释）（对强制性标准）。但是，本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。 293基本规定 304模型构建和测试 334.1一般规定 334.2数据需求 334.3模型构建 364.4模型测试 395参数率定 455.1一般规定 455.2数据筛选 456模型应用 506.1一般规定 506.2模型应用 506.3模型维护 577成果编制 587.1专题报告 587.2模型附件 591.0.1近年来海绵城市建设在我国正迅猛推进，海绵城市系统包括源头减排系统、排水管渠系统、排涝除险系统及应急管理系统，汇水面积一般较大，因而其规划、建设和运行管理需要数学模型构建和应用的技术支撑。利用数学模型，能在各种设定情景下，模拟地表产流、汇流规律、排水管网运行特征、地表积水状况等，分析海绵城市系统的运行规律。为使模型能更好服务海绵城市系统规划、设计、运行管理和评价的决策特制定本标准。1.0.2本标准适用于新建、扩建和改建的城镇及源头减排项目海绵城市数学模型的构建和应用的全部过程，包括模型构建、率定、应用、维护和成果编制。1.0.3海绵城市数学模型的应用，需引用的标准涉及两个主要方面，分别为城市水务和数学模型应用，其中城市水务方面的标准主要包括现行国家标准《海绵城市建设评价标准》GB/T51345、《城市排水工程规划规范》GB50318、《城乡排水工程项目规范》GB55027、《城镇内涝防治技术规范》GB51222、《建筑给水排水与节水通用规范》GB55020、《室外排水设计标准》GB50014、《城镇雨水调蓄工程技术规范》GB51174等。数学模型方面，国内的标准相对较少，目前实行的标准有《城镇内涝防治系统数学模型构建和应用规程》TCECS647-2019。3.0.1城镇及源头减排项目的海绵城市系统包括雨水收集、输送、调蓄、行泄、处理和利用的天然和人工设施以及管理措施等，一般城镇排水系统涉及面积较大，多部国家标准规定当汇水面积大于2km2时，应考虑区域降雨和地面渗透性能的时空分布的不均匀性和管网汇流过程等因素，采用数学模型法确定雨水设计流量，数学模型法涉及产流模型、地表汇流模型、管网水力模型、河道（明渠）水力模型、地表漫溢模型，是基于流域产汇流机制或水文过程线的一种计算方法。它能够模拟降雨及产汇流过程，直观、快速地对城市内涝灾害风险进行量化分析，还能够在城市雨水系统运营与管理中发挥重要作用。我国目前采用恒定均匀流推理公式计算雨水设计流量。恒定均匀流推理公式基于以下假设：降雨在整个汇水面积上的分布是均匀的；降雨强度在选定的降雨时段内均匀不变；汇水面积随集流时间增长的速度为常数，因此，恒定均匀流推理公式适用于汇水面积较小的排水系统流量计算，当应用于较大面积的排水系统流量计算时，会产生一定误差。随着汇水面积的增加（汇水面积大于2km2），排水系统区域内往往存在地面渗透性能差异较大、降雨在时空上分布不均匀、管网汇流过程较为复杂等情况，发达国家已普遍采用数学模型模拟城市降雨及地表产汇流过程，模拟城市排水管网系统的运行特征，分析城市排水管网的运行规律，以便对排水管网的规划、设计和运行管理做出科学的决策。目前我国也有部分城市在规划设计过程中采用此方法，逐步积累了一些经验。当然，我国还有些城市的基础数据尚不支持综合模拟，急需加强地下排水管网基础数据库的建立，并加强降雨资料的积最早的排水管网模型是1971年在美国环保署（USEPA）的支持下，由梅特卡夫一埃迪公司（M&E）、美国水资源公司（WRE）和佛罗里达大学（UF）等联合开发的SWMM模型（StormWaterManagementModel）。SWMM曾在美国二十多个城市使用，解决当地排水流域的水量、水质问题，并且在加拿大、欧洲和澳大利亚也有广泛应用，主要用于进行合流管道溢流的复杂水力分析，以及许多城市暴雨管理规划和污染消减等工程，在我国也有很多应用实践。