水力和水文软件介绍

1. WaterGEMS ® CONNECT Edition 供水管网水力模型软件

WaterGEMS 是一款适用于给水系统的水力建模应用软件，提供用于地理信息模型构建、优化和资产管理的数据可互用的工具。从消防流量、污染物浓度分析到能源消耗和投资成本管理，WaterGEMS 为工程人员提供易于使用的环境，用于分析、设计和优化给水系统。WaterGEMS 将水力模型与 CONNECT 项目关联，充分利用 BentleyCONNECT服务。

  出色的数据互用性  

WaterGEMS 用户可在访问单一共享的项目数据源的同时，尽享 CAD 、 GIS和独立平台带来的强大而多样化的功能。借助 WaterGEMS ，水务公司和相关的咨询单位可选择在四种具有数据互用性的平台中建模：

    ●    易于使用和访问且性能强大的 Windows 独立平台

    ●    用于 GIS 集成、专题制图和发布的 ArcGIS 平台

    ●    用于桥梁地理信息规划和工程设计环境的 MicroStation ®

    ●    用于进行 CAD 布局和制图的 AutoCAD

  简化的建模过程  

工程师可以充分利用地理信息数据、 CAD 工程图、数据库以及电子表格来简化模型构建过程。WaterGEMS 提供了同步的数据库连接、地理信息链接和高级模型构建模块，与几乎所有数字数据格式相关联。

WaterGEMS 包括 LoadBuilder 和 TRex 模块，可帮助工程师根据 Shapefile 、地理数据库、各种类型的数字立面图模型 (DEM) ，甚至 CAD 图纸中的地理信息数据分配需水量和节点立面图。这些模块可帮助工程师避免潜在的手动输入错误。

WaterGEMS 还提供了工程图和连接性评估工具，以确保成功建立水力相关模型。Skelebrator ® 可在自动简化管网系统的同时，使水力系统保持平衡，以有效利用各种建模应用程序。

▲  WaterGEMS 不仅可在独立平台中运行，也可在 ArcGIS 、 AutoCAD 和 MicroStation中运行

  优化的模型校准、设计和操作  

WaterGEMS 提供一流的遗传算法优化引擎，可进行自动校准、设计和改造以及水泵运行。

Darwin ® Calibrator 可评估数以百万计的可能解决方案，帮助用户迅速找到与实测流量、压力和开 / 关状态最匹配的校准假设。这样，用户便能够根据真实准确的水力模拟作出可靠的决策。

借助 WaterGEMS 的 SCADAConnect ® 模块，建模师可自动获取监督控制和数据采集 (SCADA) 数据，创建实时系统模拟器，准确表示当前系统状态，还可以将 WaterGEMS 模型结果发布到水务公司现有的 SCADA 控制室屏幕上，以便预测操作状态和潜在问题。

Darwin Designer 可根据可用预算、建筑成本以及压力和速度限制，自动发现具有最大优势和最低成本的设计和修缮策略。

工程师还可以分析能耗，以确定最节能的水泵调度策略。Darwin Scheduler可根据压力、速度、水泵启动和水罐液位限制优化恒速泵和变速泵的运行和水罐储存，以尽量减少能源使用及能源成本。可整合各个泵站的能源成本，加入复杂的价格表以及非模型相关能源成本，对运行方案执行净现值分析。

2.SewerGEMS ® CONNECT Edition 城市排水系统建模软件

从城市污水规划和溢流改造分析，到经过优化的最佳管理实践和设计， SewerGEMS 可为工程师提供方便易用的环境，以使用内置的水力和水文功能以及各种潮湿天气的校准方法来分析、设计和运营污水及雨污合流系统。SewerGEMS 将水力模型与 CONNECT 项目关联，充分利用 Bentley CONNECT 服务。这样，所有团队成员可轻松共享模型访问权。

