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1、 学号： 常 州 大 学 毕业设计（论文）（2012届）题 目 学 生 学 院 专业班级 校内指导教师 专业技术职务 校外指导老师 专业技术职务 二一二年六月城市排水系统的计算机仿真摘 要：排水系统是一个城市不可缺少的重要基础设施，也是城市水污染防治和排涝、防洪的骨干工程。它的正常运行直接影响到一个城市社会经济的发展、生态环境的保护和人们的正常生活。在城市排水系统中，为了避免出现因水位过高而外溢的现象，必须对城市排水系统各级泵站的运行进行合理调度。根据相似性原理，用直流电路模型对城市排水系统水位控制进行仿真，以构建辅助等效排水系统。其中，结点水位对应于等效直流电路中的节点电位，管道的阻值系数对
2、应于等效直流电路中边上的电组，而水泵的扬程则对应于等效直流电路中相应边上的电动势。运用基尔霍夫定律构建水流平衡方程式。通过水位控制的迭代算法，可以模拟得出在两个结点间是否需要安装水泵，或需要安装多大扬程的水泵，以达到设计的成本低、周期性短的目的。关键词：城市排水系统；计算机仿真；直流电路模型 IIComputer simulation of urban drainage systemsAbstract：The drainage system is indispensable infrastructure of a city, key projects of urban water pollut
3、ion control and drainage, flood control. The normal operation of a direct impact on an urban social and economic development, protection of ecological environment and peoples normal life. In the urban drainage system, in order to avoid the spillover phenomenon due to the water level is too high, you
4、 must run the pumping stations at all levels of the urban drainage system reasonable dispatch. According to the similarity principle, the DC circuit model of the urban drainage system, water level control simulation, to build the auxiliary equivalent drainage system. Which nodes the water level corr
5、esponding to the equivalent DC circuit node potential pipeline resistance coefficient corresponds to the equivalent DC circuit in the edge of the electric group, the pump head corresponds to the corresponding edge of the equivalent DC circuit electromotive force. Using Kirchhoffs law to build the wa
6、ter balance equation. Level control of the iterative algorithm can simulate drawn between two nodes need to install the pump, or the need to install much lift pump, in order to achieve the design of low-cost, short cyclical purposes.Key words：Urban drainage systems; computer simulation; DC circuit m
7、odel目 录摘要Abstract目录1 绪论 1 1.1 概述11.2 仿真背景21.2.1 城市排水管网工程建设21.2.2城市内涝灾害21.2.3城市排水管网系统的信息技术313 模拟的意义414 国内外发展现状6141 国外排水系统发展概况6142 国内排水系统发展概况7143 排水系统模型的研发82 计算机仿真技术921 计算机仿真的概念92.2 进行计算机仿真的原因92.3 适合用计算机仿真解决的问题102.4 计算机仿真的分类1025 计算机仿真的方法112.6计算机仿真的关键技术112.7 计算机仿真的步骤122.8 计算机仿真的发展及发展趋势122.9 计算机仿真技术应用13
8、3 排水系统及其模型 1531 水力模型的发展1532 主要模型的介绍1633 国内水力模型的应用1834 排水系统模型的率定和应用方法1935 排水系统模型应用于城市雨水水量管理20351 城市雨水水量管理20352 排水系统模型在城市雨水水量管理中的应用2136非恒定流模拟技术简介2337 地理信息系统在排水系统中的运用234 仿真计算及结果分析224.1 仿真原理254.2 用网络法设计参数254.2.1 管道阻值参数设计254.2.2 泵电动势参数设计264.3 直流电路模型计算284.3.1 直流电路284.3.2 直流电路模型284.3 直流电路模型仿真计算294.3.31 城市排
9、水系统中控制水位的迭代算法294.3.3.2 对一个子系统的计算 31第五章 结论35参考文献36致谢38附录39常州大学本科生毕业设计第44页，共43页第一章 绪论1.1 概述为了系统的排除和处置各种废水而建设的一整套工程设施称为排水系统1。排水系统是一个城市不可缺少的重要基础设施，也是城市水污染防治和排涝、防洪的骨干工程，它的正常运行直接影响到一个城市社会经济的发展、生态环境的保护和人们的正常生活。然而，由于设计不合理、运行管理不善等原因常常引发暴雨期间管道系统漫溢、合流制溢流污水(CSO)大量排放等问题，导致路面及房屋淹水，受纳水体遭到严重污染，这一现象在上海、深圳、杭州等地均有发生。这
10、些问题不但严重影响了城市的交通和居民生活、加速了城市水环境的恶化，同时也暴露了排水系统在设计、管理以及改造中存在的问题。而排水系统作为城市的基础设施往往是一个复杂、庞大的系统，其建设与完善跨越了十几年甚至几十年上百年，设计标准不尽统一，排水现状混乱，拓扑结构复杂，这给改造和管理带来了相当的难度。另一方面，过去人们仅关心城市的快速除涝，大量的采用传统的强排水模式，这种排水模式雨水经市政管道收集后集中由泵站提升后排入收纳水体，不但排涝模数大，管网造价高，而且容易引发下游洪灾，给下游水文过程带来一定压力。因此，在一些地势低洼、河网密布的新开发圩垸地区，因地制宜的建立符合城市可持续发展的新型排水系统模式是新时期排水系统发展的主要方向。无论是现有系统的改造和管理，还是新型可持续排水系统的设计和运行，均是投资多、影响大的工程，由于系统组成的复杂性、影响因素的多样性以及复杂的边界条件，若按早期的以水文水力学理论和工程经验为基础的排水系统设计方法进行设计，所制定的改造管理方案以及设计的管道或构筑物是否满足设计要求往往只能在实际运行之后评
