[發明專利]基于CAD二次開發快速提取管線信息SWMM建模方法

在審

• 申請號: 201710668908.3
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107423520A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 寧存鑫
• 申請（專利權）人: 寧存鑫
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

SWMM作為定量分析城市雨水問題的工具，已在我國雨水規劃及設計領域廣泛應用。但是如何進行快速建模始終是模型推廣的難點。本文通過AUTOCAD自帶的VisualLISP語言對DWG格式的排水管網模型進行快速SWMM模型構建，并在某公園進行了建模測試分析。結果表明：該方法易用且準確，可快速準確提取DWG管網數據中的管網數據（管徑、標高、坐標等），為SWMM模型在中國的進一步推廣應用有重要意義。

背景技術

SWMM模型由美國環保署（EPA）資助開發的一個免費開源的城市雨洪管理模型，包括水量、水質、LID等多個模塊。已被世界各國的研究者廣泛接受用于研究雨水問題，在中國也被廣泛應用于海綿城市LID評估、排水管網復核、城市面源污染量估算等。并取得一系列的研究成果。

然而，因為目前我國管網信息化程度較低，絕大部分管網數據以DWG格式存儲，SWMM無法直接處理。若使用手工描繪方式進行建模，效率低下且誤差很大。所以，SWMM模型應用的核心問題是如何基于已有數據進行快速建模，通過計算機輔助建模可以大大提高建模效率，從而對SWMM模型的應用和推廣有重要意義。

模型及文件結構

SWMM將城市排水管網系統中的水文和水力要素概化為管渠（Link）、節點（Node）和匯水區（Catchment）三種類型。用非線性水庫模型模擬地表徑流，用圣維南方程演算管網的輸送過程，用累積沖刷模型模擬地表徑流的污染。SWMM模型主要用于城市區域降雨徑流、合流制管道、污水管道和其他排水系統的規劃設計、情景分析和方案評估等多個方面。資料詳實時也可應用于非城市區域的分析與模擬。

SWMM的模型文件為INP格式文件，具有按塊組織的特定文件格式。每一塊都是從一個由中括號括著的關鍵字開始，關鍵詞后為屬性區，模型的各種參數反映了對應的管渠、雨量計、匯水區等的屬性及相互關系。部分關鍵詞如下：

[TITLE] 工程標題

[OPTIONS] 分析選項

[REPORT] 輸出報告指令

[FILES] 接口文件選項

[RAINGAGES] 雨量計信息

[HYDROGRAPHS] 用于構造RDII進流量的單位水文過程線數據

[EVAPORATION] 蒸發數據

[TEMPERATURE] 氣溫和雪融數據

SWMM的INP文件中各節次序任意，并非所有節是必須的。分號（；）用于說明本行中，其后為注釋而不是數據。數據項可以顯示在行內任意列。各節關鍵詞可以顯示為混合小寫和大寫方式，僅僅前四個字符（加上起始中括號）用于區別關鍵詞。

發明內容

建模實現過程

建模是進行SWMM模擬的第一步，基于VisualLISP快速提取管線信息并導入SWMM的過程可分為兩部分，一是管線信息的提取，二是信息格式的轉換與導出；

3.1 管線信息的提取

管線需提取的信息主要有以下內容：管徑、管長、管線兩端管內底標高、管線折點坐標、管線上下游與節點的對應關系、節點的坐標、節點內底高程、節點地面標高。為了提取到這些信息，有三個核心問題需要解決，一是建立管線的上下游拓撲關系，二是獲取標高信息并與管線及節點對應，三是管徑信息與管線的對應^{[7, 8]}。

3.3.1建立管線的上下游拓撲關系

為了確定管線的上下游，首先自定義一個名為pck的塊，需要用戶通過點擊下游管線末端插入到管線系統中，管線系統排出口位置即為塊的基點。拓撲關系的建立流程可用圖1表示：

圖1 管線拓撲關系建立流程圖

Fig. 1 Flow Chart of Pipelines Topology Establishment

如圖2所示為管線拓撲建立的源代碼，其中子程序“getnewaddnearobjss”承擔著根據搜索點表獲取新增管線，并記錄信息，同時更新搜索點表的任務；rcgx為管線端點的容差，gxename為管線的線形，gxlayer為管線圖層。

圖2 主程序源代碼

Fig.2 Main Program Source Code

3.1.2 獲取標高信息并與管線及節點對應

為了使提取后的標高管徑信息能與管線及節點對應，需要合理的數據存儲格式。這里使用表來存儲數據，節點和管線的數據形式如下：

（節點坐標地面標高井底標高節點編號）