基于ARCGIS簡(jiǎn)化SWMM建模過程中管網(wǎng)的過程與實(shí)現(xiàn)

常勝昆

【摘要】排水系統(tǒng)管網(wǎng)的模擬運(yùn)算結(jié)果，能夠?yàn)槌鞘幸?guī)劃建設(shè)提供很好的指導(dǎo)作用。對(duì)于城市建設(shè)中的排水系統(tǒng)管網(wǎng)規(guī)劃有著優(yōu)化調(diào)節(jié)作用。龐大的排水管網(wǎng)系統(tǒng)有時(shí)候會(huì)過于臃腫，需要在保證管網(wǎng)SWMM模擬安全可靠運(yùn)行的情況下，進(jìn)行簡(jiǎn)化。即保證簡(jiǎn)化節(jié)點(diǎn)和管段后，匯流面積不變。SWMM自身完成這樣的簡(jiǎn)化，是一項(xiàng)很耗時(shí)的工作，且易出現(xiàn)錯(cuò)誤。利用ARCGIS軟件，進(jìn)行管段和節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化，能夠高效的完成這個(gè)過程。本文以一個(gè)排水區(qū)域?yàn)槔?，介紹如何通過ARCGIS與SWMM的交互，在借助ARCGIS功能的基礎(chǔ)上完成管網(wǎng)的簡(jiǎn)化。

【關(guān)鍵詞】ARCGIS SWMM；排水管網(wǎng)；簡(jiǎn)化

1、引言

城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著收集城市生活污水和工業(yè)廢水、及時(shí)排除城區(qū)內(nèi)雨水和流經(jīng)市區(qū)雨水的任務(wù)。利用數(shù)學(xué)模型的方法來模擬排水管網(wǎng)是城市排水系統(tǒng)輔助管理的一種有效手段。在我國(guó)用計(jì)算機(jī)模型解決實(shí)際水環(huán)境問題已經(jīng)有了初步發(fā)展，利用模擬技術(shù)作為管理決策乃至系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)將是必然的發(fā)展趨勢(shì)。綜合水域信息管理是有效解決水危機(jī)及水環(huán)境存在的諸多問題的有利工具。

龐大的排水管網(wǎng)系統(tǒng)在模擬過程中，費(fèi)時(shí)費(fèi)力卻不能得到理想的結(jié)果。繁瑣的數(shù)據(jù)有時(shí)還會(huì)對(duì)模型造成運(yùn)行偏差，在保證模擬安全可靠運(yùn)行的情況下，我們可以對(duì)復(fù)雜的排水管網(wǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)化。

2、SWMM模型及其簡(jiǎn)化過程

2.1 SWMM模型簡(jiǎn)介

SWMM是美國(guó)環(huán)保署公開發(fā)行的軟件，可用于城市區(qū)域降雨徑流、合流制管道、污水管道和其他排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、情景分析和方案評(píng)估等對(duì)各方面，包括為控制城市內(nèi)澇而設(shè)置的各類排水設(shè)施的選擇與設(shè)計(jì)、為減少合流制系統(tǒng)溢流而制定管理策略、為掌握入流和入滲對(duì)污水管溢流的影響而進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估、為開展城市非點(diǎn)源污染研究以減少雨季非點(diǎn)源污染負(fù)荷而制定控制措施等。

2.2模型簡(jiǎn)化過程的復(fù)雜性

排水系統(tǒng)管網(wǎng)的模擬運(yùn)算結(jié)果，能夠?yàn)槌鞘幸?guī)劃建設(shè)提供很好的指導(dǎo)作用。全部的排水管網(wǎng)在模擬時(shí)顯得過于臃腫，而且導(dǎo)致運(yùn)算速度緩慢。要進(jìn)行簡(jiǎn)化，具體過程是，增加匯流面積時(shí)候，需要記下刪除的檢查井編號(hào)和其對(duì)應(yīng)的匯流面積，然后進(jìn)行加法更改模型數(shù)據(jù)。同樣的，改變管段長(zhǎng)度仍然需要進(jìn)行加和更改。如下圖，某區(qū)域的原始排水管網(wǎng)，有2637個(gè)檢查井、2641個(gè)匯水分區(qū)和2674根管道。

3、ARCGIS簡(jiǎn)介和管網(wǎng)簡(jiǎn)化功能的實(shí)現(xiàn)

