排水系统模型的组成
排水管道水力简化计算模型建立
排水管道水力简化计算模型建立随着城市化进程的加速，城市排水问题越来越受到人们的关注。
而排水管道作为城市排水系统的重要组成部分，其水力计算模型的建立对于排水工程的设计和运行至关重要。
传统的水力计算方法需要大量的手工计算和试错，工作量大、效率低、精度不高。
因此，建立一种简化计算模型是十分必要的。
基于此，本文从排水管道水力计算模型的基本原理和建模方法出发，研究了基于连通图的排水管道水力简化计算模型的建立。
一、排水管道水力计算模型基本原理在建立排水管道水力计算模型之前，先来了解一下排水管道水力计算模型的基本原理。
排水管道水力计算模型是建立在热力学定律基础上的。
这些定律包括连续性方程和能量守恒方程。
连续性方程描述了液体在管道内的流动特性，而能量守恒方程描述了液体在管道内的能量转换。
通过对两个方程的求解，可以获得管道内的液体流动参数，如速度、压力等。
二、排水管道水力计算模型建模方法1.连通图建模连通图建模是一种用图表示管道系统结构和连通关系的方法。
通过连通图可以清晰地表示出管道系统的备件、节点和运行状态，同时还能较为准确地描述管道系统的水力性能。
在连通图中，排水管道可以看作一个由节点和管道组成的有向图。
其中，节点代表了系统中的汇水点、排水点、泵站等，而管道则用有向线段表示。
为了对管道进行水力计算，需要将管道划分为不同的段，计算每段管道中的水力特性。
2.模型参数确定在管道的水力计算中，需要确定一些模型参数。
这些参数包括：管道几何参数、液体物性参数、管道摩擦系数等。
管道几何参数包括：管道长度、管道内径、横截面积等。
这些参数可以通过实际勘测或测量获得。
液体物性参数包括：液体密度、液体粘度等。
这些参数可以通过液体的化学成分来确定。
而管道摩擦系数则需要根据不同材料的管道、流速和液体物性参数来确定。
3.数值方法求解在确定模型参数之后，需要对连通图进行求解。
常用的求解方法包括迭代法、稳态方法等。
通过数值方法求解可以得到排水管道的流量、压力、速度和水头等水力参数，进而评估排水管道运行状态。
一个完整的建筑排水系统由哪几部分组成？
一个完整的建筑排水系统主要由以下几个部分组成：首先，是废水收集部分，通常一个完整的建筑排水系统主要由以下几个部分组成：首先，是废水收集部分，通常由卫生器具或生产设备的受水器等组成，这是建筑排水系统的起点。
其次，是排水管道部分，包括器具排水管、排水横支管、排水立管、排水干管和排出管等，用于将收集到的废水传输到下一步处理环节。
接着，是通气管道部分，其主要作用是维持排水管道中的气压平衡，保障排水顺畅。
此外，建筑排水系统还包括清通设备，如检查井、清扫口和地面扫除口等，主要用于疏通排水管道。
当排水不能以重力流排至室外排水管时，还需要设置抽升设备来排除内部污水，常见的抽升设备有污水泵、潜水泵、喷射泵、手摇泵及气压输水器等。
最后，为了局部处理废水，通常会设立一些污水处理构筑物。
这些部分共同构成了一个完整且高效的建筑排水系统。
溢流对城市排水系统压力的评估
溢流对城市排水系统压力的评估一、城市排水系统概述城市排水系统是城市基础设施的重要组成部分，负责收集、输送和处理城市产生的雨水和污水。
随着城市化进程的加快，城市排水系统面临着日益增长的压力，其中溢流现象尤为突出。
溢流是指在降雨或融雪等自然因素影响下，排水系统超出其设计容量，导致雨水和污水溢出进入河流、湖泊或地下水系统。
这不仅会对城市环境造成严重污染，还可能引发城市内涝、水体富营养化等一系列问题。
1.1 城市排水系统的基本组成城市排水系统通常由以下几个基本部分组成：收集系统、输送系统、处理系统和排放系统。
收集系统包括雨水口、检查井等，负责收集地表水；输送系统主要指排水管道和沟渠，将收集到的雨水和污水输送至处理设施；处理系统包括污水处理厂，对污水进行净化处理；排放系统则负责将处理后的水体安全排放到自然水体中。
1.2 溢流现象对城市排水系统的影响溢流现象对城市排水系统的影响是多方面的。
首先，溢流会导致未经处理的污水直接排放到自然水体中，增加水体污染的风险。
其次，溢流还可能引起城市内涝，影响市民的正常生活和出行安全。
此外，溢流还可能对城市基础设施造成损害，如道路、桥梁等。
二、溢流对城市排水系统压力的评估方法对溢流现象进行评估是城市排水系统管理的重要环节。
评估的目的是确定排水系统在不同降雨条件下的运行状况，以及溢流对环境和城市生活的影响程度。
