水处理软件：SWMM二次开发_（2）.SWMM系统架构与工作原理.docx

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SWMM系统架构与工作原理

1.SWMM概述

StormWaterManagementModel(SWMM)是一个用于模拟城市排水系统水文和水力过程的软件。它由美国环境保护署（EPA）开发，广泛应用于城市雨水管理、洪水预测和水质分析等领域。SWMM的核心功能包括：

水文模拟：计算降雨事件对地表径流的影响。

水力模拟：模拟排水系统中的水流过程，包括管道、渠道、泵站等。

水质模拟：分析水质在排水系统中的变化，包括污染物的传输和转化。

低影响开发(LID)模拟：模拟低影响开发设施的效果，如透水铺装、雨水花园等。

SWMM的使用范围非常广泛，可以应用于城市规划、水利工程、环境管理等多个领域。通过二次开发，用户可以扩展SWMM的功能，满足特定的项目需求。

2.SWMM系统架构

SWMM的系统架构分为多个层次，每个层次负责不同的功能模块。了解这些层次有助于进行有效的二次开发。

2.1输入模块

输入模块负责读取用户提供的数据文件，这些数据文件包括：

输入文件：包含系统配置、节点、管道、泵站、低影响开发设施等信息。

天气文件：包含降雨、蒸发等气象数据。

水质文件：包含污染物浓度等数据。

2.1.1输入文件格式

SWMM的输入文件是文本文件，通常以.inp为扩展名。输入文件包含多个部分，每个部分用不同的标题标识。以下是一个简单的输入文件示例：

[OPTIONS]

FLOW_UNITSCMS

START_DATE01/01/2023

START_TIME00:00:00

REPORT_START_DATE01/01/2023

REPORT_START_TIME00:00:00

END_DATE01/03/2023

END_TIME23:59:59

REPORT_STEP00:15:00

SWEEP_START04/01

SWEEP_END10/31

DRY_DAYS0

WET_STEP00:05:00

DRY_STEP5:00:00

ROUTING_STEP00:05:00

ALLOW_PONDINGNO

SKIP_STEADY_STATEYES

2.1.2读取输入文件

SWMM通过解析输入文件，将数据加载到内存中。用户可以通过二次开发自定义输入文件的解析过程。以下是一个Python示例，展示如何读取并解析输入文件：

#读取SWMM输入文件

defread_swmm_input_file(file_path):

data={}

current_section=None

withopen(file_path,r)asfile:

forlineinfile:

line=line.strip()

ifnotlineorline.startswith(;):

continue

ifline.startswith([)andline.endswith(]):

current_section=line[1:-1]

data[current_section]=[]

else:

data[current_section].append(line)

returndata

#示例

file_path=example.inp

swmm_data=read_swmm_input_file(file_path)

print(swmm_data[OPTIONS])

2.2模拟模块

模拟模块是SWMM的核心部分，负责执行水文、水力和水质模拟。模拟模块的工作流程包括：

初始化：根据输入数据初始化系统。

时间步长计算：在每个时间步长内计算系统的状态。

输出结果：将模拟结果写入输出文件或数据库。

2.2.1初始化过程

初始化过程包括读取输入数据、设置初始条件等。以下是一个Python示例，展示如何初始化SWMM模拟：

importswmm5

#初始化SWMM模拟

definitialize_swmm_simulation(file_path):

#创建SWMM引擎对象