基于SWMM模型的车辆基地雨水系统优化方法技术方案

本发明专利技术涉及基于SWMM模型的车辆基地雨水系统优化方法，处理管线CAD文件后转换成为inp文件，在SWMM软件中生成地块区域和雨水管线图；设置降雨数据和各个汇水分区下垫面数据，针对性的布设LID设施进行雨水系统改造，执行降雨模拟，收集分析模拟数据；以年径流总量控制率为约束条件，在各个汇水分区调整LID设施布设情况，并以总造价、溢流总量、积水节点为目标函数，寻求最优的雨水系统改造方案；将最优设计方案的inp文件导出，并转换成CAD文件最终形成雨水系统改造优化设计。本发明专利技术利用SWMM模型执行降雨模拟，准确反映车辆基地的降水情况，通过目标函数寻求最优的雨水系统改造方案，为改进雨水系统提供指导。为改进雨水系统提供指导。为改进雨水系统提供指导。

【技术实现步骤摘要】
基于SWMM模型的车辆基地雨水系统优化方法


[0001]本专利技术涉及城市轨道交通车辆基地设计领域，具体涉及一种基于SWMM模型的车辆基地雨水系统优化方法。

技术介绍

[0002]车辆基地是城市轨道交通系统中车辆停放、维修、保养以及运营维护的场所，同样也是车辆基地工作人员的办公场所。现阶段车辆基地占地面积一般较大，而车辆的检修、维护过程常常需要在室外进行。现如今气候变化加剧，如果车辆基地内雨水无法及时排出将会给车辆的检修、维护等造成极大的影响。
[0003]SWMM（storm water management model，暴雨洪水管理模型）模型是上世纪八十年代美国环保局针对日益严重的城市排水问题所设计的暴雨雨洪管理模型，SWMM模型可以在雨水规划或者设计中对单场或者连续长期的降雨进行模拟，根据雨水径流过程模拟数据为规划和设计提供支持。现如今SWMM模型已经成为全世界范围内雨洪模拟的重要软件，得到了众多设计师的认可和推崇。
[0004]海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有一定的“弹性”，如同海绵一般可以具有“吸水”和“储水”的能力。海绵城市建设依据规划引领，生态优先，因地制宜等原则，通过低影响开发措施，在确保城市防洪排涝安全的前提下最大程度将雨水在城市区域存积、渗透和净化。进而促进雨水资源利用和生态环境保护。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于SWMM模型的车辆基地雨水系统优化方法，解决车辆基地内雨水排出的问题，实现海绵城市的管理目的。
[0006]本专利技术所采用的技术方案为：基于SWMM模型的车辆基地雨水系统优化方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：（1）处理车辆基地雨水设计管线的CAD文件，将其转换成为inp文件，在SWMM软件中生成地块区域和雨水管线图；（2）根据车辆基地所在区域设置降雨数据，根据车辆基地场地情况设置各个汇水分区下垫面数据；（3）根据各个汇水分区下垫面情况针对性的布设LID设施进行雨水系统改造，并利用SWMM模型执行降雨模拟，收集分析模拟数据；（4）以年径流总量控制率为约束条件，在各个汇水分区调整LID设施布设情况，并以总造价、溢流总量、积水节点为目标函数，寻求最优的雨水系统改造方案；（5）将最优设计方案的inp文件导出，并转换成CAD文件最终形成雨水系统改造优化设计。
[0007]步骤（1）中，处理车辆基地雨水设计管线CAD文件的内容包括：
清理CAD图纸，将其中不需要的图例、标注、多余的管线清除，只保留车辆基地场地底图和雨水管线。
[0008]步骤（1）中，将处理过的CAD文件保存成wmf格式图元文件，在SWMM软件中加载作为背景图；依据背景图绘制雨水管线，根据场地底图绘制汇水分区；将管道管径、起始埋深、节点高程的数据输入，从而在SWMM模型中生成子汇水区域和雨水管线图。
[0009]步骤（2）具体为：查询车辆基地所在地区的降雨强度最新公式，代入matlab进行芝加哥雨型降雨过程计算，得到固定重现期下降雨历时与降雨量的数据作为该地区的降雨数据代入SWMM模型当中；再根据车辆基地实际情况用地性质进行下垫面的参数设置。
[0010]步骤（3）具体为：针对不同的汇水分区下垫面有针对性的布设LID设施；对于一个汇水区域有多种下垫面的情形，根据面积比例分配设置不同的LID设施；在LID设施布设完全后执行模拟，得到模拟结果。
[0011]步骤（4）具体为：查询当地年径流总量控制率，以年径流总量空置率作为约束条件，调整各个汇水分区LID布设方式并进行模拟；将模拟的结果代入matlab构建以溢流时间、溢流总量、积水节点的目标函数，并寻求函数最优解；通过反复演算得到函数最优解所对应的布设方式。
[0012]步骤（5）具体为：将最优设计方案的inp文件导出，读取其中各个节点和管段的数据，以及LID的布设形式；将最优布设方式返回CAD文件当中最后得到形成雨水系统改造优化设计。
