總則1.0.1為規范湖南省城市排水系統數字模型的建設和應用，提高湖南省城市排水工程的數字化、信息化管理水平，推進城市水安全、水環境治理體系和治理能力現代化轉型，結合湖南省實際情況，制訂本導則。1.0.2本導則適用于湖南省縣以上城市（含縣城）排水系統數字模型的建設規劃、建設管理、項目實施和運行維護等。1.0.3城市排水系統數字模型建設應遵循信息化、可視化、智慧化、實時化的原則。1.0.4城市排水系統數字模型建設應結合業務應用場景與現有信息化基礎，統籌規劃、合理設計、科學實施、精心運維。1.0.5城市排水系統數字模型建設應與市政排水管網數據采集和地理信息系統建設、城市信息模型（CIM）建設、城市智慧水務建設等城市相關平臺建設充分融合，實現數據資源整合，以滿足數據匯聚、信息聯動和業務協同的要求。1.0.6城市排水系統數字模型建設除應符合本導則外，尚應符合國家、行業現行有關標準的規定和湖南省的有關管理規定。

術語2.0.1城市排水系統數字模型digitalmodelofurbandrainagesystem基于城市排水區域氣候氣象、地形地貌、下墊面情況、排水管網地理信息系統（GIS）等，運用數理邏輯方法和數學語言結合工程模型，對城市排水系統進行動態模擬分析，由此獲得城市排水系統的水位、流量、流速、污染物濃度、地面積水等水文、水力、水質等信息。2.0.2排水工程wastewaterengineering收集、輸送、處理、再生污水和雨水的工程。2.0.3排水系統wastewaterengineeringsystem由排水工程各關聯設施所組成的總體。2.0.4排水設施wastewaterfacilities排水工程中的管道、構筑物和設備等的統稱。2.0.5數字排水digitaldrainage利用先進信息技術實現城市排水系統設施及要素、排水管理業務的全方位信息化支撐。其主要建設內容包含動態感知、數據資源、網絡與基礎環境、支撐平臺、業務應用、安全體系、標準體系、運行維護體系等。2.0.6市政排水管網地理信息系統geographicinformationsystemofmunicipaldrainagepipelinenetwork利用地理信息系統技術，實現對市政排水管網設施空間與屬性數據的顯示、編輯、查詢、統計等功能的數據管理系統。2.0.7智慧排水與污水處理信息系統Intelligentdrainageandsewagetreatmentinformationsystem基于在線監測、數字模型、地理信息系統等先進技術，實現排水、污水處理設施的數據維護、運行管理、情景模擬、風險評估、指揮調度、動態決策等功能的排水行業應用系統。2.0.8城市信息模型cityinformationmodel(CIM)以建筑信息模型（BIM）、地理信息系統（GIS）、物聯網（IoT）等技術為基礎，整合城市地上地下、室內室外、歷史現狀和未來多維多尺度信息模型數據和城市感知數據，構建三維數字空間的城市信息有機綜合體。2.0.9城市信息模型基礎平臺basicplatformofcityinformation城市信息模型基礎平臺是在城市基礎地理信息的基礎上，建立建筑物、基礎設施等三維數字模型，表達和管理城市三維空間的基礎平臺，是城市規劃、建設、管理、運行工作的基礎性操作平臺，是智慧城市的基礎性、關鍵性和實體性信息基礎設施。2.0.10城市排水管網系統水力模型hydrodynamicmodelofdrainagenetworksystem模擬城市排水管網系統（含排水管渠、河湖水體）中水流輸送過程的數學模型。2.0.11城市排水管網系統水質模型Waterqualitymodelofdrainagenetworksystem模擬城市排水管網系統（含排水管渠、河湖水體）中水污染物輸移、衰減過程的數學模型。2.0.12拓撲結構topologicalstructure把實體抽象成與其大小、形狀無關的“點”，把連接實體的線路抽象成“線”，通過借用幾何學中的點與線，抽象地表示實體相互之間點、線連接關系的圖。2.0.13模型測試modeltesting評判模型計算穩定性的過程。2.0.14參數率定calibration采用實測數據推定模型參數或選擇最優參數，使得模擬結果與實測數據偏差達到精度要求的過程。2.0.15模型驗證validation采用實測數據，評價模型模擬結果準確性的過程。2.0.16模型驗收modelacceptancecheck評價模型構建中基礎數據、邊界條件、參數設置、結果表達等完整性、合理性和科學性的過程。2.0.17容災管理disasterrecoverymanagement采用管理手段，保證在自然災害、設備故障、人為操作破壞等的災難發生時，在生產系統的數據盡量少丟失的情況下，保持生存系統的業務不間斷地運行。

