7.1項(xiàng)目簡介
城市排水系統(tǒng)日益復(fù)雜化和系統(tǒng)化，“源-網(wǎng)-廠-河”一體化的運(yùn)行體系已經(jīng)形成，模型是解決復(fù)雜系統(tǒng)問題的關(guān)鍵技術(shù)手段。城市水系統(tǒng)控制仿真模型軟件（Simuwater）立足于華北院多年水環(huán)境治理經(jīng)驗(yàn)和國內(nèi)外排水系統(tǒng)模擬發(fā)展最新技術(shù)和理念開發(fā)的分布式水文、水力和水質(zhì)模擬模型（圖4-1），可實(shí)現(xiàn)源-網(wǎng)-廠-河耦合模擬，不同模擬原理的混合應(yīng)用，解決常用模擬軟件模擬效率低、耦合程度差、數(shù)據(jù)需求量大，無法滿足排水系統(tǒng)一體化模擬的問題。
經(jīng)科技成果鑒定，由馬軍院士為組長的專家組一致認(rèn)為該科技成果達(dá)到國際先進(jìn)水平。

圖1 城市水系統(tǒng)控制仿真模型軟件（Simuwater）界面圖、總體架構(gòu)圖
7.2主要技術(shù)內(nèi)容
1.創(chuàng)新點(diǎn)
城市水系統(tǒng)控制仿真模型軟件（Simuwater）旨在實(shí)現(xiàn)“輔助設(shè)計(jì)+優(yōu)化控制”兩大核心功能，服務(wù)于規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的建設(shè)方案、設(shè)施規(guī)模方案和運(yùn)行策略優(yōu)化比選，以及運(yùn)行階段的實(shí)時(shí)優(yōu)化策略制定和執(zhí)行，圍繞上述核心功能，Simuwater具備以下創(chuàng)新點(diǎn)：
（1）混合模型搭建：對(duì)不同設(shè)施或系統(tǒng)自由選擇機(jī)理或概化模型建模方式
Simuwater通過將多種排水系統(tǒng)設(shè)施相關(guān)模擬原理（例如非線性水庫法、馬斯京根法、曼寧公式法、CSTR反應(yīng)器法等）集成，實(shí)現(xiàn)同一模型文件下多種模擬方式及SWMM模型動(dòng)態(tài)耦合應(yīng)用，平衡模擬速度和精度，使用戶能夠自由選取模擬原理。
（2）源-網(wǎng)-廠-河耦合模擬：一體化模擬排水系統(tǒng)“源頭-過程-末端”全部設(shè)施和系統(tǒng)
Simuwater可以模擬包含匯水區(qū)、LID、城市雨污水管道、水體、泵站、調(diào)蓄池等水循環(huán)系統(tǒng)的連續(xù)動(dòng)態(tài)仿真模擬，可模擬降雨徑流、面源沖刷、管網(wǎng)水力傳輸、污染物降解等過程，實(shí)現(xiàn)“源-網(wǎng)-廠-河 ”水質(zhì)水量的綜合模擬。
（3）實(shí)時(shí)優(yōu)化控制：根據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)行模擬值、目標(biāo)方程和約束條件，動(dòng)態(tài)高速制定實(shí)時(shí)優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行模擬
Simuwater通過提取所需設(shè)施實(shí)時(shí)狀態(tài)值，設(shè)定泵、堰、管道等可控設(shè)施的優(yōu)化變量，設(shè)置設(shè)施或系統(tǒng)的限制條件函數(shù)，建立多目標(biāo)優(yōu)化方程，利用內(nèi)置耦合的優(yōu)化算法（遺傳算法）求解實(shí)時(shí)優(yōu)化值（單步長優(yōu)化可實(shí)現(xiàn)秒級(jí)運(yùn)算），并將優(yōu)化值返回至運(yùn)行/模擬系統(tǒng)中，完成控制時(shí)間步長內(nèi)的實(shí)時(shí)優(yōu)化控制。
（4）輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)：分析設(shè)計(jì)方案的規(guī)模（能力）對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)的影響，輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行工程方案比選
Simuwater通過內(nèi)置的優(yōu)化算法與輔助設(shè)計(jì)模塊，通過根據(jù)待優(yōu)化設(shè)施的規(guī)模（能力）變化范圍，以建設(shè)目標(biāo)為導(dǎo)向，模擬繪制成本效益曲線，幫助設(shè)計(jì)人員選定最佳方案規(guī)模（能力）范圍。
2.應(yīng)用情況
城市水系統(tǒng)控制仿真模型軟件（Simuwater）已經(jīng)在中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司全面應(yīng)用，同時(shí)在廊坊市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)院、北京城市排水集團(tuán)、中山水匯生態(tài)環(huán)境有限公司的多個(gè)項(xiàng)目也進(jìn)行了應(yīng)用。目前本項(xiàng)技術(shù)設(shè)計(jì)成果在深圳大沙河、鎮(zhèn)江、長春、重慶、昆明、都江堰、咸寧等地水環(huán)境治理項(xiàng)目當(dāng)中都已經(jīng)開始前期工作，成果推廣應(yīng)用前景良好。
3.經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益情況
城市水系統(tǒng)控制仿真模型軟件（Simuwater）在已應(yīng)用項(xiàng)目上作用突出，顯著地提升了排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行及控制的智慧化程度，得到了廣泛的認(rèn)可。隨著該軟件的公開發(fā)布、持續(xù)性地推廣，以及在眾多項(xiàng)目中發(fā)揮日益重要的作用，其市場(chǎng)需求和經(jīng)濟(jì)效益將得到充分地釋放。