  出色的数据互用性  

借助 SewerGEMS ，公用事业公司和咨询公司可在访问单一共享的项目数据源时，选择在四种平台中建模。这些平台包括：

●   易于使用、易于访问且具有较高性能的 Windows 独立平台          

●   用于 GIS 集成、专题制图和发布的 ArcGIS 平台          

●   用于桥梁地理信息规划和工程设计环境的 MicroStation 平台          

●   便于进行 CAD 布局和制图的 AutoCAD          

     建模团队可以充分利用不同部门工程师的技能，工程师则可以选择自己熟悉的环境轻松学会操作，并可在多个平台中呈现可视化结果。

  简化的建模过程  

工程师可以充分利用地理信息数据、 CAD 工程图、 SCADA 数据、数据库以及电子表格来简化模型构建过程。SewerGEMS 提供了同步的数据库连接、地理信息链接和高级模型构建模块，与几乎所有数据格式相关联。SewerGEMS 还提供了工程图和连接性评估功能，以确保成功建立水力模型。

  污水和雨水系统负荷分配与估算  

SewerGEMS 中包含的 LoadBuilder 模块可帮助建模师根据大量基于 GIS 的资源（如客户用水计费数据，区域范围的流量测量，或者，含已知污染或土地使用的多边形）分配污水载荷。污水载荷还可以用作用户定义的水位图、基于模式的载荷以及单位载荷。工程师可以访问和自定义综合单位（干燥天气）载荷工程库，其中包含大量以污染、区域、计数和排放量为基础的典型单位载荷。

SewerGEMS 还支持用户输入和保存无数流量模式，以便对一天内的流量变化进行精确建模。此外，工程师还可以加载水文模型计算径流量，降雨数据即可以使用内置的降雨分布信息也可以使用用户自定义降雨事件。

径流流量的建模和校准可选用多种水文方法，包括 RTK 、 SCS 、修正合理化公式法、 EPA-SWMM 或用户定义的通用单位水文过程线。用户还可以基于属性连接加载模型。

▲  SewerGEMS 可于 MicroStation 、 AutoCAD 、 ArcGIS 中运行，也可作为独立应用程序使用

  轻松模型管理与方案  

使用 SewerGEMS 的方案管理中心，用户能够在一个文件内配置、 

评估、查看和比较任意数量的方案。工程师可以对设计、可行性、污

水载荷以及管网拓扑策略等多个方面进行评估，以便提供更好的决策支持。

  高级分析  

SewerGEMS 可以为低影响开发控制措施在拦蓄径流进入排放系统之前对径流的影响建模。利用 SewerGEMS ，用户还可以建立硫化氢形成的模型，了解如何降低因 H2S 形成而导致的管道损坏的风险，防止气味投诉并改善工作人员的安全。

  多个求解器  

根据分析的系统类型，建模师可以在多个求解器之间轻松切换：

            ●   要求解 Saint Venant 方程式，用户可以选择基于 SWMM 的 SewerGEMS 显性EPA 求解器或隐性动态波引擎。这两个动态引擎负责结构内的蓄水影响，并在发生溢流时对其进行量化。

            ●   凸起 / 渐变流量求解器利用路由方法确定重力污水流和渐变流量（回水分析），以便在流量已知后确定水力参数。

            ●  对于推理 / 渐变流量求解器，使用推理方法计算雨水排放系统的峰值流量。使用此求解器分析峰值流量条件，或自动设计雨水排放。

3.FLOOD ™ 洪灾风险评估及灾后恢复的全面的洪水建模软件

洪灾风险管理对于提高城市和建筑物密集区的抗洪能力至关重要。在气候变化背景下，人口的不断增长和城市化的快速发展提高了对综合洪水风险管理的需求，以尽量减少洪水对人类安全、经济和环境的影响。

通过准确模拟极端降雨事件、水坝或堤坝破裂、冰雪快速融化、沿海风暴和海啸， OpenFlows FLOOD 可以帮助提供最佳基础设施设计和结构自适应的解决方案，以及帮助制定应急规划和绿色环保计划。借助完整的多尺度 1D/2D 耦合方法，该软件还可用于建立洪水早期预警系统（ FEWS ）。

