暴雨洪水管理模型(SWMM)研究应用及发展趋势

暴雨洪水管理模型(SWMM)具有通用性、灵活性、高效性和高拟合度的特点,其广泛应用于国内外城市排水系统管网的模拟和评估。文中介绍SWMM模型的基本构成及其同类型的软件,提出构造SWMM模型的数据要求和基本步骤,总结了近五年国内外SWMM模型的研究和应用进展情况,从SWMM模型与GIS软件耦合、模型参数敏感性研究和模型对水文水质和LID措施的模拟3个方面对国内应用进行重点介绍。最后指明了增加模型功能和结合中国国情发展的趋势。     

SWMM在保山市某区雨水管网设计中的应用

以保山市隆阳区永昌路雨水管道设计为例,讨论了SWMM的应用。采用芝加哥暴雨模型,将管段流量的模拟结果与径流系数法比较,对管道的设计管径做出调整。在较大重现期情况下,对设计管网进行模拟复核。结果显示,SWMM模型可以为计算雨水设计流量提供可靠的数据支持。该应用说明SWMM能为雨水管道的设计提供新的方法。     

暴雨管理模型(SWMM)在城市排水系统雨季溢流问题中的应用

该文应用暴雨管理模型(SWMM)对北方某城市小区的合流制排水管网系统进行仿真,模拟重现期为一年的暴雨状况下排水管道和节点在不同时段的工作状态,利用SWMM的模拟结果找出主要的溢流瓶颈点位置,并对造成溢流的可能原因包括地面不透水面积所占比例、管径、管道粗糙度以及管道坡度进行了比较和量化分析,得出造成溢流的最主要原因是下游管道的管径过小以及地面不透水面积所占比例过大,据此结果对管网进行了优化,并对优化后的管道在雨季的工作状况进行了二次模拟。该文的研究方法和研究结果可为新建、改建和扩建城市排水管网提供科学参考和依据,从而帮助减少暴雨给城市带来的涝灾损失。     

基于Infoworks ICM模型对污水管网输水能力评价及泵站排水量优化

为研究H镇污水系统的运行情况,利用Infoworks ICM软件构建了H镇污水管网模型。针对污水管网基础信息数据质量较低的问题,以管网系统的水力模型作为现场调研和复勘的方向,对H镇污水管网的数据进行了修正,加强了数据的统一管理。选用2018年8月运南泵站和镇北泵站的累计流量对模型进行了校核,发现模型基本符合当地污水管网实际情况,对模型的进一步优化有指导作用。在此基础上,对H镇的污水管网运行现状排水能力进行了评估,通过对泵站不同排水量方案的模拟对比,对泵站排水量进行优化,依据管网动态储量和水泵运行状态提出最佳的排水量运行方案,为之后的运行管理优化提供指导。     

PDMS在工厂排水管网设计中的应用与二次开发

工程数字化交付要求设计单位交付完整准确的三维模型，在工程设计阶段，给排水专业因为使用PDMS三维设计平台进行重力流排水管网建模操作繁琐、模型调整难、总图平面竖向变动频繁、工期紧张等原因，一直使用AutoCAD进行给排水管网的设计。为解决重力流排水管网建模问题，针对工厂重力流排水管网的设计特点设计开发PDMS排水管网智能建模插件，实现了重力流排水管网智能化、自动化建模，运用PDMS协同设计平台大幅提升工作效率和设计成果质量，为工程数字化交付提供了准确的给排水专业三维模型。     

基于管材分类的供水管网爆管风险预测模型

以ZZ市的供水管网数据为例,根据ZZ市管道爆管历史记录的数据特征,采用了按管材分组的方式,并结合经典的Cox比例风险模型为每组分别建立爆管风险预测模型。将此模型与ZZ市GIS管网进行结合,对该市管网进行爆管风险评估,得到了管道爆管风险分布图,并在此基础上结合历史爆管点位的空间分布对模型的预测结果进行验证。结果表明,模型对高危险和危险管道的预测准确率接近70%,说明该模型能有效地识别出管网中爆管风险较高的管道。     

