一种基于SWMM的适用于大管径暗涵的阻塞识别方法及系统与流程

本发明涉及排水管道阻塞，特别涉及一种基于swmm的适用于大管径暗涵的阻塞识别方法及系统。

背景技术：

1、城市大口径排水管道的阻塞主要涉及结构性缺陷、异物、土壤与树根入侵等。根据我国《城镇排水管渠与泵站维护技术规程》规定，管道内不得留有石块等阻碍排水杂物，允许淤泥深度不得大于管径的1/5。排水管网阻塞降低了管道容量同时阻碍了排水通道，由此带来管道高水位运行、雨季频繁溢流等问题。目前对排水管道阻塞的识别方法较为有限，主要通过cctv、声呐等入侵式的管道勘察技术，然而随着信息化的发展，通过在排水管道内设置在线监测设备，通过监测数据与专业水力模型间接识别管道阻塞逐渐成为必要。在已有的针对管道淤积预测的模拟研究中，主要由以下几类方法：

2、1)通过管道中的流量监测数据，绘制该处管道的散点图，通过与曼宁公式进行对比分析，可探究该段管道的运行性能。该种方式需要建设流量计，总体成本较高、维护难度大，对数据准确性要求较高。

3、2)通过在管道中布设液位计，通过上下游的两处管道的液位差值，直接判断该段管道的是否存在管道阻塞。该种方式对液位差值的判定缺乏判定依据，无法根据不同管道水力条件调整其判断标准，实际应用过程中极易造成误判。

4、3)通过构建管道阻塞的数学模型，通过管道中的杂质浓度、管道长度、管径等基本参数，结合杂质的沉积与冲刷再悬浮等过程，模拟管道阻塞规律。该种方法仅适用于静态模拟，无法实时反应当前管道的阻塞状态。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明旨在提出一种基于swmm的适用于大管径暗涵的阻塞识别方法及系统，通过swmm模型对大管径暗涵进行模拟，所需参数较少、计算速度快，可用于实时判断管道阻塞情况，指导日常管道清理工作的开展。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种基于swmm的适用于大管径暗涵的阻塞识别方法，包括以下步骤流程：

4、s1：在暗涵中选择对应位置安装井内液位计进行监测水位数据；

5、s2：通过swmm建立汇水区域的水动力模型；

6、s3：基于水动力模型模拟计算结果，计算阻塞识别阈值；

7、s4：基于监测数据识别暗涵阻塞；

8、s5：根据阻塞的面积百分比划分问题等级。

9、进一步的，所述s1中的暗涵为直径大于1m的城市排水管涵。

10、进一步的，所述s1中的对应位置为前后串接连通的暗涵连接处，按照水流方向，液位计由上游至下游均匀安装。

11、进一步的，所述s2中的水动力模型包含排水暗涵及接入该暗涵的周边汇水管线，以及下游的泵站、闸门。

12、进一步的，所述s2中的swmm通过考虑地形和管网收水范围和雨水分区的基础上进行模型雨水子集水区划分，具体划分为管网收集地块以及道路雨水。

13、进一步的，所述s2中的swmm通过输入降雨数据以及泵站抽排水量参数计算得到液位计布设位置的液位过程线。

14、进一步的，所述s3中阻塞识别阈值通过swmm模拟计算得到，具体为：分别向swmm模型输入晴天、小雨、中雨、大雨、暴雨5个不同等级的降雨数据，在每个降雨等级下，在上下游相邻两个液位计之间设置不同的断面阻塞比例，分别进行模拟计算，得到不同阻塞比例下的上下游液位差值表，即为不同降雨等级下的暗涵阻塞识别阈值，具体如下表所示：

15、。

16、进一步的，所述s4中的监测数据包括降雨数据与液位计的液位数据，通过降雨数据确定降雨等级，相邻两个液位计的差值计算公式为：

17、δh＝hup-hdown

18、其中，δh为相邻两个液位计的差值，hup为上游液位，hdown为下游液位；

19、通过降雨等级以及δh与不同降雨等级下的暗涵阻塞识别阈值进行对比，确定这两个液位计之间的管道阻塞面积百分比。

20、进一步的，所述s5中的问题等级实时根据监测数据调整划分，具体为提醒级、通知级、报警级；各等级判断标准如下表所示：

21、 问题等级 包含范围 提醒级 <![cdata[a₂₀-a₆₀，b₂₀-b₆₀，c₂₀-c₆₀，d₂₀-c₄₀]]> 通知级 <![cdata[a₆₀-a₈₀，b₆₀-b₈₀，c₆₀-c₈₀，d₄₀-c₆₀，e₂₀-e₄₀]]> 报警级 <![cdata[a₈₀以上，b₈₀以上，c₈₀以上，d₆₀以上，e₄₀以上]]>

22、为了实现上述目的，本发明还提供了一种基于swmm的适用于大管径暗涵的阻塞识别系统，包括以下模块：

23、监测模块：通过在暗涵中选择对应位置安装井内液位计进行监测水位数据；

24、模型构建模块：通过swmm建立汇水区域的水动力模型；

25、阈值设定模块：基于水动力模型模拟计算结果，计算阻塞识别阈值；

26、识别模块：基于监测数据识别暗涵阻塞；

27、划分模块：根据阻塞的面积百分比划分问题等级。

28、有益效果：本发明通过swmm能够实现暗涵的动态模拟，从而动态监测暗涵的阻塞情况，并能够根据阻塞的实际情况确定问题。本发明综合考虑晴天、小雨、中雨、大雨、暴雨5个不同等级的降雨情况，对于不同降雨等级下对应不同的暗涵阻塞识别阈值，提高了暗涵阻塞预测的合理性与准确性。