海绵城市下计算机模型技术在智慧水务系统中的应用

海绵城市下计算机模型技术在智慧水务系统中的应用

海绵城市理念主要针对环境变化频繁、自然灾害多发，且大量缺水的城市。海绵城市可以像海绵一样，在下雨时通过吸水、蓄水、渗透水、净化水等方式来有效利用水资源。海绵城市的主要作用是缓解城市环境污染和缺水问题，通过科学、合理的措施对污水问题进行有效的治理，从而提高水资源的可利用效率。一般来说，智慧水务系统主要是利用系统进行相关数据的采集工作，对城市内的用水情况进行监督、管理和控制，并通过常态化的方法完善供排水设施。将海绵城市和智慧水务有效结合，即通过更加科学、高效的方法完善城市中水务环境的相关数据，以高科技手段来改善我国城市内部水环境。下面以水资源短缺型城市下的一个园区为例，简述海绵城市下计算机模型技术在智慧水务系统中的应用。

一：水动力模型

通过三维水流模拟软件构建三维水动力水质模型，具体情况如图所示

    主要对水质环境变化后河流内换水速度和周期进行分析，通过水质模拟跟踪、定位粒子扩散过程以及示踪剂扩散试验方法，通过模型研究对河道内的换水速率、换水周期、缓冲区、死水区进行分析，以此建立氮、磷增减模型，最终模拟换水期间浓度变化值。数值计算方法主要有非结构网格有限体积法，该计算方法速度快、复杂地形拟合度高，可以实现物质通量守恒 ，在数字模型计算中可以根据城市园区水下地形图确定水深。计算网络由三角形单元组成，其可以构建出合理的拟合岸线，对于水动力模型边界条件主要有两种：上边界条件，其主要是入流边界条件，计算补水流量；转 化边界条件，根据城市气候环境特点、河道土壤性质、当地管理经验，计算取水蒸发和渗透速率，该模型主要参数为糙率、植被条件、土壤性质。

二：内涝模型

工作人员在具体工作时，先按照该园区的实际情况对洪涝模型进行分类，然后通过计算机信息技术进行模拟演练，具体是结合园区内的实际情况模拟雨水的流向、可能到达的水位以及会发生积水的地区，从而获得相关可供参考的数据。结合具体的指标来预测园区内是否会发生洪涝情况，以此根据城市规划区域内降雨情况确定不同地区可能潜在的发生洪涝的可能性，具体主要是利用模型中的技术分析降雨时间的长短，最长多久时间、最短多久时间，根据确切的时间计算出该地区降雨的时间以及具体的峰值，再进行具体规划工作。通过以上分析最终得出降雨规律，并在模拟不同降雨条件下，模拟园区地面水总面积，也可以以此对管网水动力流量、水位等参数进行模拟。

三：活性污泥模型

处理厂模拟主要利用商业活性污泥模拟软件，该软件易于操作、界面功能强大，主要是利用先进的科学技术实现关于污水处理的具体结构，然后通过治理污水的技术 进行仿真模拟，具体构建的工艺模型如图所示

    分别从应用、传输、传感三个层面分析污水处理信息数据传输程序。相关的工作人员可以依靠这个模型解决分析和处理污水时面临的各种问题。且该模型也可以作为工作人员、技术人员优化处理流程 、改进处理技术的依据 ，并根据具体处理过程中的工艺细节进行建模。在此过程中，污水处理厂可以先选择某一个工艺参数，利用水务软件模拟污水出水情况，从而提高方案的环保特点。该软件主要包括以下几部分 ：①污水处理工艺构造，主要包括反应器、流程连接节点、二沉池模型；②定义模型初始条件，主要有模型类型、构筑物体积和流量、模型参数赋值；③稳态模拟，确定仿真条件，具体包括稳态入流水质、计算步长，并确定参数赋值、模拟计算稳态结构；④动态仿真模拟，该模块首先需要输入污水厂动态进水水质，其次计算模拟动态结构和数值结果，最后将模拟结果与实际水质进行对比， 当数值不一致时，则需要对模型进行调整和校对，当结果一致时，则需要输入动态模拟结果，最终通过该软件制定最佳方案。