平臺(tái)可有效提高建模效率和模擬結(jié)果分析效果

    由于城市排水系統(tǒng)的復(fù)雜性,簡(jiǎn)單的模型無(wú)法對(duì)檢查井的溢流做出可靠的動(dòng)態(tài)模擬分析。要完整地模擬降雨—徑流過(guò)程和雨水收集過(guò)程,需要知道雨水在管道、明渠、自然排水溝等排水管渠中的水力規(guī)律變化,計(jì)算回水影響、逆流等復(fù)雜排水情況,從而計(jì)算降雨過(guò)程中排水管網(wǎng)的排水負(fù)荷壓力,統(tǒng)計(jì)檢查井的溢流量和溢流持續(xù)時(shí)間。城市雨水排除系統(tǒng)涉及大量的管線、檢查井、泵站、雨水口、排水接口區(qū)域和背景圖等空間信息,由于城市地表特征和排水管網(wǎng)的復(fù)雜性,單純利用數(shù)學(xué)模型,將使模型構(gòu)建成為一項(xiàng)繁重而復(fù)雜的工作。數(shù)字排(DigitalWater)平臺(tái)將GIS技術(shù)和排水管網(wǎng)計(jì)算模型緊密集成,提供排水管網(wǎng)的拓?fù)潢P(guān)系維護(hù)、匯水區(qū)的自動(dòng)劃分、模型參數(shù)的自動(dòng)提取、模擬結(jié)果動(dòng)態(tài)表達(dá)等功能,大大提高了建模效率和模擬結(jié)果分析效果。

    降雨情景模擬分析可對(duì)管網(wǎng)排水能力進(jìn)行更全面評(píng)估

    由于城市降雨強(qiáng)度具有時(shí)間和空間分布的不均勻性,降雨量對(duì)城市雨水排除系統(tǒng)的排水規(guī)律變化有很大的影響,不同雨型的相同降雨量的降雨過(guò)程對(duì)排水系統(tǒng)的影響也有所不同,所以采用不同的降雨情景進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬對(duì)于城市雨水排除系統(tǒng)的全面評(píng)估具有重要的意義。

    城市排水工程設(shè)計(jì)中通常利用暴雨強(qiáng)度公式推求典型降雨過(guò)程,而這種方法計(jì)算復(fù)雜,耗時(shí)耗力。為了快捷的生成不同的降雨情景,該模塊中設(shè)計(jì)開發(fā)了降雨過(guò)程生成器,可利用暴雨強(qiáng)度公式快速生成不同雨型不同重現(xiàn)期的降雨。從而輔助分析人員分析不同重現(xiàn)期、不同降雨量、不同雨型的降雨情景中雨水管網(wǎng)的排水規(guī)律。

    由國(guó)內(nèi)外的很多研究都證實(shí)，不同的降雨特征對(duì)城市雨水排除系統(tǒng)的沖擊不同。實(shí)際使用中用戶可根據(jù)區(qū)域防洪要求生成不同雨型、不同重現(xiàn)期、不同雨峰系數(shù)以及不同時(shí)間間隔的降雨,并導(dǎo)入系統(tǒng)進(jìn)行模擬分析各種降雨情景下排水系統(tǒng)的負(fù)荷變化規(guī)律(如檢查井溢流點(diǎn)和溢流時(shí)間可能不同),對(duì)城市雨水管網(wǎng)的排水能力進(jìn)行更全面的評(píng)估。

    新型模擬結(jié)果動(dòng)態(tài)顯示窗口可直觀顯示管道充滿和溢流情況

    在模擬完成后,平臺(tái)提供了多界面多模式的模擬結(jié)果動(dòng)態(tài)顯示窗口,輔助分析人員從大量的模擬分析數(shù)據(jù)中直觀的了解整個(gè)管網(wǎng)的排水負(fù)荷空間分布和時(shí)間變化規(guī)律,有利于將存在問(wèn)題的區(qū)域鎖定到比較小的范圍,并進(jìn)行詳細(xì)的分析和對(duì)策方案的研究。如通過(guò)線的粗細(xì)區(qū)分管道充滿度的變化,利用點(diǎn)的大小顯示溢流量的大小變化,利用曲線圖顯示選中節(jié)點(diǎn)的溢流量變化過(guò)程線,利用縱斷面顯示水深變化情況,利用三維視圖直觀顯示管道充滿和溢流情況。

    DigitalWater平臺(tái)的綜合管理數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)考慮了降雨過(guò)程在線管道液位計(jì)和流量計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。 利用管網(wǎng)在線數(shù)據(jù)采集設(shè)備,構(gòu)建適合當(dāng)?shù)貤l件的在線數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和傳輸體系,可以實(shí)時(shí)獲取管網(wǎng)的排水負(fù)荷和當(dāng)前運(yùn)行狀況,如:排水泵站開車情況、流量大小、積水深度等,并以專題地圖、監(jiān)測(cè)圖像及數(shù)據(jù)圖表等形式給予直觀顯示。

    可利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)和防汛方案的制定,如:預(yù)測(cè)溢流發(fā)生時(shí)間、溢流量、排除積水所需時(shí)間、確定防汛應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別及泵站開車臺(tái)數(shù)等。利用模擬結(jié)果報(bào)表中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以快速篩選出符合特定條件的檢查井,如溢流時(shí)間大于1h的檢查被認(rèn)為是嚴(yán)重溢流,會(huì)對(duì)城市環(huán)境造成嚴(yán)重影響,是短期內(nèi)雨水管網(wǎng)改造的重點(diǎn),而其他溢流檢查井可以視其溢流的嚴(yán)重程度分別放到管網(wǎng)的中期改造和長(zhǎng)期維護(hù)規(guī)劃中。此外,可根據(jù)報(bào)表中的相關(guān)的統(tǒng)計(jì)列表,在降雨前有重點(diǎn)地做好防范設(shè)施以減少檢查井溢流對(duì)城市帶來(lái)的威脅。

    數(shù)字排水(DigitalWater)平臺(tái)可以為區(qū)域、排水流域或市域等各種不同級(jí)別的排水管網(wǎng)管理部門建立一個(gè)長(zhǎng)期有效、統(tǒng)一方便的綜合排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù),在“統(tǒng)一規(guī)劃,分步實(shí)施”的指導(dǎo)思想下,通過(guò)持續(xù)的專業(yè)模塊開發(fā)、管網(wǎng)數(shù)據(jù)維護(hù)和相應(yīng)硬件支撐平臺(tái)(計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、大屏幕展示平臺(tái)、管網(wǎng)液位與流量在線監(jiān)測(cè)體系等)的建設(shè),全面提升該地區(qū)的排水設(shè)施運(yùn)營(yíng)管理水平、規(guī)劃決策水平和客戶服務(wù)水平,為保障排水設(shè)施的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供現(xiàn)代數(shù)字化管理手段。對(duì)提高城市雨水排除系統(tǒng)的應(yīng)急管理水平具有重要的意義。