随后，各种城市排水模型相继问世，包括美国的ILLUDAS模型（IllinoisUrbanDrainageAreaSimulator）、美国陆军工程兵团水文工程中心开发的STORM模型（StorageTreatmentOverflowRunoffModel）、英国沃林福特水力研究公司（HRWallingford）开发的Infoworks模型和丹麦水力研究所（DHI）开发的Mouse模型等。3.0.2模型的构建主要包括模型结构的确定，基础资料收集及测量，产流/汇流模型的选择和参数设置，形成雨水系统、河道（明渠）或管网的水力模型。参数率定和模型验证工作主要应用历史监测数据或现场监测数据对模型中的参数进行合理范围内的设置及调整，使模型能够模拟实际情况，并可用于后续分析与应用。模型应用工作主要包括对排水系统的评估、规划设计方案调整、内涝预警等应用。成果编制主要包括模型技术报告和相关附件，以便对模型进行审查、存档和升级。3.0.3框架模型、分区模型和精细模型分别有以下的目标：1框架模型一般用于城市总体规划和分区规划，模拟对象主要包括城镇河道和雨水（或合流）主干管渠。模型目标包括：1）模拟特定位置的流量和特定区域的水力边界条件，如排放口（包括排河口、排湖口或排海口等）、泵站等。2）模拟干管或截流管的水力边界条件，为分区或精细模型提供下游水力边界条件。3）整个排水分区提供全面评估，既可以是重大开发项目对干管的影响评估，也可作为排水管网主要改造方案的初步评估。2分区模型一般用于特定排水分区专项规划和研究，宜包括城镇河道、市政雨水管渠或合流管渠。模型目标包括：1）确认排水分区内的水力问题，包括评估易涝区域、超载管段、截流管以及合流制系统溢流井和其他附属构筑物的水力特性。2）初步评估改造方案。3）规划发展影响评估。3精细模型一般用于片区排水工程和源头减排项目的设计和评估，宜包括城镇河道和模拟范围内的雨水设施。模型目标包括工程的详细研究、方案评估和方案详细设计。4可根据建模目的、项目委托要求等各种限制因素选用模型，在同一项目中可同时应用多种模型类型。4.1一般规定4.1.1本条给出了建模工具应满足的基本要求。此外，模拟工具选择时还应综合考虑以下因素：考虑为实现建模目的模拟条件；了解建模工具目前在解决类似问题中的应用情况；购买、更新升级和培训的成本，建模工具提供方可提供的培训和服务情况；掌握建模工具操作的必需知识和技能；与目前计算机系统（软件和硬件）的兼容性；数据输入方式与GIS、CAD等软件的数据交换能力；计算结果的表达能力等。4.1.2我国历史上建立过多个主要平面坐标和高程系统，各地市亦有针对本地的平面坐标和高程系统。自2008年7月1日起启用2000国家大地坐标系，是目前全国统一的三维大地坐标系统。当入库数据的平面坐标和高程系统不一致时，应按模型数据库的平面坐标和高程系统进行转换或校正。4.2数据需求4.2.2在城镇排水及源头减排项目中，设计暴雨用于确定源头减排设施的布局，降雨输入步长（即数据间隔时长）一般为5min。参照现行国家标准《室外排水设计标准》GB50014关于设计暴雨过程线的有关规定，根据具体情况选择设计暴雨过程线，设计暴雨可包括不同重现期的降雨过程线。短历时暴雨过程线主要用于基于峰值流量的设施计算和评估，用于判断源头减排设施成效以及分析管道超载等情况；长历时暴雨过程线主要用于评估区域内涝风险或海绵城市调蓄设施等水量相关的设施运行状况等。实测降雨包括短期实测降雨和长期实测降雨。短期实测降雨常指一场降雨情况，主要用于校验模型参数，降雨输入步长一般小于5min；长期实测降雨指1年或多年降雨数据用于评价源头减排设施的长期运行能力，降雨输入步长不宜大于10min。4.2.3对于精细模型，测图数据需要区分道路、人行道、绿地、建筑和构筑物等地块数据，并根据下垫面性质以及竖向高程将排水分区分割为细化的集水区。4.2.4下垫面数据主要来源包括设计文件、测绘地形图、土地利用现状图或规划图等。有条件时，也可源自高分辨率的航拍航测数据等资料。