评估方法通常包括以下几个步骤：2.1 数据收集与分析评估溢流对城市排水系统压力的第一步是收集相关数据，包括降雨量、排水系统的流量、水位等。
这些数据可以通过现场监测、历史记录和模型模拟等方式获得。
数据分析的目的是确定排水系统在不同降雨条件下的响应特性。
2.2 模型建立与模拟基于收集的数据，建立城市排水系统的数学模型，模拟不同降雨条件下的排水过程。
模型应能够反映排水系统的动态特性，如管道的流动阻力、检查井的溢流能力等。
通过模型模拟，可以预测在特定降雨条件下的溢流量和溢流时间。
给水排水管道系统给水排水管网模型
4.2 管网模型的拓扑特性
四，路径与回路 1，路径 在管网图中，从节点V0到Vk的一个节点与管段交替的有限非零序 列V0 E1 V1 E2… VkEk称为行走，如果行走不包含重复的节点，则 行走所经过的管段集称为路径。路径所包含的管段称为路径的长 度。 V0和Vk称为路径的起点和终点。 2，回路 在管网图中，起点和终点重合的路径称为回路。 3，基环 当环中不包括其他环时，称此环为基环。
hij Hi H j Sij qinj
式中
H
i
,
H
为管段两端点的水压高程；
j
hij为管段的水头损失；
Sij为管段摩阻；
qij为管段流量。
回路方程
即管网中每一个环中各管段的水头损失总和等于零。这里 采用水流顺时针方向的管段水头损失为正，逆时针的方向 为负。即：
( hij )L 0 L 1，2，3 ，N
管网静态信息
管段号
管网静态信息管段信息管管管节段段长点阻的、号力两管系端径数节、点管材、铺设年代等
节点信息节地点理埋坐深标
用户所需水头
管网动态信息
管段管网总供水量、各水厂供水量分配以及供水压力 管网动态信息监 控测 制点 阀信 门息 开启度
用户用水量
4.2 管网模型的拓扑特性
管网模型的拓扑特性：即管网模型中节点和管段的关 联关系，其分析方法采用数学的图论理论。
水厂1
监测点1
监测点2
水厂2
微观模型
按管网实际情况，包括管网所有元素(管段、阀门、水 泵等)，不做任何简化所建立的模型，相对于宏观模型 来水，称为微观模型。其最明显的优点是直接应用完整 详细的管网信息数据库的资料，包括管网的全部信息建 模。对其求解可得所有节点和管段的全部信息，缺点是 计算工作量大，计算时间较长，占用计算机内存多。
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。
对新版“室外排水设计标准”中排水工程系统组成与设计流量的探讨
对新版“室外排水设计标准”中排水工程系统组成与设计流量的探讨发布时间：2022-05-06T07:57:51.476Z 来源：《新型城镇化》2022年8期作者：刘飞[导读] 《室外排水设计标准》（GB50014—2021）是对《室外排水设计规范》（GB50014-2006，2016年版）的全面修订。
作为排水领域的纲领性标准文件，从国内排水领域发展现状存在的问题出发，以排水工程系统性为基础，重点明确了雨水系统和污水系统组成和设计要求。
笔者针对新版设计标准中关于排水工程的系统组成与设计流量的最新规定进行分析与探讨，以期为工程技术人员提供参考。
中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉 430063摘要：《室外排水设计标准》（GB50014—2021）是对《室外排水设计规范》（GB50014-2006，2016年版）的全面修订。
作为排水领域的纲领性标准文件，从国内排水领域发展现状存在的问题出发，以排水工程系统性为基础，重点明确了雨水系统和污水系统组成和设计要求。
笔者针对新版设计标准中关于排水工程的系统组成与设计流量的最新规定进行分析与探讨，以期为工程技术人员提供参考。
关键词：《室外排水设计标准》；排水工程；雨水系统；污水系统；旱季设计流量；雨季设计流量1 概述国家标准《室外排水设计规范》（GB50014—2006）分别在2011 年、2014 年和2016 年先后进行了3 次局部修订，《室外排水设计标准》（GB50014—2021）在原标准的基础上进行了全面修订，已由住房城乡建设部于2021 年4 月9 日正式发布，并将于2021 年10 月1 日施行。
本次全面修订的重要出发点是为了保障城市安全，科学设计室外排水工程，落实海绵城市建设理念，防治城市内涝灾害和水污染，改善和保护环境，促进资源利用，提高人民健康水平[1]。
下面就本次修订增加的排水工程的系统组成与排水工程设计流量计算方法的调整进行介绍与探讨。
