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MIKEURBAN介绍城市管网模型MIKEURBAN整合了ESRI的ArcGIS、排水管网系统CS和给水管网WD形成了一套城市水模拟系统。MIKEURBAN建立在AO(ArcObject)的构架基础上，工程文件采取Geodatabase数据库作为存储格式，这使得urban与GIS具有天然的联系，可以提供强大的GIS功能。该模型广泛应用于城市排水与防洪、分流制管网的入流/渗流、合流制管网的溢流、受水影响、在线模型、管流监控等方面。IMikeUrban除了管理方便、界面操作简单、帮助功能强大外，还具有以下优势：图1MikeUrban操作界面1、同时模型具备在同一平台上进行给水排水管网同时建模的功能，并且可以利用同一个GIS数据库，可以方便有效的管理管网数据库信息；2、与ArcGIS相类似的操作界面；平面图编辑器纵断面时间序列图元素信息图2MikeUrban与ArcGIS相似的显示界面3、根据DEM自动划分集水区；根据DEM可以自动提取节点高程；自动检查管网拓扑关系；4、用户还可以自定义管网元素的属性字段和属性表，添加自定义的属性数据，即使这种数据和建模毫无关联；5、在输入输出方面，URBAN可以读取和输出ESRI的SHP文件，SDE数据库，OLEDB，以及MAPINFO的文件格式数据，并能够通过ODBC和大型数据库相连接；6、URBAN中计算结果的动态充分使用的GIS强大的显示功能，并能和GIS数据在同一个用户界面中显示的。与GIS的高度整合以及灵活的选择工具（例如，通过位置，属性和图形的选择）使得用户可以得到详细的结果分析。图3用ArcScene表现城市管网一、MIKEUrban模块及功能简介1.MIKEURBAN模块管理器（MM）MIKEURBAN模块管理器（ModelManager）不仅仅是GIS和时间序列数据处理的管理软件包，它还包括一个完整的模拟环境。该模拟环境中不仅包括了DHI开发的雨污水管网模型Mouse，还包括了当今普遍应用的两大模型工具的最新版本：SWMM5–由美国环保局开发的动态暴雨流和污水流管网模拟软件包；EPANET–世界上模拟供水管网的标准软件，同样由美国环保局开发。两个软件包都配置了先进而完整的前后处理编辑工具，并且和MIKEURBAN的GIS用户界面做到了完全的整合。该管理器给城市给排水管网模型提供了统一的管理平台，更有利于对城市管网数据的统一管理。URBAN的GIS构架，使得它具有很多GIS的数据管理功能，例如图形和属性之间的双向查询，属性数据的添加，更新功能等。MIKEURBANCS(污水和雨水)MIKEURBANWD供水图4MikeUrban对雨水、污水、给水管网的统一管理2MikeUrbanCS水动力学模块–Hydrodynamics(HD)管流模块计算管网中非恒定流。计算建立在一维自由水面流的圣维南方程组即连续性方程（质量守恒）和动量方程（动量守恒-牛顿第二定律），采用了Abbott-Ionescu六点隐式格式有限差分数值求解，此计算方法可以自动调整时间步长，并为分支或环型管网提供有效而准确的解法。并且该计算方法适用于排污管道的有压流和自由水面的垂向均匀流。临界和超临界流都使用同样的数值解法处理。水流现象如倒灌和溢流可以被精确的模拟。完全的非线形水流方程可以根据用户提供的或自动提供的边界条件求解。另外，除了完整的动态描述，模型还提供简化的水流模拟。HD模块可以准确描述各种水流现象和管网元素，如：•灵活的横截面形状，包括标准形状•圆形人孔（检查井）•蓄水区•溢流堰•泵站操控•水流调节构件•恒定或随时间变化的出口水位•恒定的或随时变化的入流流量•人孔/集水区的水头损失•随深度变化的摩擦系数•变化的时间步长HD模块能够详细的预报整个管网系统中水动力学情况如：•污水处理厂的入流（水文过程线）•合流制污水溢流•泵站工作情况•集水区的蓄水•局部城市洪水等同时管流模块提供了长期统计和自动管道设计功能。长期统计功能能够将长期的模拟转化为一系列不连续的相互关联的模拟，根据指定的规则，系统自动选择模拟时段；减少模拟时间，保持了模拟精度。