2 方法
2．1 径流和水力模拟
丹麦水力学研究所基于GIS城市降雨径流模
型，开发出城市管网模型MIKE URBAN，用该模型
设计了雷克雅未克市污水收集系统，并对研究区域
面积为1．8 I13×1．2 km的污水流量进行模拟。特
约宁湖(Tjornin Pond)北部区域地势平坦，海拔一般
在4 Ill左右。该区域主要分布有重要的政府部门、
服务和文化机构。污水在重力的作用下，从山顶的
教堂(海拔约22—37 in)流向低处的池塘或海洋。
泵站将污水沿着海岸线向东输送到污水一级处理设
施。
雷克雅未克能源公司的GIS数据库提供管网资
料，并输入到管网模型中。模型包括946根管道
(长46 km)和862个检修孔；容量达8 200 m 。多
数管道建于1950年之前。特约宁湖北部的管道已
被更换过。系统新增了沿重要高速公路南北两侧走
向的雨水专用管道，其他管道则均为雨污合流。大
部分新增管道管径小于原最小直径250 mm，尤其是
在接近山顶2座教堂的住宅区域。2座小山交界区
域的主要污水下水道管径在1 200～1 600 Bin范围
内变化。过去20 a内，多数管道增设了内衬，以减
少泄漏并提高系统性能。管道加内衬后，管径值并
未修正，假设所有检修孔直径为标准l in。只模拟了
公共合流制管道或专用雨水管道的流量。模型中未
包括强降雨期间的生活废水，因为其量级在强降雨
下可忽略不计。同时，也未考虑与房屋连接的管道
和防止污水回流到地下室的止回阀，它们不属于雷
克雅未克市污水公共管网。
城市集水区可划分成845个子单元，依据单元
形状，被分为矩形、发散或收敛形。每个单元都有特
定的面积时间曲线，反映该单元上径流随时间的变
化。初始直径损失默认为0．6 mm。用GIS分层计
算每个分段的综合径流系数(C)：房屋(C=0．9)，
公路(C=0．9)，人行道和停车场(C=0．8)以及可
渗透的绿色区域(C=0．2)。假设每个单元的径流
朝着大小适中的铁格栅自由流动，即雨水进口不受
任何限制。
2．2 模拟方案
2．2．1 实测降雨系列
历时11 a(1998—2008年)、间隔为10 min的降
· 28 ·
雨自动监测值作为模型的输入，以下简称为实测降
雨序列(ARS)。由冰岛气象局(IMO)负责监测。lO
min最大雨强为3．7 mm(22 mm／h)，出现在2003年
6月18日历时1 h的暴雨期间(图1(a))。相似的
10 min雨强也出现在2008年10月6日历时10 h的
暴雨期间(图中未显示)。
在缺乏流量资料情况下，通过将Ingolfsgata泵
站(资料未公开)处模拟与实测的溢流时间进行对
比，对模型进行验证。2002年和2003年溢流时间
模拟值同实测值的误差小于5％ ，这表明模拟值可
信，且能代表实际流量。
2．2．2 合成暴雨设计
在缺乏长系列短期降雨实测值的情况下，使用
M5方法计算了雨强一历时一频率曲线(IDF)，并
基于此合成了人工暴雨，用于设计冰岛污水收集系
统。将国际气象组织雷克雅未克站水位模拟值
(1951～2000年)对应的年最大降雨量，与随后采用
水位自动观测的近年最大雨量相结合，估计10 a内
5 a一遇10 min降雨峰值分别为3．3 mm 和
3．8 mm，相当于20 mm／h和23 mm／h，结果分别见
图1(b)。依据当地设计指南，芝加哥设计暴雨
(CDS)是根据IDF推算得出。CDS基础资料考虑了
1个140 min的暴雨，它包含了5 a一遇的10min最
大雨强。图1(a)表明，CDS的10 min最大雨量模
拟峰值略低于ARS模拟值，但雨强值略高，且出现
在雨量峰值之前。模拟中，还考虑了时问步长更大
(20～30 min)，持续时间更长(280～420 min)，或者
重现期更长的情况。
2．2．3 降雨变化和城市开发
2010年，有学者对雷克雅未克短期年最大降雨
趋势的初步评估未得出结论。因此，CDS—R预测
方案将降雨强度增加20％ ，这同2005年模拟预测
使用的降雨方案一致。同未来远期气候变化研究成
果相比，该方案相对保守。2012年有科学
