3S技术支持下基于SWMM的城市非点源污染负荷定量化研究

论文摘要

本论文以城市非点源污染为研究对象,总结了目前国内外在城市非点源污染定量化计算方面的研究。对目前应用较为广泛的非点源负荷计算模型进行了分析比较,并深入分析SWMM模型的模拟机理。在对研究区域昆明东风西路排水区片进行实地踏勘并调查非点源污染负荷累积冲刷特征的基础上,根据地形、排水分区、汇水特点,对研究区域进行概化。根据当地的降雨径流实测资料及经验系数构建基于暴雨管理模型（SWMM）的东风西路排水区非点源污染负荷计算模型,并对研究区进行非点源污染负荷定量化研究。本文将SWMM应用于昆明城区内排水区的非点源污染负荷研究,主要研究内容如下：（1）分析研究城市暴雨模型-SWMM在非点源污染负荷计算方面的应用。对模型的径流模拟系统、污染物累积及径流冲刷模拟系统、管道输送模拟系统的原理及模型参数进行研究分析。（2）建立基于SWMM的昆明东风西路排水区非点源污染负荷计算模型。根据研究区域GIS和RS数据信息及实地踏勘信息,借鉴国内外相关研究的模型模拟参数,在对研究区域进行概化的基础上,建立研究区域的非点源污染负荷模型。（3）应用昆明东风西路排水区非点源污染负荷计算模型进行研究区域的各种设计条件下的非点源污染负荷模拟。论文从“不同降雨强度条件下”、“不同雨型条件下”、“不同土地利用地表”角度模拟单次降雨非点源污染产污过程,计算单场降雨产生的非点源污染负荷量及污染负荷过程变化的差异。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 城市非点源污染负荷定量化研究的意义
• 1.2 城市非点源污染的特征研究
• 1.2.1 城市非点源污染的概念
• 1.2.2 城市非点源污染的特点
• 1.2.3 城市非点源污染的来源
• 1.2.4 城市非点源污染的影响因素
• 1.3 城市非点源污染定量化研究进展
• 1.3.1 非点源污染定量化研究方法
• 1.3.2 城市非点源污染负荷模型的国内外研究进展
• 1.4 论文研究思路
• 1.4.1 研究目标
• 1.4.2 研究模型选择
• 1.4.3 研究技术路线（图1.1）
• 第二章 SWMM模拟机理概述
• 2.1 模型概述
• 2.1.1 水文建模特征
• 2.1.2 水利建模特征
• 2.1.3 水质建模特征
• 2.1.4 SWMM的典型应用
• 2.2 径流子系统模拟原理
• 2.2.1 产流计算
• 2.2.2 地表汇流计算基本方程及求解
• 2.3 地表污染物累积和冲刷模型
• 2.3.1 污染物累积模拟
• 2.3.2 污染物冲刷模拟
• 2.3.3 街道清扫模拟
• 2.4 传输子系统模拟原理
• 2.4.1 节点基本方程
• 2.4.2 管道中的基本方程
• 2.4.3 管道水质方程
• 2.5 本章小结
• 第三章 SWMM模型参数的获取及空间数据库建立
• 3.1 基于GoogleEarth下载影像的研究区数字化
• 3.1.1 确定数字化路线
• 3.1.2 GoogleEarth下载影像的几何校正
• 3.1.3 屏幕跟踪矢量化
• 3.2 基于Quickbird影像的汇水小区不透水率自动提取
• 3.2.1 数据源
• 3.2.2 研究方法
• 3.2.3 精度评价
• 3.2.4 分类后处理和归纳分析
• 3.3 研究区Geodatabase的建立
• 3.3.1 GIS数据库设计概述
• 3.3.2 Geodatabase数据模型
• 3.3.3 基于Geodatabase的数据库设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 明通河流域东风西路排水区非点源污染负荷模型的建立
• 4.1 明通河流域东风西路排水区概况
• 4.2 研究区非点源污染现状分析
• 4.3 明通河流域东风西路排水区非点源污染负荷模型的建立
• 4.3.1 研究区域的排水模式
• 4.3.2 研究区域排水系统概化
• 4.3.3 径流子系统模型的建立
• 4.3.4 地表污染物累积和冲刷模型的建立
• 4.3.5 输送系统模型的建立
• 4.4 模型参数敏感性分析与参数率定
• 4.4.1 模型参数分析
• 4.4.2 模型参数敏感性分析
• 4.4.3 模型参数率定
• 4.5 本章小结
• 第五章 明通河流域东风西路排水区非点源污染负荷模拟与分析
• 5.1 不同降雨强度下非点源污染负荷分析
• 5.1.1 计算条件
• 5.1.2 模拟结果及分析
• 5.2 相同降雨量下不同雨型污染负荷分析
• 5.2.1 计算条件
• 5.2.2 模拟结果及分析
• 5.3 不同土地利用类型的非点源污染负荷分析
• 5.3.1 计算条件
• 5.3.2 计算结果及分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与进一步工作
• 6.1 结论
• 6.2 进一步工作
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