MIKE-FLOOD城市内涝模型介绍

丹华水利环境技术（上海）有限公司DHICHINA11MIKEFLOOD软件包介绍MIKEFLOOD由DHIWater&Environment&Health独立开发，它将一维模型MIKEURBAN或MIKE11和二维模型MIKE21整合，是一个动态耦合的模型系统，可进行流域洪水、城市洪水等的模拟研究。耦合技术可以有效发挥一维和二维模型各自具备的优势，取长补短，避免在单独使用MIKE11、MIKEURBAN（MOUSE）或MIKE21时所遇到的模型分辨率和模型准确率的限制问题。MIKEFLOOD主要具有以下特色和优势：1.1.1集成的工作环境MIKEFLOOD集成的工作环境，使用户可以灵活的选择MIKE11（河道）、MIKEURBAN（管网）、MIKE21（二维地面漫流）三个模型进行任意的耦合，同时集成式的工作环境使得协同工作更加容易，用户可以分别进行管网、河道和二维模型的建立，最终在平台进行耦合，极大的提高了工作效率并省去了模型合并带来的工作量。MIKEFLOOD用户操作界面丹华水利环境技术（上海）有限公司DHICHINA21.1.2具有友好的用户界面和前后处理工具MIKEFLOOD给用户提供了通用的数据文件编辑器DataManager、图象及动画处理工具PlotComposer、网格生成器MeshGenerator和数据预览工具ResultViewer等一系列实用的前后处理工具，可在集成的工作环境下进行二维计算网格的生成、水下二维地形的处理、河口潮波及径流水文数据的分析、计算参数的输入等前期数据的处理输入及后期模拟结果的显示。其中建立MIKEFLOOD模型涉及到的前处理工具有：Timeseries：建立点的时间序列作为边界条件Profileseries：建立线的时间序列作为边界条件Gridseries：二维地形编辑器和平面网格模型输入条件Bathymetries：根据散点坐标建立二维矩形网格地形文件MeshGenerator：二维地形编辑器和平面网格模型输入条件（FM网格）MIKEFLOOD模型涉及到的后处理工具主要有：Plotcomposer：绘制水深变化和流场图和二维动态演示Resultviewer：绘制水深变化和流场图和二维动态演示DataExtractionFM：提取验证点或者断面计算结果1.1.3支持水工建筑物MIKEFLOOD支持各种水工构筑物，包括：堰、闸门、桥墩、涵洞、涡轮机等。可以根据不同需求用一维或者二维模型模拟水工构筑物。丹华水利环境技术（上海）有限公司DHICHINA31.1.4多种结果后处理工具及丰富的结果表现形式MIKEFLOOD模拟结果包括管网、河道以及二维地面漫滩文件。MIKE软件产品提供多种结果处理工具，可以根据客户需求生成各式结果展现方式以方便客户展示模拟效果、分析模型结果：城市内涝风险图内涝风险图结果展示不同降雨下管网、河道水位变化、地面积水范围和淹没时间等信息。模拟结果可以生成最大淹没图，帮助规划人员评估堰涵洞桥墩涡轮机闸门丹华水利环境技术（上海）有限公司DHICHINA4各个区域的内涝风险级别。城市排水管网现状能力评估图分析模型对不同降雨重现期下的管网的模拟结果，利用分析统计工具可以得到排水管网现状能力评估图，如下图中不同颜色表示不同重现期的管网，同时可以统计出各类管网的长度、管径、管材等信息。分析排水分区MIKEURBAN中提供排水分区划分工具，可以根据管道、人孔以及DEM自动划分管网分区。同时可以借助二维坡面流模拟结果分析，对大区域或自然流域（郊区、农田、绿化区域）进行排水分析的划分。下图为根据二维坡面流模拟结果分析的水流流向图，根据该图可以合理的划分排水分区。丹华水利环境技术（上海）有限公司DHICHINA5GoogleEarth中显示计算结果FloodmapsinGoogleEarth是一款连接MIKEFLOOD和GoogleEarth浏览器的可视化插件，主要用来显示MIKE11、MIKE21或MIKEFLOOD的dfs2格式结果文件。