3.1 ARCGIS簡(jiǎn)介

ARCGIS是美國(guó)ERSI公司的一個(gè)地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品。ARCGIS是一個(gè)全面的，可伸縮的GIS平臺(tái)，為用戶構(gòu)建一個(gè)完善的GIS系統(tǒng)提供完整的解決方案。

3.2管網(wǎng)簡(jiǎn)化功能的實(shí)現(xiàn)

將模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入ARCGIS中，數(shù)據(jù)自動(dòng)錄入屬性表，省去逐一記錄的繁瑣。ARCGIS的編輯功能非常強(qiáng)大，能夠?qū)δ繕?biāo)對(duì)象進(jìn)行選擇、高亮、查看、刪除、合并、查看屬性等等，還能更改對(duì)象屬性，進(jìn)行對(duì)象屬性數(shù)值的加和、平均值等計(jì)算。利用ARCGIS軟件的編輯功能，就能夠高效的完成排水管網(wǎng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化過程。

4、運(yùn)用AGCGIS簡(jiǎn)化SWMM管網(wǎng)的操作思路

將數(shù)據(jù)和圖形添加到ARCGIS的ARCMAP中，顯示模型各類屬性，可以在ACRGIS中集中刪除不需要的管段和節(jié)點(diǎn)，然后在屬性表進(jìn)行面積、長(zhǎng)度的加和計(jì)算。得到的數(shù)值返回到.inp文件中，進(jìn)而運(yùn)行模型。

5、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化的具體過程

5.1不同文件類型的轉(zhuǎn)換

排水管網(wǎng)SWMM的文件時(shí).inp類型。如何才能將.mp文件轉(zhuǎn)換成為能夠成功導(dǎo)入GIS中的文件是關(guān)鍵部分。首先，SWMM的.inp格式文件，轉(zhuǎn)換成.net格式文件。然后，運(yùn)用EPA2GIS軟件將.net文件轉(zhuǎn)換成.shp文件。

5.2.shp格式文件導(dǎo)入GIS

在ARCGIS的ACGCATALOG中建立database，導(dǎo)入節(jié)點(diǎn)和管線兩個(gè).shp格式文件即可。建立數(shù)據(jù)庫的目的是能夠更直接方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入和編輯。數(shù)據(jù)的變化能夠自動(dòng)的保存在.shp文件所屬的數(shù)據(jù)庫中。

5.3完成屬性數(shù)據(jù)顯示

在數(shù)據(jù)庫中的節(jié)點(diǎn)和管線的屬性表中只是自動(dòng)編號(hào)等的一些基本屬性，并不能看到節(jié)點(diǎn)的匯流面積、檢查井位置坐標(biāo)和管線長(zhǎng)度等實(shí)際屬性數(shù)據(jù)。需要在database中添加節(jié)點(diǎn)的匯流面積和管段長(zhǎng)度的具體屬性，然后進(jìn)行ID屬性的鏈接合并。

5.4在GIS中進(jìn)行簡(jiǎn)化

選擇需要簡(jiǎn)化的管線和節(jié)點(diǎn)，在GIS中能夠高亮顯示。在ARCGIS里面進(jìn)行刪除需要簡(jiǎn)化的管段和節(jié)點(diǎn)，同樣對(duì)應(yīng)刪除模型里面的節(jié)點(diǎn)和管線，關(guān)鍵的部分是要使管段長(zhǎng)度和節(jié)點(diǎn)匯流面積保持不變。

5.5模擬簡(jiǎn)化后的模型

將ARCGIS中屬性表的數(shù)據(jù)，反饋到SWMM的.inp文件中，修改節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的匯流面積和管段長(zhǎng)度。這樣就能夠完成刪除多余的不需要的節(jié)點(diǎn)和管線，得到需要的模型。

結(jié)論：

通過ARCGIS與SWMM的交互，在借助ARCGIS功能的基礎(chǔ)上完成管網(wǎng)的簡(jiǎn)化。利用ARCGIS軟件，在保證匯流面積不變的前提下，能夠便捷的簡(jiǎn)化管網(wǎng)并且保證數(shù)據(jù)的完整性，得到簡(jiǎn)化后的模型，再進(jìn)行模擬。事實(shí)證明，簡(jiǎn)化后的模擬結(jié)果同樣具備準(zhǔn)確的仿真效果和對(duì)實(shí)際項(xiàng)目的決策支持功能。