电管线工程
Pipeline Engineering
城市排水管网数值模拟分析技术研究进展
主璃，范秀清，欧芳
（北京城市排水集团有限责任公司，北京100044）
摘要：结合当前排水管网模拟技术的应用现状，介绍了排水模型在管网现状评估、澄流分析以及规划设计方面的应用。以北京市北小河流域为例，介绍了模型的构建流程，评估了现状条件和未来规划期内污水管网、雨水管网和污水广的排
放负荷，为今后排水改造规划制定提供了指导和依据，并结合北小河流域的管理要求开发了相应的业务子系统。关键词：排水模拟；现状评估；溢流分析；规刘模拟；应用模式
中图分类号：TU992.4
文献标志码：B
文章编号：1009-7767(2012)01-005205
TheResearchDevelopmentofNumericalSimulationAnalysisTechnologyof
UrbanDrainageNetwork Wang Yu,Fan Xiuqing, Ou Fang
随着城市排水管网模拟理论的发展和计算方法的不断改进，城市排水管网计算机模型逐渐成为排水管网管理与分析必不可少的一部分。北小河流域排水系统模型的应用模式将为北京乃至全国其他排水系统的管理和应用起到良好的示范作用。随着我国管网监测技术的应用、实测资料的不断累积、地理信息数据库的不断完善，排水模型将在排水管网规划设计、管理
运营以及改造维护等方面拥有广阔的应用前景。 1研究背景
排水管网是维持城市水系统循环的关键基础设施，在城市排涝防洪和水污染控制方面担负重要作用。随着我国城市化进程的推进和突发性强暴雨的增多，南天内涝频发，路面或地基长期淹水，使得城市蒙受巨大经济损失：同时频发的合流制管道溢流威胁着城市水生态的健康。诸如管网不配套、设计不达标、日常养护不及时等城市排水管网建设维护过程中的弊病得以显现。
在规划设计方面，传统的排水系统设计方法基于水文水力学理论和工程经验，设计的排水管道或构筑物能否满足实际需求，只能待实施运行后评价检验。在资产管理方面，目前我国大部分城市排水管网基础资料（如设计图纸、施工图纸、验收文档、变更信息等)的管理混乱，造成排水管网资产现状不清。在管理维护方
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面，管道清淤、检漏等养护工作不到位，管网淤积、渗漏现象严重。虽然我国在排水管网运行监测方面有一定投入，但排水管网的分析大多停留在主观经验判断的状态。由于排水系统组成的复杂性和影响因素的多样性，一般很难对其运行情况进行全面而准确的捕述，因此不能在全局层面制定科学有效的维护调度策略。
计算机技术的发展推动了排水系统模型软件的开发和应用，从而很好地满足了排水系统的规划、设计和预测的需要。自20世纪70年代以来逐渐出现了大量的统计模型、机理模型以及管理和规划模型。排水管网模型利用已有管网信息，包括区域数据、管道参数闸门和泵站等设施的资料，通过模拟不同条件下管网的运行状况，获得旱天或雨天情况下的管网水位、流量模拟值，寻找和解决排水管网系统可能存在的问题。同时，在水力模型基础之上建立水质模型，综合考察生活污水、地表累积和冲制、管道沉积物冲刷等污染因素，模拟排水系统出流污染物浓度和负荷，以满足城市排水和污染控制的建设与管理需要。计算机数值模型具有不受试验条件限制、数值分析速度和效率高、耗时少、通用性好、可重复的优点。迄今，包括水力模型和水质模型在内的排水系统模型在世界范围内，尤其是发达国家区域，土地开发、排水系统建设项目立项，均要首先通过排水管网模型评估的建设项目管理程序。