数据处理时，应在同一坐标参考系下与排水管网数据进行空间叠加，便于获取集水区下垫面参数。缺少实测数据时，下垫面的不透水率、粗糙系数和下渗能力等参数可参考本标准附录A。4.2.5排水管网数据包括排水管渠、排水泵站及附属构筑物的基础数据信息，数据信息的格式和要求应按现行国家标准《城市排水防涝设施数据采集与维护技术规范》GB/T51187的有关规定执行。可采用排水设施运营单位的基础数据库信息、测绘管线数据以及竣工资料数据。缺失或可疑的数据需经现场踏勘补测获取，或者根据经验选用。缺少实测数据时，排水管网的曼宁系数（糙率）可参考本标准附录A取值。4.2.6河道和易涝区属性资料主要包括：高程数据、综合糙率及水位、流量资料。高程数据用于描述水流流经区域的几何形态（如河道的横、纵断面），以便计算水流运动过程中的各个水力要素；综合糙率是反映水流流经区域因过水断面形状、组成材质、水流状态等因素对水流产生阻力大小的重要参数；水位、流量数据主要用作模型的初始条件和边界条件，或者用于模型参数的率定和验证。4.2.7降雨种类参照现行国家标准《降水量等级》GB/T28592中的降水量等级标准，详见表1。在有条件地区，建议采用中雨、大雨、暴雨/大暴雨三种。通过流量监测，获得完整的径流过程曲线，采样时间间隔不宜大于5min。25.0～49.9为获得有效的监测数据，应制定科学合理的监测方案，获得关键节点的监测数据，用于模型参数的率定和验证。在制定监测方案时，应充分考虑实用性、分散与集中相结合、代表性和可行性等原则，优先覆盖调蓄设施上下游节点、主干管线出口等关键节点；其次考虑覆盖易涝点、排放口、典型下垫面出口、主干管检查井等节点，并以获得满足模型验证要求的监测过程线为基本要求开展监测工作。为了便于设备的现场维护，保障数据质量，同一类型区域中的监测安装点宜尽量靠近。4.2.9为便于监测降雨量，宜优先采用自动在线雨量计系统。雨量计设置、安装、降水量观测及资料整理等应符合行业标准《降水量观测规范》SL21-201。4.2.10外部入流资料一般包括上游转输、地下水入渗等；排放口水位一般包括服务范围下游排放口的水位值或水位过程线等。当河道水位对内涝防治设施出流带来较大影响时，应合理设置下游出水口的水位。管渠能力评估和内涝风险分析时，应按照不同情况考虑下游河道水位。1管渠能力评估模拟分析时，应按照排水管道设计边界评估管渠（管径、坡度）是否满足有关标准。如山区及丘陵地带排水管渠系统设计，设计工况下排放口管（渠）顶标高常高于城市河道水位，则采用数学模型评估时，排水管渠出水按照自由出流处理。2内涝风险分析时，考虑河道顶托或者漫溢可能是城市内涝的原因之一，因此进行此类情景模拟时，管道模型下游边界条件应根据模拟需求，按照实际情况、河道模拟情况或者规划要求设定。出于节能方面的考虑，许多泵站常采用高水位运行模式。这种情况下，应对排水泵站进行实地调研和充分论证。4.3模型构建4.3.2整理模型数据，一般包括拓扑结构的连接性检查，以及检查、评估缺失数据和可疑数据。排水系统的常见拓扑问题包括：管线错接、管线反向、管线逆坡、节点孤立、节点重复、节点空间位置偏移等模型数据整理过程中，应尽量保证数据的完整性和准确性。对原始数据进行必要的数据检查。对其中数据缺失和可疑情况，应提出解决措施，包括通过设计文件校对以及变更、检查井测量、闭路电视（ClosedCircuitTelevisionInspection，简称CCTV）测量、流量测量、实地调研或参考以往完成的水力模型等方式，增补和修正数据。连接性检查应保证每个集水区对应的检查井最终能够连接到系统的出水口。缺失数据一般可以从排水系统基础设施管理系统、与工程管理人员讨论、原有测量数据、CCTV测量数据、其他数据库、以往完成的水力模型或现场踏勘等方法获得。数据补测可参照现行国家标准《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。