2本次修订新增了排水工程的系统组成本次修订新增了第3章排水工程，系统规定了室外排水工程的组成与相互关系。
7-(2)骨干排水沟规划设计
2．灌区布置排水沟的原则
1) 各级排水沟要布置在各自控制范围的最低处 2) 尽量做到高水高排，低水低排，自排为主， 抽排为辅 3) 干沟出口应选在承泄区水位较低和河床比较 稳定的地方 4) 下级沟道的布置应为上级沟道创造良好的排 水条件，使之不发生壅水。
5) 各级沟道要与灌溉渠系的布置、土地利用 规划、道路网、林带和行政区划等协调。 6) 工程费用小，排水安全及时，便于管理。 例如干沟尽可能布置成直线，但当利用天然河 流作为干沟时，就不能要求过于直线化；另外 排水沟还要避开土质差的地带，同时也不给居 民区的交通设施带来危害等。 7) 在有外水入侵的排水区或灌区，应布置截 流沟或撇洪沟，将外来地面水和地下水引入排 水沟或直接排入承泄区。
本节先计算设计除涝流量， 本节先计算设计除涝流量， 然后介绍排渍流量的计算
1、排涝流量的计算途径： 、排涝流量的计算途径： 流量的计算途径 推求设计排涝流量(又称最大设计流量) 推求设计排涝流量(又称最大设计流量)的基本 途径有二: 途径有二: 流量资料推求 一是用流量 一是用流量资料推求 二是用暴雨 暴雨资料推求 二是用暴雨资料推求
第二节
排水流量 流量计算 流量
在排水系统规划设计时，一般只对较大的主 干排水沟道(如干沟、支沟等)进行逐条设计， 而对较小的斗、农沟则通常采用根据当地经 验或通过典型沟道计算而得的标准断面，而 无须进行设计。
SWMM模型在城市排水系统规划中的应用
SWMM模型在城市排水系统规划中的应用摘要：随着城市化进程的不息加速，城市排水系统规划成为城市规划和管理的重要内容。
为了合理规划城市排水系统，提高城市防洪排涝能力，SWMM模型应运而生。
本文通过对进行探究，分析其优点和不足，探讨其将来进步方向。
1. 引言城市排水系统是城市公共基础设施的重要组成部分，直接影响城市的防洪排涝能力和城市环境的质量。
城市排水系统的规划是保卫城市进步、提高城市环境质量的重要环节。
SWMM （Storm Water Management Model）是一种被广泛应用于城市排水系统规划的模型，它能够精确模拟城市雨水径流和洪水分析，为城市排水系统规划提供科学依据。
2. SWMM模型的原理和结构SWMM模型是一个基于计算机的动态模拟模型，将城市排水系统中的各个组成部分以及其互相作用干系建立数学模型，通过运算得出城市排水系统的运行状态。
该模型包含五个主要部分：下雨（Rainfall）子模型、径流（Runoff）子模型、污水（Sewer）子模型、污水处理（Treatment）子模型和水质（Quality）子模型。
3.（1）排水管网规划：通过SWMM模型对城市排水管网进行仿真分析，可以明确管网的流量输送能力、水位变化和其对抗洪能力，为合理设计和扩建排水管网提供科学依据。
（2）洪水模拟与猜测：SWMM模型可模拟不同降雨事件下的城市洪水状况，猜测洪水的范围、深度和洪水过程，并为城市的防洪工作提供技术支持和决策依据。
（3）雨水收集系统优化：SWMM模型可以评估雨水收集系统的效果，通过对不同规模、形式和设计方案的分析比较，优化雨水收集系统的设计，提高雨水的利用效率。
（4）水质监测和评估：SWMM模型可以对城市雨水径流的水质进行模拟和分析，猜测污染物的扩散和水质的变化，指导城市污染物排放控制和水质改善工作。
4. SWMM模型的优点和不足（1）优点：SWMM模型能够多方面、多角度地模拟城市排水系统，精确反映系统的运行状况；模型操作相对简易，易于精通和应用；模型的结果具有较高的可信度，可为城市排水系统规划和管理提供可靠的科学依据。
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当超负荷状态等于1时，水力坡度小于或等于管道坡度。
当超负荷状态等于2时，表示管道上下游水位相对高 于管道高度。水力坡度大于管道坡度。
超负荷状态 =0.5~0.99 超负荷状态=1
超负荷状态=2
针对积水的近期改造策略
背景
城市内涝
合流制溢流污染
研究方法
结构组成
节点
管道ห้องสมุดไป่ตู้
集水区
其他 构筑物
排水系统模型的组成
旱流污水模块
生活污水 工商废水 土壤入渗
降雨事件
产流模型 汇流模型
降雨-径流 模块
管道流动模块
辅助设施
输出结果
合流制管网的评价
洪水量
节点溢流 时间
节点洪水
溢流节点 个数
洪水深度
节点溢流 区域
管道水流属性