  城市洪涝  

城市洪涝可能由当地降雨过多、河流防御设施漫溢和 / 或排水系统排水能力不足导致，这会威胁人身安全、破坏财产和基础设施并干扰城市服务。OpenFlows FLOOD 可以详细模拟城市洪涝过程，帮助发现影响雨水排放设施功能的障碍和问题。OpenFlows FLOOD 方案管理功能可以指导专业洪水建模人员制定有效解决方案，以提高城市排水系统的抗灾能力，并确定所实施的各项缓解措施的优先级，例如低影响度开发（ LID ）和绿色环保计划。

  河流洪水  

河流洪水会导致建筑物密集区内的财产、基础设施和农业生产受损、基础设施运营（铁路、公路）中断以及大型工业设施事故（例如石油或有害物质泄漏）。

借助 OpenFlows FLOOD 可以生成与河畔运输、河流防御能力和大规模土地利用变化等问题相关的洪水、洪灾风险及灾害图，因此可有效支持解决河流洪水问题。该软件可以帮助在气候变化背景下了解、评估和优化水库运行情况，设计和改善应急方案，以及制定灾后恢复土地利用策略。

▲  用于评估洪灾风险的 OpenFlows FLOOD 的屏幕截图

  流域洪水风险图  

对于流域洪水风险管理计划的制定与应用，必须首先绘制泛洪地区和洪水风险图，这样才有可能实施指令。OpenFlows FLOOD 软件具有集成建模功能，用于评估洪水特征和相关洪泛地区灾损风险。

通过 OpenFLows FLOOD 建立洪水淹没模型，可以模拟极端降雨事件、溃堤、溃坝等造成的流域洪水，确定洪水特征。同时 OpenFLows FLOOD 内置集成了洪水风险图绘制功能，集洪水淹没范围和各洪水淹没要素（淹没水深、淹没历时、洪水流速、前锋到达时间等）等级区域内社会经济指标进行统计分析，生成量化的危险地区示意图和风险图。

▲  洪水风险图 - 洪水灾害

▲  在线动态洪水风险图

  沿海洪灾  

沿海地区在遭遇高潮或风暴潮时，会由于城市排水能力不足、上游河道水流快或者海啸而遭受沿海洪灾，低洼地区的财产和沿海防御设施等基础设施也进而遭到破坏。

OpenFlows FLOOD 可动态模拟大量与沿海洪灾相关的复杂过程，以评估洪灾范围，其中包括源自海啸波的洪灾范围。该软件可提供用于量化和改进风暴潮和海啸保护方案的准确的解决方案。

4.OpenFlows WaterSight 智能供水网络的数字孪生技术

OpenFlows WaterSight 将 SCADA、GIS、水力建模和客户信息结合到一个单一的、可互操作的仪表板中。访问来自各种企业来源的基于云的洞察力，可以在整个公用事业范围内查看关键系统和单个资产性能信息的检测，从而实现更高效的运营和维护规划决策。

操作员不再受传感器数量和精度的限制。您可以轻松监控系统中每个点的流量、压力和水质状况。借助 OpenFlows WaterSight，可以使用活水审计计算来评估和减少无收益水。利用对每个泵和罐的实时分析来提高能效，并在性能超出服务阈值时发出警报。

OpenFlows WaterSight 支持计算系统内每项资产的当前、历史和预测性能。用户可以自信地与利益相关者分享当前系统性能的详细图表，以及与运营和维护活动相关的行动的预期后果和改进。此外，您可以虚拟地测试和模拟紧急情况的响应措施，例如火灾、管道破裂、泵中断或其他时间紧迫的事件。

▲  管理应急响应

5.OpenFlows WaterOPS 支持实时运营决策

OpenFlows WaterOPS 是面向城市给水的实时运营和工程创新决策支持解决方案。通过将实时 SCADA 数据与校准的水力模型集成，OpenFlows WaterOPS 可以根据现有条件和预测的未来条件计算整个给水管网的实时运行情况。OpenFlows WaterOPS 助力给水公用事业部门立即更深入了解受监控位置的黑暗数据、预测未来的性能以及对事件和紧急情况做出及时响应。

