Jacobs Engineering

迪卡尔布县为何更改其建模方法以更准确地对雨水入流流量和渗透进行建模

雨水、污水和洪水

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概要

迪卡尔布县非常重视降雨管理方法,他们将他们的成功归功于在 InfoWorks ICM 中使用一种独特的方式,即使用地下水入渗模型 (GIM)。在此项目中,迪卡尔布县流域管理部门与 Jacobs Engineerin 合作,对迪卡尔布县收集系统模型中的潮湿天气流量进行校准。

道路上的雨水流入下水道

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有时,降雨是一把双刃剑

美国人口在过去 50 年里翻了一番,该国的供水系统有时却很难跟上人口扩张速度,而这种扩张还会持续下去。虽然美国大部分州每年都面临水资源短缺的问题,但迪卡尔布县却是例外,这里的降雨量比其他地区要多 40%。

虽然这可能令美国的干旱地区艳羡不已,但对迪卡尔布县流域管理部门来说却是一把双刃剑,因为这意味着他们必须把工作重点放在降雨管理上。

为了全面了解降雨情况、潜在的看不见的渗漏以及对系统的影响,他们邀请 Jacobs Engineering(一家使用 InfoWorks ICM(集成汇流建模)的公司)创建全面的地下水入渗模型 (GIM),并校准迪卡尔布县收集系统中的潮湿天气流量。

砾石上的水坑,散落着黄叶和石块

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RTK 与 GIM:精准衡量潮湿的冬季的影响

迪卡尔布县希望构建一个更精细的系统,使其能够匹配模型中的潮湿天气流量,并更准确地评估雨水入流流量和渗透 (RDII)。特别是,他们在衡量冬季潮湿月份的地下水变化时面临诸多挑战。

“如果幸运的话,地下水整年都会保持不变,”迪卡尔布县流域管理部门首席工程师 Linda Li 解释道,“但是,在迪卡尔布,大多数流量计数据显示,地下水会随季节和天气条件而变化。冬季的基流几乎比干燥月份高出一倍。”

“GIM 可以呈现最佳结果,便于模拟先前的湿度条件或对降雨大量衰减的反应而产生的影响。”

Linda Li, 迪卡尔布县流域管理部门首席工程师

积雪的林中小溪

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雪的作用

这使得全面掌握 RDII 变得更加复杂。对此,一种方法是使用 RTK(实时动态定位),但是,如果加入大量降雨、降雪和融雪,此方法的准确性会下降。相比于依赖这种更常用的 RTK 方法来了解降雨事件的 RDII 反应,迪卡尔布县和 Jacobs 决定在 InfoWorks ICM 中利用地面入渗模型 (GIM),以提高潮湿天气流量建模的灵活性和准确性。

“在入流渗透减少和补救计划中,RDII 模型是一个非常高效的辅助决策工具,”Li 继续说道,“但它也受到固有的假设和复杂流程的概念表示的限制。GIM 可以呈现最佳结果,便于模拟先前的湿度条件或对降雨的高度衰减反应而产生的影响。”

他们为解决该问题所采用的两种方式

在决定采用 GIM 模型而不是 RDII 模型后,他们接下来需要了解自己希望多么全面地校准 GIM 中的土壤和地表蓄水。“当地下水变化很大时,只添加第一层部分地下水(即土壤蓄水层)很难利用地表径流模型,”Li 说道,“如果我们要校准峰值流量,就需要进一步扩大快速响应的峰值流量。”

为了应对这些难题并克服项目时间紧迫的问题,他们采用两种不同的方法来校准 GIM 中的土壤蓄水和地表蓄水:

  • 方法 1:部分校准,这涉及到校准 GIM 中的土壤蓄水参数,并使用月度乘数来考虑季节性变化
  • 方法 2:全面校准,这包括校准地表蓄水,以便更精确地对随季节变化的入流和渗透进行建模

更动态、更精确的解决方案

借助 InfoWorks ICM,迪卡尔布县和 Jacobs 能够清楚地掌握最严重的入流和渗透问题出现在哪里。同样重要的是,他们能够更清楚地发现该地区的房主的非法接水行为。 “构建 GIM 有助于我们动态衡量地下水的增长情况,而不是依赖更潮湿的月份的月度乘数,”Jacobs Engineering 维护技术经理 Javier Garcia 解释道。

最后,Garcia 说:“它让我们获得了更好的结果。现在,我们的模型能够跟上地下水的增长。” 他们现在能够专注于他们的入流和渗透的减少和补救计划,更好地预防污水下水道溢出 (SSO)问题。

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