条件不具备时，缺失信息可按照一定原则进行数据推断，并作出标记。4.3.3排水分区划分根据地形、下垫面性质、建筑和构筑物覆盖情况、排水管网布局等资料，可采用下列方法：1新建项目可以直接从设计文件获取：根据平面、竖向设计文件以及排水管线设计文件，确定集水区范围。2非新建项目可根据现状用地遥感图或地形图，解析建筑、道路、绿地、水体等用地性质。3由排水管渠系统布局或排水管线设计文件，划分项目的子集水区。4确定子集水区与出水管段之间的关系，并绘制在地理信息系统或平面图上；现状管网模型应根据实际管网布局确定子集水区范围，也可参考竣工图纸；规划模型可以根据规划排水分区范围确定相应的参数。5结合地理信息系统数据或平面图，计算或在平面图上测量每个子集水区总面积和不透水面积。6根据海绵城市设计图纸，对子集水区应用的源头减排设施进行赋值。4.3.4一般情况下，模型应包括管网、建筑和构筑物、地形、河渠等要素。在缺乏以上数据时，为有效分析地面积水的趋势以防控内涝风险，可利用集中扣损方式建立概化模型。4.3.5模型概化有助于减轻数据收集的工作量和减少模型的运行时间，提高模型计算的稳定性。应根据模型应用目的，确定模型概化范围和程度。以某源头减排项目为例，图1和图2分别为场地平面图和经过概化的模型平面图。概化模型将建筑和构筑物、地面、管线等进行了简化。如果将地势低洼点附近的节点简化，那么当发生积水时，积水点位置可能与实际积水点位置不符。因此本条规定应保留地势低洼点等易涝地区附近的模型节点。保守模拟情况下，可不考虑被删除管渠和检查井设施的蓄水容积补偿。4.3.6建立数据修改、增补、删减的日志，保证数据来源可跟踪性和数据的可信程度。4.3.7根据现行国家标准《室外排水设计标准》GB50014的有关规定，产流模型、地表汇流模型可采用瞬时单位线法、时间面积等流时线法、线性水库、非线性水库和运动波法等计算地表径流过程线。管网水力模型通常采用连续性方程（质量守恒方程）、动量守恒方程、能量守恒方程联立求解。常用计算模型有恒定流（SteadyFlow）模型、运动波（KinematicWaveRouting）模型、扩散波模型（DiffusionWave）和动力波（DynamicWave）模型。其中河道（明渠）水力模型根据研究目的和内容可以选择一维水力模型或二维水力模型。一维水力模型采用Saint-Venant方程组作为河道非恒定流控制方程，主要包括节点-河道模型、单元划分模型以及融合两者优点的混合模型。节点-河道模型中的分级联解法是目前求解河网水力模型最主要的方法。二维水力模型采用二维浅水方程求解河道水力参数，根据河网拓扑的离散方式，主要包括有限差分法、有限体积法和有限元法。为提高模型模拟的精度，一般情况下宜采用动力波模拟；当降雨数据为长期实测降雨数据时，在不影响模型计算稳定性的前提下，为节省模拟时间，可采用运动波模拟。4.4模型测试4.4.1应根据模型的应用目的，选择合适的降雨事件进行模型测试。用于模型测试的降雨事件应尽可能有代表性，既要能从宏观上反映模型的运行结果是否合理，又能从微观上反映某些关键构筑物的运行方式是否合理。低强度多峰值的降雨事件重点考察模型在长期降雨过程中能否稳定运行以及参数设置是否合理（通过总下渗量、总蒸发量、总径流量的百分比考察），它主要用在低影响开发模拟中。低重现期降雨事件（2年～5年一遇，降雨历时3h～24h）和高重现期降雨事件（10年～100年一遇，降雨历时不宜短于24h）主要是用于评估模型的连续性误差（ContinuityErrors）和评估关键构筑物的运行方式。4.4.2由于模型中可能存在不正确的输入数据或参数设置，因此需要进行模型测试，以便查看模型是否可以运行起来，是否具有明显的错误，结果是否出现明显偏差等。在长期降雨模拟中，模型应能反映蒸发在长期降雨模拟中的作用。为了防止模拟历时过短导致部分雨水在模拟结束前未能排出系统，应设置足够长的模拟历时。当模型中存在泵站、水闸等构筑物时，应使其运行调度方式贴合实际。