当火灾、管道破损、水泵故障或其他时间关键性紧急事件需要快速决策时，操作员和运营工程师通过评估各种“假设分析”措施，可以自信地与项目参与方共享和协作。此外，该软件可以确定管网的影响以及这些事件对客户的后续影响。

▲  监控并评估管网状况

6.OpenFlows SewerOPS 支持实时运营决策

当需要及时针对各种条件下的相关事件（从正常运营到排水溢流、管网堵塞和断电）做出决策时，排水公用事业部门面临着艰难的运营挑战。他们不仅需要正确判断管网当前发生的情况，而且还必须能够准确预测将要发生的情况，同时制定应对措施以获得尽可能好的结果。

OpenFlows SewerOPS 可实时为公共事业部门工程是和运营商提供运营和工程创新决策支持，使您能够实时模拟部署以优化现有的和预测的数据收集系统性能。将水力模型结果、实时 SCADA 以及遥测数据结合在一起，就可以提供管网异常警报，包括溢流和阻塞。您可以对监控位置之间正在发生的情况进行可视化，预测未来系统性能，而不是等待 SCADA 系统向您发出报警。

借助 OpenFlows SewerOPS，运营部门可以为恶劣天气做好充分准备。当暴雨事件超出管网收集系统的能力时，通过使用集成式 Bentley OpenFlows FLOOD 模型来计算排水溢流程度，做好万全准备。

OpenFlows SewerOPS 要求要使用在 OpenFlows SewerGEMS、OpenFlows SewerCAD 或 EPA SWMM 之上构建的现有水力模型。分析二维地表漫流则要求使用在 Bentley OpenFlows FLOOD 之上构建的二维水利模型。

▲ 分析雨污混合系统溢流

7.HAMMER 水锤和瞬态分析软件

每次运行泵或阀门的时候，您的给水管网或污水系统都面临潜在危险的瞬态。如果未经检查，瞬态可能会给您的管道、设备、操作员和客户带来灾难性的后果。

HAMMER 拥有严密计算的引擎和易于操作的界面，得到世界各地的水务部门、市政当局和工程公司的信赖，可以高效识别、管理和降低与瞬态相关的风险。

使用 HAMMER 建模工具，识别需要加以重点保护的部分，同时支持正确的系统设计：

• 着眼于减轻喘振，而不是建模的过程：

简化模型的建立和管理，您可以快速开启建模过程并有效管理，让您可以专注于开发控制与限制液压瞬态的优选策略。

• 精确模拟瞬态提高决策质量：

减少因使用类似保护装置和转动设备的行为而带来的风险。粗略的瞬态估计可能会付出惨重代价。HAMMER 帮助您精确模拟各种浪涌保护设备和转动设备（水泵和发电机） 会造成的影响。

• 利用现有的 CAD 和 GIS 数据提高设计效率，强化工作人员所信赖的系统或模型。

▲   分析瞬态

8.WaterCAD 给水建模和分析软件

全球的公用事业部门和工程公司将 WaterCAD 视为服务于他们基础设施项目的可靠的决策支持工具。有效地设计新的水处理系统、管理现有的水网络，降低业务中断风险并减少能耗。WaterCAD 简单易用，可帮您成功地计划、设计并运行给水系统：

• 增强选取适当服务级别的能力。

• 不间断地供应清洁的饮用水。

• 交付节约资金的高质量的设计成果。

WaterCAD 帮您提升设计效率，通过：

• 简化的建模过程:

  充分利用并导入几乎全部外部数据格式来准确简化模型、轻松分配需水量并且自动提取地形、分配节点。

• 有组织的方案评估:

评估并比较任意数量的实物、设计、需水量、网络拓补以及运营方案。

• CAD 数据互用性：

通过 MicroStation 或 AutoCAD 使用 WaterCAD，利用 CAD 工具和快捷方式，在熟悉的平台上进行建模。您也可以将 WaterCAD 当做单独应用程序来使用，获取附加灵活性。

