水处理软件：SWMM二次开发_（1）.SWMM基础知识.docx

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SWMM基础知识

1.SWMM概述

1.1SWMM的定义和用途

StormWaterManagementModel(SWMM)是一个广泛应用于城市排水系统和雨水管理的计算机模型。它由美国环境保护署（USEnvironmentalProtectionAgency,EPA）开发，主要用于模拟降雨径流、污染物输送、管道网络和水处理设施的行为。SWMM可以帮助工程师和规划师评估和设计城市排水系统，以减少洪涝灾害、改善水质和优化水资源管理。

SWMM的主要用途包括：

洪涝管理：评估不同降雨事件下的洪水风险，设计防洪设施。

水质管理：模拟污染物在雨水中的输送，评估水质改善措施。

排水系统设计：优化管道网络设计，评估不同设计方案的性能。

雨水利用：设计和评估雨水收集和利用系统。

1.2SWMM的历史和发展

SWMM的历史可以追溯到1971年，当时它是由USEPA开发的一个简单的降雨径流模型。随着时间的推移，SWMM不断更新和改进，加入了更多的功能和模块，以适应不断变化的水处理需求。以下是SWMM的主要发展里程碑：

1971年：SWMM1.0版本发布，主要功能是模拟降雨径流。

1980年：SWMM2.0版本发布，增加了水质模拟功能。

1990年：SWMM4.0版本发布，引入了图形用户界面（GUI）和更复杂的水文和水力模型。

2005年：SWMM5.0版本发布，大幅改进了模型的性能和功能，支持更多的水处理设施和污染物类型。

2020年：SWMM5.1.019版本发布，增加了对大数据和云计算的支持，进一步提高了模型的准确性和可靠性。

1.3SWMM的主要组件

SWMM由多个主要组件组成，每个组件都有特定的功能和用途。了解这些组件是使用SWMM的基础。以下是SWMM的主要组件：

子流域（Subcatchments）：表示地表的降雨径流区域，可以定义不同的土地使用类型、坡度、土壤渗透率等参数。

节点（Nodes）：表示排水网络的连接点，包括检查井、出水口、雨水花园等。

链接（Links）：表示排水网络的连接线，包括管道、渠道、泵站等。

污染物（Pollutants）：用于模拟不同类型的污染物在雨水中的输送和变化。

水质处理（Treatment）：模拟水质处理设施的处理效果，如生物滞留设施、雨水花园等。

时间序列（TimeSeries）：用于输入和输出时间序列数据，如降雨数据、流量数据等。

事件（Events）：定义和模拟特定的降雨事件或其他外部干扰。

控制规则（Controls）：定义系统的控制策略，如泵站的启停、阀门的开关等。

1.4SWMM的工作原理

SWMM的工作原理基于一系列水文和水力模型，这些模型用于模拟降雨径流、管道网络和水处理设施的行为。以下是SWMM的主要工作原理：

降雨径流模型：SWMM使用一系列水文模型（如SCS曲线数模型、Green-Ampt入渗模型等）来模拟降雨在子流域内的径流过程。模型考虑了土地使用类型、坡度、土壤渗透率等因素，计算出不同时间点的径流流量。

管道网络模型：SWMM使用一维水力模型（如Mannings公式）来模拟管道网络内的水流过程。模型考虑了管道的几何特性、粗糙度、坡度等因素，计算出不同时间点的管道流量和水位。

水质模拟模型：SWMM使用一系列水质模型（如一阶反应模型、负荷分配模型等）来模拟污染物在雨水中的输送和变化。模型考虑了污染物的来源、输送路径、处理设施等因素，计算出不同时间点的污染物浓度。

控制策略模型：SWMM允许用户定义系统的控制策略，如泵站的启停、阀门的开关等。这些控制策略可以通过时间序列数据或条件语句来实现，以模拟实际系统的运行情况。

1.5SWMM的安装和配置

安装和配置SWMM是使用该软件的第一步。以下是一些基本的安装和配置步骤：

下载SWMM：访问USEPA的官方网站，下载最新版本的SWMM软件。

安装SWMM：双击下载的安装文件，按照提示完成安装过程。

配置SWMM：启动SWMM后，可以通过菜单栏中的“Options”选项来配置软件的各种参数，如默认单位、计算精度等。

1.6SWMM的用户界面

SWMM的用户界面分为多个部分，每个部分都有特定的功能。了解这些界面可以帮助用户更高效地使用软件。以下是SWMM用户界面的主要部分：

主窗口：显示项目的概览，包括子流域、节点、链接等。

属性窗口：显示和编辑选定对象的属性，如子流域的面积、节点的类型等。

图层窗口：管理项目的不同图层，如水文图层、水力图层等。

结果窗口：显示模型的计算结果，如流量、水位、污染物浓度等。

1.7SWMM的数据输入和输出

SWMM的数据输