1.1.5并行计算MIKEFLOOD的并行计算技术使用共享内存的OpenMP协议，可以最大程度的地发挥多CPU或多内核CPU的优势。#CPU个数*)1248计算速度倍数**)~1.3~3~5~81.1.6专业的技术支持DHI在上海设有全资子公司，拥有100多名专业工程师，负责中国区域内的技术支持和咨询服务。丹华水利环境技术（上海）有限公司DHICHINA62DHI城市排水解决方案DHI排水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、排水泵站优化管理、受水影响、在线模型、管流监控等方面。DHI的城市排水模型和咨询服务可以为用户提供系统性的解决方案，可以对水量，水质和综合水体系进行分析。DHI的城市水模型是建立在科学框架的基础之上，可以用于协调管理和规划。其模型可以在进行高昂费用工程投资之前进行必要的各种预案的模拟分析。DHI的城市水模型也可以帮助人们了解系统的复杂性，对决策提供建议和支持。2.1规划篇市政排水管网是城市市政建设的重要组成部分，城市排水规划对排水管网的投资和维护有直接的影响。总体规划着眼于排水管网的主要问题，为将来提供动态的综合规划。DHI提供的基于GIS基础之上的数学模型和CAD接口为总体规划之间架起了一座桥梁，在排水管网总体规划中起到了奠基石的作用。2.1.1城市排水(雨水)防涝综合规划编制大纲受全球气候变化影响，暴雨等极端天气频发，为保障人民群众的生命财产安全，加强城市排水防涝设施建设，2013年7月住建部出台《城市排水（雨水）防涝综合规划编制大纲》。要求各城市结合当地实际，在2014年6月底前编制完成各地城市排水（雨水）防涝综合规划。该大纲对城市排水防涝规划提出了新要求：城市排水防涝规划的编制需全面考虑城市排水体系，即包括城市排水管网、受纳水体（城市河道）、城市防涝设施等；规划需充分了解当地实际情况（现状评估），制定当地内涝标准，完成防涝规划目标的硬性要求（发生城市雨水管网设计标准以内的降雨时，地面不应有明显积水;发生城市内涝防治标准以内的降雨时，城市不能出现内涝灾害;发生超过城市内涝防治标准的降雨时，城市运转基本正常，不得造成重大财产损失和人员伤亡）。DHI提供的城市内涝模拟技术可以为城市排水（雨水）防涝综合规划的编制提供有力的技术支撑。城市内涝模拟通过模拟城市排水管网、城市排水河道以及地面积水漫流过程，动态、清晰地反映城市排水体系的排水能力，防涝设施的效果、城市积水的过程等。就《城市排水（雨水）防涝综合规划编制大纲》，城市内涝模拟可以提供：丹华水利环境技术（上海）有限公司DHICHINA7城市排水分区MIKEURBAN中提供排水分区划分工具，可以根据管道、人孔以及DEM自动划分管网分区。同时可以借助二维坡面流模拟结果分析，对大区域或自然流域（郊区、农田、绿化区域）进行排水分析的划分。城市排水管网现状能力评估通过MIKEURBAN排水管网模拟，分析不同降雨下管网充满度、压力以及管网水力负荷情况。评估管网排水能力，统计排水管渠的达标率和排水泵站能力。城市内涝风险评估结合河道模型和二维模型，综合模拟城市管网、河道以及地面漫流过程，结果展示不同降雨下管网、河道水位变化、地面积水范围和淹没时间等信息。模拟结果可以生成最大淹没图，帮助规划人员评估各个区域的内涝风险级别。规划方案的评估大纲中要求城市排水防涝规划须符合雨水径流控制标准、管渠泵站设计标准以及城市内涝防治标准。对于城市建成区，须提出城市排水防涝设施的改造方案。利用模型，可以简单快速的分析各种规划方案的效果，以帮助规划人员确定最优的规划方案。2.1.2城市室外排水设计规划最新“《室外排水设计规范（2013版）》（GB50014-2006）局部修订征求意见稿”中建议在传统规划设计的基础上，对于有条件的地区宜使用模型方法进行雨水量的计算，并使用模型校核城市排水系统：进行雨水量计算时汇水面积超过2平方公里时，宜采用数学模型法计算；丹华水利环境技术（上海）有限公司DHICHINA8应根据内涝设计重现期计算校核城镇排水系统排除地面积水的能力。