该功能可以很好的用于验证T年发生一次城市洪水和不经常发生的合流制污水溢流。自动管道设计根据设计准则，自动设计管道直径、临界水深或充满度。管道自动设计是一个迭代的过程，在每一迭代过程中，管道直径保持恒定，改变曼宁系数满足设计准则。在模拟结束后，根据最大曼宁值计算新的管道直径，然后进入下一迭代过程。3MikeUrbanCS降雨径流模块—Rainfall-Runoff(RR)图5城市管网负荷图MIKEURBANCS降雨径流模块提供了四种不同层次的城市水文模型用于城市地表径流的计算，同时提供了一种连续水文模型以计算降雨入渗情况。径流模块的输出结果是降雨产生的每个集水区的流量，计算结果可用于管流计算。MikeUrban径流模快中四种表述地表径流的模型为：•模型A：时间-面积曲线模型。•模型B：详细的水文过程描述包括非线形水库水文过程线。该模型将地面径流作为开渠流计算，只考虑其中的重力和摩擦力作用。多用于简单的河网模拟，同时也可作为2维地表径流模型。•模型C：线形水库模型。该模型将地面径流视为通过线性水库的径流形式，也就是说每个集水区的地表径流和集水区的当前水深成比例。•UHM：单位水文过程线模型——用过程水文线来模拟单一的暴雨事件，该模型用于无任何流量数据或已建立单位水文过程线的区域的径流模拟。连续水文模型RDI(RainfallDependentInfiltration)降雨入渗模型是对径流过程的连续模拟。MOUSERDII是完整的陆地水文循环过程的详细模拟工具，适用于城市、乡村和混合区域。在水文循环中降水会转化为以下四种形式：积雪、地表水、植物根系部水和地下水。LowerZoneStorageLowerZoneStorageSoilStorageSoilStorageGroundWaterStorageGroundWaterStorageSurfaceRunoffPrecipitationEvapotranspPrecipitationEvapotranspSnowStorageSnowStorageInfiltrationGroundWaterRechargeInfiltrationInfiltrationGroundWaterRechargeGroundWaterRechargeSlowResponseFastResponse(Inflow)RainfallDependantInfiltrationSlowResponseFastResponse(Inflow)RainfallDependantInfiltrationFastResponse(Inflow)RainfallDependantInfiltrationSlowResponseCapillaryFluxRootSuctionCapillaryFluxCapillaryFluxRootSuctionRootSuctionPrecipPumping图6RDI模型结构示意图RDI可把排污系统中由于高强度的短期降雨引起的水力和污染物含量分析转化为覆盖雨季和旱季的连续过程分析中。这样可以得到一个真实的污水处理厂的入流量和合流制管网溢流的情况。4.MikeUrbanCS实时监控模块Real-TimeControl（RTC）MikeUrbanCSRTC模块是对现实中控制策略的模拟，可以实现城市排水管网先进的实时控制模拟。RTC模块能够以透明和有效的方式设置不同的控制设备、为各台不同控制设备定义复杂的逻辑控制规则。通过RTC模块的使用，用户可以控制水泵、堰、孔口和闸门。控制设备可以直接以指定的起始/结束水位或位置来控制，或者通过PID设置，用管网中的任意点的水位和流量来控制。SCADAortelemetrysystems图7MikeUrbanCSRTC和UrbanOnli的结合MikeUrbanCSR用，将预测的降雨数neTC可以和UrbanOnline（在线模块）联合使据作为输入数据进行多重控制策略模拟，实时控制模块就可以形成一个全面的决策支持系统。随后，用户可以根据结果的分析，选择实时最优化的控制策略。