水文水动力模型在城市内涝、城市排水、海绵城市规划设计中深度应用

 随着计算机的广泛应用和各类模型软件的发展，将排水系统模型作为城市洪灾评价与防治的技术手段已经成为防洪防灾的重要技术途径。本次培训将聚焦于综合利用GIS及CAD等工具高效地进行大规模城市排水系统水力模型的建立，利用SWMM实现排水系统水力模拟。讲解SWMM深度应用方法，包括在水质模拟、线控制功能、水质处理功能等。在讲解过程中会以案例的形式演示与其他软件（如AutoCAD、ArcGIS、MS Office）进行数据交换与协作的方法，以便学员在今后的工作中更加高效的进行多种软件之间的协同工作，以提高建模效率并拓展排水模型的使用广度。

本次免费提供的慧天[HTWATER]软件。慧天排水数字化分析平台针对城市排水系统基础设施数据管理的需求，以及水文、水力及水质模拟对数据的需求，实现了以数据库方式对相应数据的存储。可以对分流制排水系统及合流制排水系统进行地表水文、管网水力、水质过程的模拟计算。可以对城市低影响开发措施的水文、水力、水质过程进行模拟计算。可以实现城市内涝一维二维耦合模拟计算，给出地面内涝水体的淹没深度、流动方向、流动速度点模拟结果。完全兼容SWMM模型格式，可以在本平台模型与SWMM模型之间实现转换。本平台模型数据及模拟结果以主流GIS数据库格式保存，可以利用ArcGIS、MS office等常用软件进行查看、编辑、制图，使用户可以更加灵活的对模型数据及结果数据进行扩展应用。

本次着重讲解利用慧天[HTWATER]软件进行城市内涝水文水动力耦合模拟及海绵城市关键控制指标计算方法。通过城市内涝模拟方法的应用获得指定降雨强度下城市内涝的水文水力计算结果，直观展示淹没深度、淹没进程、敏感地带水深变化等关键信息，为城市内涝防治规划提供有力的数据支撑。同时，慧天[HTWATER]软件还具有海绵城市关键控制指标的一键分析功能，可以在水力水质模拟结束后一键获得整体、单个汇水子面积的年径流总量控制率及污染物削减率的结果，极大提高海绵城市关键控制指标的计算效率。

通过本次，目标是掌握GIS、CAD数据为基础进行城市排水系统水力建模方法，能够完成复杂城市排水系统模型的建立。同时掌握水力模拟在排水防涝、海绵城市设计等工程实践领域的应用方法。了解城市内涝一维二维耦合水力计算原理，利用软件工具实现城市内涝模拟。

第一部分：CAD、GIS在水力建模过程中的应用

1.1复杂城市排水管网系统快速建模：通过标准化的步骤，利用CAD数据、GIS数据建立SWMM模型。在建模的不同阶段发挥不同软件的优势，实现高效的数据处理、准确的参数赋值、模型的快速建立。在不增加成本的情况下，利用常用的软件实现水力模型的建立。

1.2管网水力性能专题图制作：利用SWMM模型计算结果，结合GIS丰富的渲染及制图能力，制作排水系统性能评价专题图。典型专题图包括：节点溢流色阶图、管段流速色阶图、管段应对重现期色阶图。直观展示排水系统问题所在以及规划方案实施效果

第二部分：SWMM模型深度应用

2.1 SWMM动态控制功能：通过控制功能，可以在模拟进行过程中，通过条件判断，对水泵、管道、孔口、堰以及放空管进行控制。

2.2 SWMM水质模拟功能：实现地面污染物积累及雨天冲刷过程的模拟获得管网不同位置污染物浓度随时间变化的计算结果。

2.3 SWMM水质处理功能：利用节点的treatment属性将节点作为水处理构筑物实现水质处理功能。

第三部分：城市内涝一维二维耦合模拟

3.1城市内涝一维二维耦合模拟：利用慧天排水数字化分析平台实现城市内涝一维二维耦合模拟计算，给出地面内涝水体的淹没深度、流动方向、流动速度点模拟结果。

3.2内涝淹没深度专题图制作：通过城市内涝一维二维耦合模拟结果，对城市内涝情况进行分析，可将分析成功制作为城市内涝淹没深度专题图。

3.3内涝模拟结果统计分析：可对指定地块进行淹没深度统计分析，获得不同地块淹没深度的最大值、最小值、平均值、淹没总面积等数据的统计结果，支持自定义淹没深度面积统计。

3.4淹没深度-时间变化曲线:可对淹没区域的淹没深度-时间变化曲线进行绘制。

第四部分：海绵城市关键控制指标计算

4.1面向海绵城市建模:建立面向海绵城市的水文、水动力模型，依据水量守恒原则计算地块的年径流控制率、污染物削减率。

4.2年径流总量控制率计算:可一键获得模型整体及单个汇水子面积的年径流总量控制率计算结果。

4.3污染物削减率计算:可一键获得模型整体及单个汇水子面积的污染物削减率计算结果。

第五部分：SWMM二次开发基础

5.1SWMM动态链接库接口函数的调用:编译SWMM源代码生成动态链接库文件，介绍接口函数功能及调用方式。现场编程实现模拟功能。

5.2SWMM二进制模拟结果文件结构解析:解析out文件实现对于模拟结果都灵活提取。现场编程实现out文件中指定结果提取功能。