WaterCAD 是 WaterGEMS 的子集。也可以使用 WaterGEMS 从 ArcGIS 运行您的模型的优化模块（包括校准、设计、水泵调度优化、管道评估、SCADA 集成和管网简化）。

▲   分析管道和阀门临界值

9.SewerCAD 污水系统设计与分析的建模软件

这条管道的大小和深度该是多少？我们是否有足够的能力服务这些客户？这些便是 SewerCAD 帮助您解决的典型问题。

SewerCAD 是污水系统设计和修缮的理想工具，可以为您提供丰富的易于操作而强大的建模工具，让您高效搭建和准备污水管道系统模型，帮助您更加明智地进行资本改善投资。

SewerCAD 为世界各地成千上万的公用事业和咨询公司提供工具，高效提高设计质量：

• 自动设计和修缮：

SewerCAD’ 拥有基于约束的重力管道和结构设计功能，该功能针对于污水系统，可以向您自信地推荐具有性价比且满足设计限制的管道大小和管内底标高。

• 提高设计效率：

SewerCAD’ 能够在 MicroStation 或 AutoCAD 中运行，让您在熟悉的平台上进行建模，充分利用 CAD 环境和工具（如高级布局和绘图功能）。

• 提高决策能力 :

做出正确的污水系统决策需要综合考虑多个工程设计方案，这将通过 SewerCAD’ 的 what-if scenario management 得以实现。

SewerCAD 是  SewerGEMS的一个子集。

▲   模拟重力与压力水力学

10.StormCAD 雨水排放系统分析和设计软件

在充满挑战的时代，基础设施项目面临着紧张的预算。StormCAD 可帮助您尽可能地提高在雨水排放系统开发项目上的有效性。该软件为公路和场地设计师、雨水排放总规划师和土地开发人员提供高级工具，使其以较少的资本投资有效地交付高质量的设计。

StormCAD 提供从降雨到泄水排放的雨水排放系统设计和分析的完整方法：

• 轻松完成雨水排放系统设计：

自动设计重力管道和结构。输入设计限制，使得 StormCAD 可自动确定具有性价比的管道尺寸和管内底标高，同时缩小管道井盖以避免不必要的深沟挖掘。

• 简化模型构建和管理：

可以利用和导入几乎任何外部数据结构，快速启动建模。然后，使用各种数据输入和模型编辑工具有效操作模型数据，简化和缩短建模流程。

• 提高设计效率：

由于 StormCAD’ 能够从 MicroStation 或 AutoCAD 内部运行，您可以在更为熟悉的平台上进行建模并使用 CAD 环境和工具（如卓越的布局、制图功能）。您也可以选择在 StormCAD’ 独立界面中对雨水排水系统进行建模。

StormCAD 是  CivilStorm 和 SewerGEMS 的子集。

▲   分配和估计雨水负荷

11.CivilStorm 综合雨水建模与分析软件

雨水系统建模相当复杂，面对的难题包括水流阻塞、逆转、管道超载等。CivilStorm 是一套可以满足您对雨水系统建模全部需求的解决方案：

• 检测系统瓶颈，提高容量并限制雨水溢流，让您能够遵守雨水系统相关规范

• 通过优化网络设计和对整套系统制定总规划，极大限度地降低对基础设施的资本投资。

CivilStorm 对雨水系统进行各个方面的分析：降雨量、径流量、入水口雨水采集和旁路、重力和压力管道、池塘、出水口结构、明渠、涵洞等等。该软件可以为您提供：

• 综合性雨水建模：

分析水渠和封闭式管网的压力和自由表面流状况；对各种尾水状况的池塘出水口进行复杂建模；还可以在设计中使用堤堰、节流孔、涵洞、溢水口和进水箱模型。

• 轻松设计：

CivilStorm 为您推荐符合设计限制且具有性价比的管道尺寸和管内底标高。它可以引导您完成复杂的池塘和出口设计流程，简化复杂的涵洞水力系统。

• 简化模型建设和管理：

可以利用和导入几乎任何外部数据结构，快速启动建模。然后使用批量数据输入和模型编辑工具，简化、缩短建模过程，从而高效地操纵模型数据。

CivilStorm 是 StormCAD 的超集，是SewerGEMS的子集。

▲   使用多个解算器模拟水力

12.PondPack 滞洪池分析和设计软件

从基本的现场设计到复杂的排水研究，您可以有效地对城乡流域的降雨径流建模，用于调蓄设备、出口结构和渠道的设计。直观且易于操作的界面简化了滞洪池的设计，强大的计算引擎为您处理相互关联的池塘建模的复杂问题。