建設內容3.0.1城市排水系統數字模型建設應做好體系建設頂層設計。3.0.2城市排水系統數字模型的建設內容可參考圖3.0.2系統建設框圖，包括管理體系建設和技術體系建設，兩者應相互支撐，并貫穿于確定目標、建設規劃、建設管理、項目實施和運行維護全過程。圖3.0.2系統建設框圖3.0.3城市排水系統數字模型建設管理體系包括組織體系和制度體系。管理體系的建設內容可按本導則第3.0.4條和第3.0.5條的規定確定。3.0.4城市排水系統數字模型建設的組織體系建設主要包括以下內容：1落實城市排水系統數字模型建設工作總體部署、目標制定、任務分解、重大事項研究決策和組織協調工作的歸口管理責任主體部門；2明確相關部門職能分工，將城市排水系統數字模型建設規劃、建設管理、項目實施、運行維護、資金保障等納入相關部門的日常管理工作職能職責。3.0.5城市排水系統數字模型建設的制度體系建設可參考圖3.0.5，主要包括以下內容：1梳理并完善城市排水系統數字模型建設管理工作流程，建立城市排水系統數字模型建設與應用的規劃管控、建設管理機制和制度，并應將城市排水系統數字模型建設項目實施的立項審批、方案審查、初步設計審查、施工圖審查、竣工驗收等關鍵環節和運行維護工作納入綜合管控范疇。2建立健全與城市排水系統數字模型建設全生命周期相關的保障、監督、考核、評估等機制。根據實際情況，制定與城市排水系統數字模型建設全生命周期相關的管控、激勵和考核等管理辦法或規定。圖3.0.5制度體系建設框圖3.0.6城市排水系統數字模型建設的技術體系建設可參考圖3.0.6，主要包括以下內容：1應按國家現行標準《城市排水防澇設施數據采集與維護技術規范》GB/T51187和《湖南省市政排水管網數據采集和地理信息系統建設技術導則》的規定，建立城市排水管網地理信息系統和城市排水管網數據庫，完善城市排水管網信息化管理；2結合各地氣候氣象、地形地貌、水文地質等因素，加強城市水安全、水環境、水生態、水資源相關基礎研究，重點開展城市氣象水文特征、防洪排澇風險、排水系統污染排放特征等研究；3針對排水系統規劃、設計、評估、日常管理、災情預判、輔助決策和運行調度等不同需求，建設本地化的城市排水系統數字模型和應用系統；4制訂排水系統數字模型的構建、驗收、應用、運行維護等方面技術標準；5加強技術支撐能力建設，建設城市排水系統數字模型專家庫，培育本地技術團隊，加強對模型專業技術人員的培訓，為城市排水系統數字模型建設和應用提供技術支撐；6建設單位可聘請技術支撐服務團隊，開展技術研發、方案審查、模型建設、成果驗收和績效考核等工作，為城市排水系統數字模型建設提供全過程技術服務。圖3.0.6技術體系建設框圖

建設要求4.0.1城市排水系統數字模型建設應定位于城市數字化排水建設的關鍵組成部分和決策支撐體系核心，由地方排水主管部門主導建設，全面協調和統籌管理。4.0.2縣級及以上城市建成區應將城市排水系統數字模型建設納入排水、雨水專項規劃，統籌規劃，分步實施；其他有條件的城鎮宜開展城市排水系統數字模型的建設和應用。4.0.3應成立城市排水系統數字模型建設領導小組，負責重大事項的決定，確定體制機制的建設，落實項目建設資金，協調項目各相關單位的協作關系，決定項目組成員的調整，及時聽取項目建設過程的進展情況，對項目的執行情況進行宏觀監督和指導。4.0.4城市排水系統數字模型建設項目應以需求為導向、以應用為核心，確定建設目標、總體架構與實施路徑等。4.0.5應明確城市排水系統數字模型建設項目總負責人，負責整個項目建設全過程的所有管理職責，保證項目總體進度和工作質量，督查各組工作質量和進度，定期向領導小組匯報進展情況及需要確認的重大事項。4.0.6應建議統一設置數字模型管理組和信息系統管理組，負責城市排水系統數字模型建設專職隊伍建設，編制各崗位管理制度，并組織培訓。4.0.7應設立城市排水系統數字模型建設系統組，負責城市排水系統數字模型建設項目的系統運行環境和應用系統的建設與協調，包括網絡部署、硬件配置，數據庫建設、系統軟件配置和應用軟件研發，信息安全系統建設等工作。

