SWMM模型概念

SWMM模型概念
阳光、空气、水
留给子孙后代最宝贵的财富不是金钱，而是洁净的水、土壤、空气…… SWMM将排水系统概化为一系列智能模型的水和物质在数个大的环境组成部分之间的活动。

这些组成部分和SWMM包括的对象包括：
大气部分，从中雨水降落、污染物质沉淀到地表部分。

SWMM用Rain Gage对象代表进入系统的降雨。

地表部分，由一个或多个Subcatchment对象表示。

接受来大气部分的降水（雨或雪），通过渗透将出流传给地下水部分，同时将地表径流和污染物输给传输部分。

地下水部分接受来自地表部分的入渗并把部分入流传给传输部分。

这部分用Aquifer含水层模拟。

传输部分包括由渠道管道泵站径流电力模型调节器组成的管网和将水送到出水口或污水处理厂的蓄水/处理单元。

这部分的入流来自地表径流、壤中流、旱季时的污水或用户定义的水文过程。

由Node和Link对象表示。

SWMM模型中不必出现所有的组成部分。

如，单独进行传输部分的模拟时，可以用预先定义的水文过程作为输入即可。

1.可视对象
可视对象可如下图描述的来组织以表示洪水排水系统。

这些对象可以在SWMM工作空间的图上显示。

点击对象名称可以看到相应的描述。

雨量站
雨量站为研究区域内一个或多个子汇水区域提供降水资料。

降水资料可以是用户定义的时间序列也可以来自外部文件。

除标准的用户自定义格式，还支持多个目前常用的降水资料格式。

雨量站输入的主要特征值包括：
降雨资料类型（如，强度，体积，或累颊瑰积）
记录时段长（如，1h，15min等）
降雨资料来源（输入时间序列，或获取外部文件）
降雨资料源文件名
子汇水区域
子汇水区域指由于地形和排水系统的各要素作用使得区域内地表径流同一点汇集的水文分块。

用户要对研究区域中子汇水区域个数的合理划分以及每个子汇水区域出水口的确定负责。

出水口所在位置可以是排水系统的节点也可以是其它子汇水区域。

子汇水区域可分为透水区域和不透水区域。

透水区域的地表径流可渗透上层土壤，但不可以流经不透水区域。

不透水区域再分为两个子单元：一类包含洼地蓄水另一类则不包括。

一个子单元的径流可以流到子汇水区域内另一个子单元，或者两个子单元的径流都排到子汇水区域的出水口。

透水区域降雨向土壤不饱和带的入渗可用三种模式描述：
Horton入渗
Green-Ampt入渗
智能模型SCS C-N入渗
模拟子汇水区域的降水如雪的积蓄、再分布及融化时，必须指定雪捆绑对象。

模拟子汇水区域下含水层与排水系统节点间的壤中流时，必须对子汇水区域赋予地下水参数值。

污染物的构建与冲刷需与子汇水区域的土地利用相衔接。

子汇水区域主要输入参数包括：
指定雨量站
出水口节点或子汇水区域
指定土地利用
相应土地面积
不透水面积比率
坡度
坡面流特征宽度
科普模型透水不透水区域坡面流的满宁系数n
透水不透水区域洼蓄量
不透水区域中无洼蓄子单元的面积比
节点
节点是输送系统中各链接相接的点。

可运用的节点有以下几种类型：
节点也可以是外部入流进入排水系统的地方或污染物通过处理会转移的地方。

连接点
连接点是排水系统中连接交接的节点。

从物理意义上讲，它们可以代表明渠的合流出，污水系统中的人工井，或者管道连接接头。

外部入流可以从连接点进入系统。

当相连的水道满负荷节点处可能会产生部分压力，或者要么从系统损失掉或者暂时积蓄在地表其后再排回连接点。

连接点的主要输入参数为：
内底标高
距地表高度
受淹时积水面积（可选）
外部入流资料（可选）
出水口
出水口是排水系统的最终节点，用于定义动力波径流模式时的下游边界。

对于其它水流形态则视为连接点。

一个出水口只能与一根链接相连。

出水口的边界条件可用下列任一种分段关系表示：
相连水道的临界水深或正常水深
固定的分段高程
波浪分段以列表形式表示日逐时浪高
用户自定义的随时间变化的水深序列
出水口主要输入参数包括：
内底标高
边界条件类型及分段形式描述
是否存在挡水闸以阻止出水口回水
截流建筑物
智能模型R>截流建筑物是指排水系统内的某一节点以固定的模式阻止水流进入特定水道。