例如不宜出现短时间内频繁开停泵闸的现象。因非恒定流水力方程组求解时，涉及各时间步长内流量数据的近似处理，因此常引起节点流量连续性误差和系统流量连续性误差。目前常用计算软件均具有计算这些误差的功能。当节点流量连续性误差不满足要求时，可采用下列解决办法：1检查节点是否为蓄水设施。2查节点纵断面图，观察是否由于井底标高过低导致永久蓄3增加模拟历时。当整体流量连续性误差不满足要求时，可采用下列解决办法：1检查纵断面图，观察是否存在管渠逆坡导致的蓄水，再分析此逆坡是否为输入错误；如果是，进行相应坡度或坡度数据调整。2增加模拟历时。3减小模拟时间步长。以某新建源头减排项目为例，利用EPASWMM为项目建立海绵城市模型。项目的模型测试采用了两类降雨事件：2年重现期3h设计暴雨雨型（低重现期降雨事件，图3）和20年重现期24h设计暴雨雨型（高重现期降雨事件，图4）。雨型数据来源于该地市的暴雨强度公式与设计暴雨雨型。该项目的用地面积为29109.6m2，场地综合径流系数为0.75。场地降雨理论总水量和模型执行完成后得到的外排水量对比见表2。模型对应的连续性误差见表3至表5，节点的流量连续性误差均小于10%，系统的流量连续性误差均小于5%，说明模型满足测试的要求。流峰6L6L006LL00006L6L6L02000000005.1一般规定5.1.1用于既有的城镇及源头减排项目，应对数学模型进行参数率定。项目在规划和设计阶段如无法取得实测数据或历史记录时，可不进行参数率定。5.1.2当构建规划类项目的数学模型时，应充分论证参数选取的合理性，可借鉴邻近已建区或其他相似地区经过实测验证的模型参数，应确保符合现行国家和地方标准的有关规定、规划设计工况要求和当地实际情况。5.1.3模型参数率定和验证流程包括：1根据标准规范和文献推荐值，结合模型区域的实际情况，设置模型初始参数。2对参数进行敏感性分析，确定敏感参数，初步明确调整规3对获得的实测数据质量进行评估。4基于实测数据进行参数率定，比较模拟结果与实测数据偏差，通过调整模型参数，使偏差满本标准的参数率定要求。5采用实测数据进行模型验证，评估模拟结果与实测数据拟合程度是否满足模型验证要求。5.2数据筛选5.2.1用于参数率定和验证的实测数据需相互独立，不能采用同一套数据。率定和验证时，应保证模型基本物理特征具有一致性，即在此时间内海绵城市系统的物理特征不能有重大变化，如：土地开发带来的下垫面条件变化、新建工程设施等。5.2.2参数率定和验证时，应优先使用流量和液位等过程监测数据，其次使用积水深度、积水范围等单个记录结果作为依据。应适当考虑获取数据的难易程度和经济性。对于无任何测量数据记录，可根据历史记录或当地经验率定和验证模型。如针对规模很小的海绵城市系统模拟，当不具备条件时，可根据历史记录或当地经验（如历史内涝积水点）验证模型。5.2.3参数率定和模型验证可采用下列2种方法：1采用对应监测数据时间段的完整实测降雨过程，实测降雨时间步长不应大于5min，同时，应考虑实测降雨对模拟区域的空间代表性，并应对前期降雨和土壤湿润状况等进行充分评估。所有监测点数据应满足本标准的要求，必要时应安排补测。2使用目标函数用于评价模型参数是否通过率定或验证。常用的目标函数包括：均方根误差、相关系数百分标准偏差纳什效率系数（Nash-Sutcliffeefficiencycoefficient，简称NSE）等。其中，NSE是一种常用的目标函数，通过对比过程线来衡量模拟值和实测值的吻合度。由计算公式可知，NSE值越接近于1说明模拟结果与监测值的吻合程度越高。在实际的参数率定和模型验证中，一般认为NSE的合理值范围应为0.5~1，表示模拟结果与监测值基本符合。对于高标准模型，可以进一步提高目标函数的临界值来定义符合要求的模拟结果。1）式中：Qim——时刻i的模拟结果；Qbs——总时刻i的监测数据；Qav——监测数据的平均值。3模型中超载深度指以管顶为基础线的积水深度。