拥有 PondPack，您可以两全其美：

• 提高设计效率

• 交付高品质的水池设计项目。

增强工作流效率，通过以下方法简化您下一个雨水系统项目的计划、设计和建造过程：

• 简单的分布式池塘和出风口设计：

轻松地管理在池塘设计从无到定稿的过程中所需要的各步骤顺序。PondPack 中的 PondMaker 引导您穿过池塘设计步骤的迷宫，为您提供分布式流程，并持续提供有关设计进展的反馈。

• 简化的模型建设和管理：

利用和导入几乎所有外部数据格式，快速启动建模。然后您可以使用大量数据输入和模型编辑工具，简化、缩短建模的过程，从而高效地操纵模型数据。

• 提高对现实情况的了解：

搭建复杂的池塘场景模型时充满自信，包括在相互关联的池塘里模拟潮汐和废水的影响。

PondPack 是 CivilStorm and 和SewerGEMS的一个子集。

▲   降雨与径流建模

13.CulvertMaster 涵洞水压分析和设计软件

您可以高效分析现有的涵洞并设计新的涵洞，从形状和尺寸各异的简单的桶形交叉口到复杂的路堤交叉带，分析尾水特殊考量和考虑到流域数据、涵洞特点，甚至是堰的几何位置的道路漫顶。

CulvertMaster 可以简化复杂的涵洞水力设计，为您呈现您需要的结果，在您的项目上实现投资回报。

已通过 FEMA 认证的 CulvertMaster 是轻松解决涵洞水力问题的高效工具。CulvertMaster 非常灵活、快速、自带报告、无压力，以您输入的现有数据为基础，同时为您提供您不可或缺的：

• 快速：快速提交坚固的、自带报告的涵洞设计。CulvertMaster 以您输入的现有数据为基础，为您提供例如上游源头深度、排放或涵洞尺寸等未知设计变量。

• 简便：从简单、单一的涵洞断面到复杂的道路漫溢情况下的多桶形涵洞，CulvertMaster 可以帮助您轻松评估现有涵洞，并比较大量设计方案。

• 可靠：使用内置的 FHWA HDS-5 方法， SCS 与推理水文和强大的变流水力技术，让您交付的涵洞设计可以经得起时间的考验。

建立完善的雨水系统模型，请考虑 CivilStorm。

▲   设计和分析涵洞

14.FlowMaster 水力计算工具软件

在电子表格中进行水力计算是一个容易出错的过程。从管道和明渠到落底式进水口和堤堰，FlowMaster 可帮助您对几十种类型的元素进行水力计算：

• 解决任何未知属性

• 设计用于任何所需特性

• 实时制作详细的报告和流量关系曲线

FlowMaster 可提高设计设计效率，实现项目成本节省。

FlowMaster 的界面简单至足以充当您使用过的简便（却又十分强大的）模型，只需几分钟就可以解决实际问题。

• 压力管设计

通过插入已知信息并自动解决管道长度、开始和停止高程与压力、排放量、直径和粗糙度执行快速检查或设计。

• 进水口和排水沟水力元素

使用基于 FHWA 水力工程通告第 12 份和第 22 份文件的计算方法设计并分析篦子、路缘、沟渠、缝隙和组合入水口。

• 明渠水力元素

设计并分析任何形状的渠道、沟渠和自由表面管道（包括圆形、箱形、椭圆形、抛物线形和不规则渠道）。

• 堤堰和节流孔建模

参照以下类型的排水量、堤堰系数、堰顶、头水、尾水高程调整堤堰大小：矩形、V 型缺口、梯形、宽顶堰或自定义尺寸。