在其排水侧可以存在不超过两个的水道链接。

只有在运动波模式下才视为可用的，动力波模式下视作简单的连接点。

共有四种截流建筑物，按照其对水流的作用方式定义为：
截流（截断所有超过某一固定值时的入流）
溢流（截断所有超过非分流水道过流能力的入流）
表格法（列表指定截流与总入流的关系）堰（当超过指定截流值时按线性比例截住入流）
截流建筑物的主要化工模型输入参数：
连接点参数
接受截流的链接名称
计算总截流量的方法
蓄水单元
蓄水单元是排水系统中具有一定蓄水容量的节点。

物理意义上可以代表小到集水池大到湖泊的蓄水设施。

蓄水单元的库容特性可用水深-面积函数表示。

蓄水单元的主要输入参数：
内底标高
最大蓄水深
水深-面积函数
蒸发能力
淹没时的地面积水面积（可选）
外部入流资料（可选）
链接
链接是排水系统中的传输部分，基本位于一对节点间。

链接类型包括：
水道
水道是指传输系统中将水从一个节点输送到另一个节点的管道或渠道。

其断面形状可以从一系列标准的封闭或敞开的几何图形中选择。

同时也支持不规则的自然渠道断面形状。

水道的主要输入参数：
入水口出水口节点名称
水道距入水口出水口节点底高的间隔
水道长
满宁系数n
断面形状
入口出口损失
是否存在挡水闸阻止往返流的产生
泵
泵是用来提水的链接。

泵站工作曲线描述了流量随入水口出水口节点水文条件的关系。

支持四种工作曲线。

泵站的启闭可由用户自定义的控制原则动态调控。

泵站主要输入参数：
进水口出水口节点名称
泵站工作曲线名称
初始状态启/闭
径流调节器
径流调节器是传输系统内控制或截流的建筑物或装置。

常用来：
<电厂模型BR>控制蓄水设施的排放
防止不能承受的超载
截流到处理厂或截水器
SWMM可模拟以下类型的径流调节：
闸孔
用于模拟排水系统内的出水口和截流建筑物，常为人工井门、蓄水设施或控制水闸上的孔口。

在SWMM内表示为连接两节点的链接。

闸孔可以是圆形的也可是长方形的，位于上游节点的底部或侧壁，并具有挡水口门防止回水倒灌。

闸孔可用于各种水流模式下蓄水单元的出水口。

如不是附属于蓄水单元节点，则只能应用于动力波模式下的排水管网分析。

闸孔流量取决于孔口开启的面积、出流系数及上下游水头差。

闸孔的开启度可按用户自定义的控制原则动态调控。

闸孔主要输入参数：
进水口出水口节点名称
构造（在底部或侧壁）
形状（圆形或长方形）
入口节水点底之上的高度
出流系数
堰
堰，与闸孔相似，用于排水系统中的模拟出水口和截流建筑物。

常位于人工井内，渠道的侧壁或蓄水单元内。

在SWMM内表示为连接两节点的链接，且设于上游节点上。

含有挡水口门防止回水倒灌。

可采用四种不同类型的堰，每种堰对应不同的水流计算公式，都是以开启面积、出流系数、上下游水头差为因变量：
断面上的（长方形）
侧壁上的（长方形）
V形缺口堰（三角形）
梯形堰（梯形）
堰可用于各种水流形态下的蓄水单元出水口。

如不附属于蓄水单元，则只可用于动力波模式下的排水管网。

堰顶高出入水口节点内地标高的间隔可由用户自定义的控制原则进行动态调控。

这一特征也可用于橡胶坝的模拟
堰主要输入参数：
入水口出水口节点名称
几何形状堰顶高出入水口内地标高的间隔
出流系数
出水口
出水口是用来控制蓄水单元出流量的典型设施。

常用于模拟特定的不能用泵站、闸门和堰表示的水头流量关系。

在SWMM内表示为连接两节点的链接。

一个出水口也可以拥有一个挡水闸以控制水流的唯一流向。

附属于蓄水单元的出水口在各种径流情况下必须是可运行的。

否则，只有在用动力波径流模式分析排水系统中才能使用。

用户自定义的函数或流量-水头差分表决定着出水口的水流。

出水口输入的主要参数包括：
进水口出水口节点名称
距入水口内底高度
表明其水头-流量关系的函数或表格
图标
图标是可选择的文本标签，添加到SWMM中的研究区域地图可以帮助辨识特殊的对象或区域。

标签可以在任意窗口界面中被拖动、自由地编辑，并可在地图上随意移动。