[0013]本专利技术具有以下优点：本专利技术利用SWMM模型执行降雨模拟，准确反映车辆基地的降水情况，更贴近于实际；以年径流总量控制率为约束条件，在各个汇水分区调整LID设施布设情况，并以总造价、溢流总量、积水节点为目标函数，寻求最优的雨水系统改造方案，为改进雨水系统提供指导；结果可靠准确，提高了设计效率，能有效避免车辆基地内涝的发生。
附图说明
[0014]图1为本专利技术方法流程图。
具体实施方式
[0015]下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。
[0016]本专利技术涉及一种基于SWMM模型的车辆基地雨水系统优化方法，基于SWMM模型模拟降雨场景，对雨水系统进行优化设计，具体包括以下步骤：（1）处理车辆基地雨水管线CAD文件，转换成为inp文件，在SWMM模型中生成汇水区域图和雨水管线图。
[0017]具体步骤：清理CAD图纸，将其中不需要的图例、标注、多余的管线等清除，只保留车辆基地场地底图和雨水管线。将CAD文件保存成wmf格式图元文件，在SWMM软件中加载作为背景图。依据背景图绘制雨水管线，根据场地底图绘制汇水分区。将管道管径、起始埋深、节点高程等数据输入，从而在SWMM模型中生成子汇水区域和雨水管线图。
[0018]（2）根据车辆基地所在区域设置降雨强度相关数据，根据车辆基地实际情况设置汇水区域下垫面参数。
[0019]具体步骤：查询车辆基地所在地区的降雨强度最新公式，代入matlab进行芝加哥雨型降雨过程计算，得到固定重现期下降雨历时与降雨量的数据作为该地区的降雨数据代入SWMM模型当中。再根据车辆基地实际情况用地性质进行下垫面的参数设置。
[0020]（3）根据各个汇水分区下垫面情况针对性的布设LID设施进行雨水系统改造，并利用SWMM模型执行降雨模拟，收集分析模拟数据。
[0021]具体步骤：针对不同的汇水分区下垫面有针对性的布设LID设施，比如在硬化屋面布设绿色屋顶，在路面区域布置透水铺装。对于一个汇水区域有多种下垫面的情形，根据面积比例分配设置不同的LID设施。在LID设施布设完全后执行模拟，得到模拟结果。
[0022]（4）以年径流总量控制率为约束条件，在各个汇水分区调整LID设施布设情况，并以溢流时间、溢流总量、积水节点个数为目标函数，寻求最优的雨水系统改造方案。
[0023]具体步骤：查询当地年径流总量控制率，以年径流总量控制率作为约束条件，调整各个汇水分区LID布设方式并进行模拟。将模拟的结果代入matlab构建以溢流时间、溢流总量、积水节点的目标函数，并寻求函数最优解。通过反复演算得到函数最优解所对应的布设方式。
[0024]（5）将最优设计方案的inp文件导出，并转换成CAD文件最终形成雨水系统改造优化设计。
[0025]具体步骤：将最优设计方案的inp文件导出，读取其中各个节点和管段的数据，以及LID的布设形式。将最优布设方式返回CAD文件当中最后得到形成雨水系统改造优化设计。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于SWMM模型的车辆基地雨水系统优化方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：（1）处理车辆基地雨水设计管线的CAD文件，将其转换成为inp文件，在SWMM软件中生成地块区域和雨水管线图；（2）根据车辆基地所在区域设置降雨数据，根据车辆基地场地情况设置各个汇水分区下垫面数据；（3）根据各个汇水分区下垫面情况针对性的布设LID设施进行雨水系统改造，并利用SWMM模型执行降雨模拟，收集分析模拟数据；（4）以年径流总量控制率为约束条件，在各个汇水分区调整LID设施布设情况，并以总造价、溢流总量、积水节点为目标函数，寻求最优的雨水系统改造方案；（5）将最优设计方案的inp文件导出，并转换成CAD文件最终形成雨水系统改造优化设计。2.根据权利要求1所述的基于SWMM模型的车辆基地雨水系统优化方法，其特征在于：步骤（1）中，处理车辆基地雨水设计管线CAD文件的内容包括：清理CAD图纸，将其中不需要的图例、标注、多余的管线清除，只保留车辆基地场地底图和雨水管线。3.根据权利要求2所述的基于SWMM模型的车辆基地雨水系统优化方法，其特征在于：步骤（1）中，将处理过的CAD文件保存成wmf格式图元文件，在SWMM软件中加载作为背景图；依据背景图绘制雨水管线，根据场地底图绘制汇水分区；将管道管径、起始埋深、节点高程的数据输入，从而在SWMM模型中生成子汇水区域和雨水管线图。...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭思琪，代文江，赵留辉，周文哲，李峥，李双强，李波涛，杨瑾涛，李立，朱文迪，
申请(专利权)人：中铁第一勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：