SWMM对象模型

图1-1  典型的城市排水系统图（来自EPA）

上图描绘了典型的城市排水系统所包含的要素。SWMM将该系统进行概化为几个主要环境体之间的一系列水流和物质流。这些环境体包括如下：

• 大气环境体产生降水并将污染物沉积到陆地表面环境体
• 陆地表面环境体以雨或雪的形式接收来自大气环境体的降水。它再以三种形式输出：1）蒸发回到大气环境体；2）渗透到下一层地表环境体；3）流动过程中表面径流和污染物流（传输环境体）
• 下一层地表环境体接收来自陆地表面环境体的下渗，并将一部分下渗水量形成地下水，也作为传输环境体的一部分进行传输
• 传输环境体包含一个网络，其包括通道、管道、泵和流量调节设施等要素以及存储和处理单元，用于将水输送到排水口或处理设施。传输环境体的入流可能来自地表径流，地下水，生活用水或用户定义的时间序列水流。

注：在一个系统模型里面，不是所有环境体都是需要具备的。例如：一个系统模型中的传输环境体，只使用预定义的水位线和污染物作为输入进行模拟。如上图所示，SWMM可用于模拟雨水收集系统的任何组合，包括独立和组合生活下水道系统，以及自然集水区和河道系统。

图1-2显示了SWMM如何使用一组标准建模对象，定义和概化图1-1中描述的实际系统的物理元素。用于模拟降雨/径流过程的主要对象是雨量站（Rain Gages）和子汇水面（Subcatchment）。 融雪过程（snowmelt）使用放置在子汇水面上的雪盖物体（Snow Pack）建模，而位于子汇水面下的含水层（Aquifer）物体用于模拟地下水流。排水系统的输送部分用节点和链路网络建模。节点是表示简单连接点，分流器，存储单元或排放口的点。链路通过导管（管道和通道），泵或流量调节设施（孔口，堰或出口）将节点彼此连接。土地利用和污染物对象用于描述水质。最后，包含曲线，时间序列，时间模式和控制规则的一组数据对象用于表征SWMM模型中各种物理对象的流入和操作行为。表1-2提供了SWMM中使用的各种对象的摘要。在本手册的整个过程中将更详细地描述它们的属性和功能。

图1-2 暴雨排水系统对象概化图（来自EPA）

表1-2 SWMM模型对象表

类型	对象名称	描述
水文对象	雨量站	降水来源，可用于一个或多个子流域
	子汇水面	接收雨量站降水，并进行产流，作为排水系统或者另一个子汇水面径流输入节点的地块
	含水层	地下区域，从其上方的子汇水面接收下渗，并与输送系统节点交换地下水流。
	雪盖	累积积雪覆盖子汇水面
	单位线	响应函数，用于描述单位瞬时降雨量随时间产生的下水道入流/下渗量（RDII）
水力对象	连接点	输送系统中的一个点，其中导管以可忽略的存储容积彼此连接（例如，检修孔，管接头或流接头）。
	出口	输送系统的终点，其中水被排放到具有已知水面高度的接收器（例如接收流或处理设备）。
	分流设施	输送系统中的一个点，将入流根据已知关系分成两个出流管道。
	蓄水单元	池塘，湖泊，蓄水池等提供蓄水的设施。
	管道	将水从一个输送系统节点输送到另一个输送系统节点的通道或管道。
	水泵	一种提升水头水头的装置。
	水流调节器	用于引导和调节输送系统的两个节点之间的水流的堰，孔口或出口。
水质对象	污染物	可以积聚并从地表上洗掉或直接引入输送系统的污染体
	土地利用	用于表征描述污染物累积和冲洗的功能的分类
控制手段	低影响开发（LID）控制	低影响开发控制，例如生物滞留细胞，多孔路面或营养洼地，用于通过增强的渗透来减少地表径流。
	控制功能	用户定义的功能，描述在输送系统节点如何根据某些变量（如浓度，流速，水深等）减少污染物浓度。
数据对象	曲线	表格函数，其定义两个量之间的关系（例如，泵的流速和液压头，存储节点的表面积和深度等）。
	时间序列	数量随时间变化的序列数据（例如，降雨量，排水口表面高度等）。
	时间模式	在一段时间内重复的一组因子（例如，昼夜小时模式，每周每日模式等）。
	控制规则	IF-THEN-ELSE等语句确定何时采取特定控制动作（例如，当给定节点处的流动深度高于或低于特定值时打开或关闭泵）。