根据内涝设计重现期校核地面积水排除能力时，应根据当地历史数据合理确定用于校核的降雨历时及该时段内的降雨量分布情况，有条件的地方宜采用计算机模型计算。使用数据模型进行雨水量的计算，与推理公式法相比，其优点在于可以考虑降雨事件中降雨强度在不同时间和空间的分布情况。同时，模型是根据水文学中基本的产流和汇流原理模拟地面径流的形成过程，因而可以更加准确地反映地面径流的产生过程和径流流量。MIKEURBAN中径流模块提供多种降雨径流模型，包括等流时线模型、线性水库模型、动力波模型、单位水文过程线模型。模型可以针对任意降雨事件，选用合适的径流模型模拟研究区域雨水量在时间和空间上的分布情况。此外，对于降雨时间序列的生成，DHI根据中国排水管网设计规范中各地的设计暴雨强度公式及国际上常用的城市雨型开发了雨型设计工具，有利于工程师方便快捷的生成雨型。该工具中内置全国多个城市设计暴雨强度公式，可选用芝加哥雨型、Huff雨型、均布雨型构建降雨时间序列。同时，该工具支持用户自定义设计暴雨强度公式及自定义雨型。丹华水利环境技术（上海）有限公司DHICHINA92.2评估分析篇排水模型用于城市排水系统的评估分析。通过分析复杂管网的网络结构、上下游关系，有助于管理者准确了解污水管网的结构特征；通过雨污水排水现状的动态模拟分析，可以全面反映污水管网的排水负荷现状，发现雨污水管网系统中的薄弱环节和区域，为管网的改扩建及管理提供支持。同时为管网养护和事故处理提供决策支持。2.2.1排水管网（雨水、污水、合流）现状及预案分析排水模型用于城市排水系统的现状评估、改造规划和预案分析中。模型建立过程就是排水管网系统静态结构分析过程，分析内容包括管网的连通性、上下游、管网高程的衔接、不同排水分区管网的互通性等。排水管网水文学和水动力学模型建立之后用户在平台中可以同时浏览管线充满度和出水口流量、流速等的模拟曲线图，并可通过对时间轴的控制实时查看不同时间点管道的运行状态，也可以分析整个系统和系统内各要素（管道、节点、汇水区等）的流量、流速、液位等状态参数的统计结果。排水模型可以针对不同用水工况进行水力计算，包括最高时、事故时、降雨期间等工况校核分析功能，通过管网水力计算，分析排水管网系统的工况，找出危险管段以及管网潜在缺陷，提出改造建议。丹华水利环境技术（上海）有限公司DHICHINA10排水模型可以模拟区域内不同降雨条件下各种雨洪利用措施（如蓄水池，绿地及透水铺装等）对区域防洪减轻的作用。评估雨洪利用措施的效果，同时考虑雨洪利用方案的造价，从而得到最优的雨洪利用方案。2.2.2泵站运行分析排水泵站是排水管网系统中非常重要的构筑物。雨水泵站、立交泵站合理配置可以最大程度减少降雨期间的城市积水、最大程度的利用雨水排除系统的排水能力；污水泵站的运行管理对污水管网以及污水厂的运行至关重要。另外，泵站也是排水系统中能耗最大的设施，泵站的优化运行有利于节能降耗。泵站运行现状评估，泵站评估包括泵站单独评估和多级泵站联合调度评估。泵站单独评估是指对每个泵站其泵运行情况，能耗以及泵站内泵和前池的匹配与否进行评估分析。多级泵站联合调度评估的目的是清楚了解目前多级泵站之间的水量、及其泵站运行规则之间的关系，为优化泵站运行和合理调度提供基础。MIKEURBAN中对泵站精确的模拟可以提供泵站的调度预案。根据管网评估结果，根据泵站和管网运行情况，对日常运行和特殊日（大水量）运行就泵站调度制定多种预案。就制定的预案和现场的操作人员和泵站管理人员沟通，并确定最终的预案进行模拟，比较不同方案下管网运行情况。日常泵站的调度方案在保证正常运行的状态下以节能降耗为目标。降雨期的预案模拟，目的在于充分发挥泵站能力，利用管网系统将雨水排出系统，减少降雨期间的城市积水以及合流制污水溢流。同时，MIKEURBANRTC模块可以模拟现实中对泵站的高级控制策略。模型中可