管网水力模型的水量导入方法

为提高供水管网水力模型的建立效率,提出了利用GIS工具和水量数据表将用户水量数据导入模型进行水量分配的方法。针对国内城市管网水力建模水量数据导入过程中普遍出现的部分重要水表缺失问题,开发了根据营销系统用户水表信息在GIS中添加水表的技术手段。首先对水表水量数据信息进行处理并在GIS中添加重要缺失水表,然后通过GIS连接工具把水量数据连接到GIS水表图层,形成水表水量中间数据库,最后利用GIS和建模软件的数据接口把用户水量数据导入模型。以北方某城市管网精细化模型建立过程为例,介绍了具体实施过程。结果表明,应用该方法不仅提高了管网建模过程中水量导入效率,而且有效保证了模型中水量数据的质量。     

浦东塘桥地区城市内涝改造方案

以浦东塘桥社区为研究对象,根据海绵城市建设规程,通过管网标准改造以及增设调蓄池两种方案进行改造。利用排水软件SWMM和InfoWorks ICM模拟,对比了两种方案对区域内涝防治的缓解情况。结果表明,两种改造措施都能在一定程度上缓解内涝情况,但是新建调蓄池方案的内涝缓解效果要比管网改造效果要好。     

基于水力模型的管网破损率与污水厂进水BOD5浓度之间的关系

随着城市建设的发展与城市化进程加快,城市排水管网作为城市地下的重要“脉络”,是人们安全生产生活的重要保障,而排放标准越来越严格,污水厂的处理成本逐渐升高。研究污水厂进水BOD₅浓度与管网破损率的关系,制定合理的管网修复方案,是保证各项污染物指标稳定达标的重要一环。本文运用水力模型(SWMM)建立昭通市中心城区污水管网模型,计算在不同管网破损率下污水处理厂的进水量和进水BOD₅浓度并分析其相关性。结果表明:在不同管网破损率下污水处理厂的进水量和进水BOD₅浓度存在明显差异,随着管网破损率上升,污水处理厂的进水量呈现上升趋势,进水BOD₅浓度呈现下降趋势,得到的管网破损率与污水处理厂进水BOD₅浓度关系图可支撑管网修复工作。     

SWMM暴雨模型软件在城市排水防涝工程设计中的应用研究

随着现代城市的快速发展,导致城市排水防涝等问题变得越来越重要,引起了相关政府职能部门以及研究学者们的高度关注。本文针对SWMM暴雨模型软件在城市排水防涝工程设计中的应用展开研究,介绍了排水防涝工程实施的重要现实意义,给出了SWMM暴雨模型软件的基本构架以及其在现实应用中的注意事项,论证了其在城市排水防涝工程中的实用性。     

给水管网GIS和水力模型无缝连接的方法研究

在如何利用给水管网信息管理系统(GIS)中的信息建立水力模型的研究中,传统方法容易导致水力模型继承GIS中的数据缺陷和错误,也不能保持模型和GIS系统的同步更新。文章提出建立共享数据库的方法,解决了此类问题,实现了给水管网GIS和水力模型之间的无缝连接。同传统方法相比,建模结果更准确,而且减少了重复开发、节约了项目投资。     

石油化工企业消防水管网管径计算工程实例介绍

针对石油化工企业消防水管网更趋于大型化、完整化、复杂化,应用国际认可的消防软件,建立消防水管网计算模型,根据不同的设计工况,对消防水管网进行水力计算和优化匹配,其计算结果准确、权威、经济合理。通过工程实例介绍了采用消防软件对炼油厂消防水管网管径计算的过程。     

基于MIKE URBAN模型的管道排水能力评估

雨水管道是城市排水系统重要环节,其排水能力关乎城市内涝严重程度,因此,快速而准确地对雨水的管道疏水能力进行评估,精确定位溢水节点、超载管网,掌握内涝风险情况显得尤为重要。文中通过建立MIKE URBAN一维管网模型,在不同重现期下模拟,利用模拟结果对研究区进行排水能力评估。结果表明,研究区雨水管网整体排水能力较弱,绝大部分管段不能满足1 a暴雨重现期要求,难以抵御强降雨威胁,易形成内涝点,城市雨水管网亟待改造。该评估结果为后期雨水管网改造等工程提供理论基础。     

基于ArcGIS的供水水压插值法比较分析

文中介绍城市供水管网是非常复杂的多维度非线性系统,而实时压力监测又是目前最主要的供水调度参照。随着GIS在供水领域的普及,将实时数据和空间数据结合应用正逐渐成为一种趋势。该文研究了ArcGIS空间领域中几种常见的插值算法:反距离权重法、自然邻点法、样条函数法、克里金法,在生成供水水压面的过程中对四种插值算法进行了比较。在实时监测点达到一定数量时,利用管网水压和地理空间建立低维度模型,避免了水力模型迭代计算时的长耗时,对供水调度监测部门在发生供水管网事故时快速确定压力突变区域有着十分重要的意义。     

