基于ARCGIS簡化SWMM建模過程中管網的過程與實現

常勝昆

【摘要】排水系統管網的模擬運算結果，能夠為城市規劃建設提供很好的指導作用。對于城市建設中的排水系統管網規劃有著優化調節作用。龐大的排水管網系統有時候會過于臃腫，需要在保證管網SWMM模擬安全可靠運行的情況下，進行簡化。即保證簡化節點和管段后，匯流面積不變。SWMM自身完成這樣的簡化，是一項很耗時的工作，且易出現錯誤。利用ARCGIS軟件，進行管段和節點的簡化，能夠高效的完成這個過程。本文以一個排水區域為例，介紹如何通過ARCGIS與SWMM的交互，在借助ARCGIS功能的基礎上完成管網的簡化。

【關鍵詞】ARCGIS SWMM；排水管網；簡化

1、引言

城市排水管網系統擔負著收集城市生活污水和工業廢水、及時排除城區內雨水和流經市區雨水的任務。利用數學模型的方法來模擬排水管網是城市排水系統輔助管理的一種有效手段。在我國用計算機模型解決實際水環境問題已經有了初步發展，利用模擬技術作為管理決策乃至系統設計的依據將是必然的發展趨勢。綜合水域信息管理是有效解決水危機及水環境存在的諸多問題的有利工具。

龐大的排水管網系統在模擬過程中，費時費力卻不能得到理想的結果。繁瑣的數據有時還會對模型造成運行偏差，在保證模擬安全可靠運行的情況下，我們可以對復雜的排水管網進行簡化。

2、SWMM模型及其簡化過程

2.1 SWMM模型簡介

SWMM是美國環保署公開發行的軟件，可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對各方面，包括為控制城市內澇而設置的各類排水設施的選擇與設計、為減少合流制系統溢流而制定管理策略、為掌握入流和入滲對污水管溢流的影響而進行系統評估、為開展城市非點源污染研究以減少雨季非點源污染負荷而制定控制措施等。

2.2模型簡化過程的復雜性

排水系統管網的模擬運算結果，能夠為城市規劃建設提供很好的指導作用。全部的排水管網在模擬時顯得過于臃腫，而且導致運算速度緩慢。要進行簡化，具體過程是，增加匯流面積時候，需要記下刪除的檢查井編號和其對應的匯流面積，然后進行加法更改模型數據。同樣的，改變管段長度仍然需要進行加和更改。如下圖，某區域的原始排水管網，有2637個檢查井、2641個匯水分區和2674根管道。

3、ARCGIS簡介和管網簡化功能的實現

3.1 ARCGIS簡介

ARCGIS是美國ERSI公司的一個地理信息系統產品。ARCGIS是一個全面的，可伸縮的GIS平臺，為用戶構建一個完善的GIS系統提供完整的解決方案。

3.2管網簡化功能的實現

將模型數據導入ARCGIS中，數據自動錄入屬性表，省去逐一記錄的繁瑣。ARCGIS的編輯功能非常強大，能夠對目標對象進行選擇、高亮、查看、刪除、合并、查看屬性等等，還能更改對象屬性，進行對象屬性數值的加和、平均值等計算。利用ARCGIS軟件的編輯功能，就能夠高效的完成排水管網系統的簡化過程。

4、運用AGCGIS簡化SWMM管網的操作思路

將數據和圖形添加到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點，然后在屬性表進行面積、長度的加和計算。得到的數值返回到.inp文件中，進而運行模型。

5、實現簡化的具體過程

5.1不同文件類型的轉換

排水管網SWMM的文件時.inp類型。如何才能將.mp文件轉換成為能夠成功導入GIS中的文件是關鍵部分。首先，SWMM的.inp格式文件，轉換成.net格式文件。然后，運用EPA2GIS軟件將.net文件轉換成.shp文件。

5.2.shp格式文件導入GIS

在ARCGIS的ACGCATALOG中建立database，導入節點和管線兩個.shp格式文件即可。建立數據庫的目的是能夠更直接方便的進行數據的輸入和編輯。數據的變化能夠自動的保存在.shp文件所屬的數據庫中。

5.3完成屬性數據顯示

在數據庫中的節點和管線的屬性表中只是自動編號等的一些基本屬性，并不能看到節點的匯流面積、檢查井位置坐標和管線長度等實際屬性數據。需要在database中添加節點的匯流面積和管段長度的具體屬性，然后進行ID屬性的鏈接合并。

5.4在GIS中進行簡化

選擇需要簡化的管線和節點，在GIS中能夠高亮顯示。在ARCGIS里面進行刪除需要簡化的管段和節點，同樣對應刪除模型里面的節點和管線，關鍵的部分是要使管段長度和節點匯流面積保持不變。

5.5模擬簡化后的模型

將ARCGIS中屬性表的數據，反饋到SWMM的.inp文件中，修改節點對應的匯流面積和管段長度。這樣就能夠完成刪除多余的不需要的節點和管線，得到需要的模型。

結論：

通過ARCGIS與SWMM的交互，在借助ARCGIS功能的基礎上完成管網的簡化。利用ARCGIS軟件，在保證匯流面積不變的前提下，能夠便捷的簡化管網并且保證數據的完整性，得到簡化后的模型，再進行模擬。事實證明，簡化后的模擬結果同樣具備準確的仿真效果和對實際項目的決策支持功能。