以某2条河道的率定结果为例，通过与实测数据对比，某河道断面模拟与实测水位平均相对误差分别为2.8%和1.6%，NSE分别为0.71和0.86（图5和图6），模型的参数符合率定要求。以某管道率定结果为例（图7），监测点率定指标包括监测水位、流量和流速3项指标，其中峰值流量和峰值液位时间偏差均小于1h。峰值流量数值偏差2.9%，峰值液位数值偏差22.0%监测总水量为1955m3，模型计算总水量为1690m3，相差13.5%，模型的参数符合率定要求。5.2.4选择历史记录时，应排除人为造成的临时性积水和溢流状况。内涝积水状况通常包括积水点位置、积水面积、最大积水深度、最大积水量和积水持续时间等。溢流状况通常包括是否发生溢流，以及溢流发生的时间和溢流次数。以某城市的模拟积水点分布和历史内涝积水点分布率定为例，该城市模拟积水深度峰值与实际积水点分布情况详见图8。以某区域“10.2”历史内涝积水验证为例（图9），“10.2”降雨期间，某路段实测最大积水深度超过0.5m。模拟最大积水深度达0.6m，超过0.5m积水时间约为1.5h；超过0.3m积水时间约2.5h。6.1一般规定6.1.1在模型分析和应用之前，应对模型的运行结果进行常规的稳定性测试，确定并解决任何不稳定现象。我国已有较多城市开展了城镇排水及源头减排项目的建模工作，并取得了一批成果，后续工作应在此基础上进行。随着城市开发建设的进行，经过验证的成果模型和实际情况之间会存在差异。当在已有模型基础上进行分析与应用时，技术人员应对这些差异进行分析评估。这些差异包括但不限于：1系统功能性变化，如管渠淤积或清淤导致的粗糙系数或过水断面变化。2系统结构性变化，如进行管网改造或增加泵闸等。3服务范围内用地性质的变化。差异较小时，应对原模型数据进行相应调整；差异较大时除对原模型数据进行调整外，还应重新率定和验证模型。任何模型改动都要在模型报告中记录。6.1.2在开展城镇排水及源头减排项目的规划设计时，规划竖向和下垫面等通常会与现状有较大差别。当采用数学模型进行设计时，应采用规划竖向和下垫面等数据，保证模型数据的时效性和一致性。6.2模型应用6.2.1模拟分析对象包括集水区、节点、管道、河道（明渠）、源头减排设施、泵站、整体排水情况等，具体内容应根据模型的应用目的确定。6.2.2本条所列为最常用模拟分析结果表达方式。纵断面图主要用来显示管渠水力坡度线；统计表格主要包括2类，一类为分析对象各时刻模拟结果的完整罗列，另一类为展示经统计分析后的分析对象模拟结果（如总量、最大值等）；统计报告与统计表格类似，区别在于表现形式为文本。6.2.4一般情况下，应根据具体问题或目标对城镇及源头减排项目的现状设施进行能力评估。系统水力状况评估可采用系统设计流量或现状流量的不同工况，评估系统中各管道的充满度以及流速范围是否符合排水要求，查看其中出现问题的位置，确定问题严重程度，并分析造成问题的原因。必要时应利用CCTV等管道检测手段进行现场调查。如果系统中存在诸如泵站和闸门等需要人工操作的设施，应对其现状运行调度方式进行评估。当进行系统改造时，应对远期发展情况下现状内涝防治系统能力进行全面评估，确定需要改造的内容。如某城市某交叉口附近积水严重，通过模型模拟发现造成积水的主要原因是大管套小管（图10）。6.2.5各地在开展内涝防治规划和排水工程设计时，通常会根据区域特征制订相应的降雨标准和排放口水位条件，因此，本标准对不同设计标准时的降雨和排放口水位重现期不作统一规定。在参考国内外文献基础上，拟定表6和表7设计标准，供各地参考。123注：本表内所提的雨水管渠设计重现期、内涝防治设计重现期应由各地参照现行国家标准《室外排水设计标准》GB50014和《城镇内涝防治技术规范》GB51222进行取值。123注：本表内所提的雨水管渠设计重现期、内涝防治设计重现期应由各地参照现行国家标准《室外排水设计标准》GB50014和《城镇内涝防治技术规范》GB51222进行取值。如某区域在进行内涝防治系统规划