城市燃气储气管网设施适应性及负荷预测

在对某城市燃气输配系统运行现状调研的基础上,分析了基本信息情况和燃气输配系统的气源管线、管网结构和用户构成等进行调研和分析,根据燃气用户用气特点和2012年至2018年用气数据,完成对天然气市场中长期负荷预测,建立城区在役燃气管网水力计算模型,完成城区燃气管网的适应性和水力可靠性分析,根据后期燃气管网规划资料,完成燃气管网中长期适应性分析。     

基于水压监测的供水管网漏失区域定位

为了提高城市供水管网漏失点定位检修效率,该文提出了一种基于供水管网压力监测点的漏失区域定位方法。该方法根据模糊聚类理论对管网节点进行漏失敏感分析,得出测压点的优化布置方案,在此基础上建立漏失区域定位模型,并通过遗传算法求解模型,确定漏失发生的位置。工程实例表明该方法简便易用,定位较为准确,能有效应用于供水管网的漏失区域定位中,缩小漏失检测范围,提高工作效率。     

乙烯装置蒸汽管网用能配置与实时优化

乙烯装置蒸汽管网系统结构复杂,用汽设备多,模型参数复杂多变,其能量配置多依赖经验给出。针对运行过程中管网模型参数的变化,利用支持向量机建立了关键设备的透平蒸汽流量软测量模型,从而为蒸汽管网优化问题提供准确的非线性模型基础。根据物料平衡、能量守恒和产品质量要求建立了能耗视角下的蒸汽管网系统模型,该模型本质上属于混合整数非线性规划问题(MINLP)。采用自适应混合编码差分进化算法(AMCDE)对模型进行求解。最后以某石化厂蒸汽管网系统为研究实例进行仿真,得到了令人满意的优化结果。     

管内检测机器人在城镇供水管网评估中的应用

面对供水管网密集度高、体量大、管龄长等特征，同时因地下管网的复杂性使得供水管网的改造和维修带来巨大挑战，越来越多的管道在超龄和受损状态下运行，给城市安全带来隐患。以往的供水管线评估模型多使用单纯的爆管事故统计数据来评价管道事故，而统计量的限制不足以用来对管网进行全面风险评估。近年来，供水管道带压带流内检测技术愈趋成熟，而基于此检测方法的管道运行状态评估方法尚未统一。文章在采用管道内检测机器人对上海市中心城区的老旧、隐患管网进行内窥检测的基础上，借鉴排水管道评估的方法，以管道内实际的可视化检测成果半定量风险评价方法分析管段缺陷，提出了针对城镇供水管网中某一特定管段运行状态评估、量化管道风险的方法，对管道风险进行预判和控制，并对某一管段进行了实例评估。文章提出的供水管道运行状态的半精确评估方法有助于供水企业准确掌握供水管网运行状态，一定条件下可推广应用，未来还可借助其他检测手段对评估结果进行交叉验证和多数据融合分析，同时可建立供水管道动态风险评估模型，以实现安全风险的实时预警。     

供水管网调度系统信息化建设研究

对供水管网集成化的数据采集与监控系统,水力模型和优化调度3个系统的基本功能进行了分析论述,在此基础上,提出了供水管网调度系统信息化建设的整体解决方案,编制了供水调度系统管理软件,软件由数据模块、决策模块、输出模块组成,实现了供水管网的调度系统的自动化控制。该软件已成功地应用于上海、南京等地的城市供水管网系统。     

基于Pipesim的油田注水系统模拟

针对油田注水管网系统在不同含水期需要对注水量进行调整的问题,基于管线、注水井、注水站的空间位置和油田管网拓扑关系,利用Pipesim稳态模拟软件,建立包含管网设施和参数的油田注水管网系统数学模型。通过对油田注水系统的运行参数和方案的模拟,得出各节点(包含注水井、注水站及中间各节点)的压力和流量,并与现场实际生产数据进行了对比。结果表明:利用Pipesim建立的管网模型正确,各处压力、流量精度均满足工程实际要求。