| 4.2.2管径大小对节点溢流的影响
瓶颈段管径为800mm，瓶颈管下游500m范围内的管径为600mm。模拟雨水在管道中的流动应用的是动力波，如果下游不畅通，就会有回流状况的发生。考虑到下游对上游的影响，改变下游管道的管径，模拟对节点溢流的影响，其模拟结果如图4所示。图4表明将下游管径为600mm的管道换成700mm的管道，节点溢流时间将缩短约42min；将下游管径为600mm的管道换成800mm的管道，节点溢流时间将缩短62min。因此改变下游管道的管径将能有效地缩短节点溢流的时间，缓解道路积水，减少城市内涝的发生。
 图4 管径对J50节点内水深的影响
4.2.3管道粗糙系数对节点溢流的影响
排水管道为混凝土圆管，其管道粗糙系数在0.013-0.014之间，在初始模拟时取管道粗糙系数最小值0.013，模拟结果的节点J50溢流时间长达67min，当取管道粗糙系数为最大值0.014时，节点溢流时间增加至74min，如果假设管道为钢管，其粗糙系数为0.012，经过模拟，其节点溢流时间将缩短7min中国论文网。不同粗糙系数对节点溢流的影响结果如图5所示，改变管道粗糙系数以缓解管道压力缩短节点溢流时间的效果不是很明显。
图5 管道粗糙系数对J50节点内水深的影响
4.2.4管道坡度对节点溢流的影响
图6 管道坡度对J50节点内水深的影响
管道坡度影响着水流流速，从而影响管道的畅通性。该瓶颈段管道的坡度为0.0013，管径为0.8m的管道允许的最小坡度为0.001，另取坡度为0.0013以及0.0015分别进行模拟，其模拟结果如图6所示。当管道坡度为0.0013时，节点溢流时间为67min，将管道坡度增加到0.0015时，节点溢流持续时间仅为4min，将管道坡度降低到0.001时，节点溢流持续时间为52min。因此对于该瓶颈段增加管道的坡度能有效地减少节点的溢流持续时间,但管道的满流持续时间比较长，管道处于严重的超负荷状态。
4.3 优化措施及效果
 图7 瓶颈管段优化前后J50节点内水深变化
节点长时间溢流受子汇水区不透水面积百分比、管径、管道粗糙率和管坡等诸多因素的影响。通过模拟不同因素对节点溢流的影响程度，对于该区域的瓶颈管段，下游管道的管径较小是引起节点长时间溢流的最主要原因，其次为管道的坡度。根据以上的结果对瓶颈段进行优化，即将下游管径为600mm的管道换成管径为800mm的管道，瓶颈段管道坡度设计为0.0015，其模拟结果如图7所示。图7显示，将瓶颈管段优化后，节点溢流持续时间将由原来的67min降到9min，优化效果显著，极大降低了管道负荷，减少了路面积水，减缓了城市内涝的发生。
4.4 重现期P=3a时的降雨模拟分析
图8 60min雨量分布图
管道优化设计后，设计降雨重现期P=3a时，模拟管道的工作状态，检查J50节点处的溢流情况，评价其是否满足排水要求。设计降雨数据见图8所示排水管网，降雨总量为29.84mm，峰值雨强为3.27mm/min。P=3a时的降雨总量比P=1a时的降雨总量增加5mm，峰值雨强增加了0.99mm/min。模拟结果如图9所示，图9表明P=3a时的降雨比P=1a时的降雨节点溢流时间会提前约5min，溢流持续时间为14min,不会在路面长时间积水，造成洪涝，优化后的排水管网设计满足暴雨重现期P=3a时的排水要求。
图9 不同降雨重现期J50节点内水深随时间变化图
5 总结
SWMM模型能很好的模拟城市排水管网在雨季的工作状态，可用于对管网的设计进行校核，提出优化设计方案；同时可以根据模拟结果计算得出的各个积水点的水深、积水范围、积水历时等，可为城市的防洪排涝提供技术支持。
在对案例小区的模拟中，当设计暴雨重现期P=1a时，有10%的节点会出现20min以上的溢流，其中2%的节点溢流时间长达67min，是造成城市内涝的瓶颈段。通过对造成节点长时间溢流的可能原因进行分析，得出造成该瓶颈段溢流的主要原因是下游管道的管径过小，而瓶颈段的管坡又小，造成水流堵塞，节点溢流持续时间过长。根据模拟结果，对瓶颈管段进行优化，将下游管径为600m的管道换为800m的管道，瓶颈段管道的管坡由0.0013提高为0.0015，节点溢流持续时间将从67min降到9min，优化效果显著。
将瓶颈段优化设计后，模拟设计暴雨重现期P=3a时管道的工作状态，其结果显示，溢流持续时间为14min,不会在路面长时间积水，造成洪涝，优化后的排水管网满足设计暴雨重现期P=3a时的排水要求。
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