模型構建5.1一般規定5.1.1應根據實際需求和建設目標選擇適用的城市排水系統數字模型軟件，開展城市排水系統數字模型的建設和應用。5.1.2按照建模目的和應用對象，城市排水系統數字模型可分為城市排水管網系統模型、城市排水處理系統模型和其他特殊功能模型等。5.1.3城市排水管網系統模型適用于城市排水管網系統的水量、水動力和水質變化模擬仿真，根據模擬目標可分為水力模型和水質模型。5.1.4用于城市排水管網系統的水力條件模擬時，應構建城市排水管網系統水力模型。按照其應用目的、概化程度和范圍尺度，城市排水管網系統水力模型一般可劃分為框架模型、分區模型和精細模型，不同精度尺度的城市排水管網系統模型的構建和應用宜符合下列規定：1框架模型宜用于城市總體規劃及分區規劃方案研究，模擬對象宜包括城市建成區下墊面、河湖水體、排水（雨水/合流）主干管渠、調蓄池、泵站等；2分區模型宜用于特定集水區專項規劃和研究，模擬對象宜包括城市下墊面、河湖水體、片區內排水（雨水/合流）管渠、調蓄池、泵站及末端設施等排水設施、水利工程構筑物等；3精細模型宜用于片區排水工程的設計和評估，模擬對象宜包括模擬范圍內下墊面、河湖水體、排水（雨水/合流）管渠、調蓄池、泵站、低影響開發設施等排水設施；4同一項目中，根據項目目的、重要性、數據可獲取性及模型構建的難易程度，可采用不同的模型尺度。5.1.5用于城市排水管網系統的污染物排放、遷移、擴散及水環境評估等水質相關研究時，應在城市排水系統水力模型的基礎上構建城市排水系統水質模型，其建模范圍應與水力模型一致。5.1.6城市排水管網系統水質模型應用于流域水污染綜合評估和規劃等時，應盡量減少管網概化，以提高模擬準確度。模型構建宜包括流域內的全部管網元素及與水質相關的參數。5.1.7城市排水處理系統模型適用于污水處理廠（站）工藝系統及工藝構筑物的數值模擬，可分為工藝系統模型和流體力學仿真模型。應根據實際需求和應用目標構建適宜的模型系統。5.1.8其他特殊功能模型應根據實際需求和應用目標，參照該模型系統的相關說明、要求和規定，構建適宜的模型系統。5.1.9城市排水系統模型構建和應用時，應根據實際需求和建設目標，選擇適用的城市排水系統數字模型軟件。5.1.10城市排水系統數字模型的構建應符合下列基本規定：1模型中使用的空間數據所采用的平面坐標和高程系統應協調一致；2模型采用的計算方法、基礎數據精度和準確度、率定與驗證的標準應取決于模型的目標；3根據建模目的，模型基礎數據的輸入、模型參數的選取和邊界條件的設置，應能較好地反映城市排水系統的實際情況或規劃條件；4應完整記錄模型構建的工作流程和數據文件，并說明模型主要參數的選擇依據和確定方法。5.1.11根據建模目的，城市排水系統數字模型構建所選用的建模工具應符合下列規定：1具備外部數據輸入、構建模型、執行模擬、結果輸出和可視化等功能；2城市排水管網系統模型應具備降雨模擬、地表產匯流模擬、管網水力模擬、河湖水體水力模擬等水文水動力模擬功能。涉及污染物計算時應具備面源污染排放模擬、低影響開發設施水質模擬、排水戶污染排放模擬、管網污染物轉輸模擬和河湖水體水質模擬等功能；3城市排水處理系統模型應包括目標污水處理系統所涉及的主要工藝仿真計算功能；4其他特殊功能模型應能實現主要目標功能，如城市壓力排水管道系統數字模型應提供水錘分析功能；廠、站、網的運行成本分析模型應結合排水管網、泵站和污水處理廠的設置和運行進行方案對比和成本分析；內澇預警模型應結合降雨情況對城市內澇進行預警；排口水質超標預警模型應針對排口水質變化數據進行預警。

5.2數據要求5.2.1構建城市排水系統數字模型應根據模型軟件要求、建模目標等收集基礎數據。1城市排水管網系統模型涉及的主要數據信息包括：氣象數據（主要為降雨數據、蒸發數據等）、地面高程數據、下墊面數據、排水管網和附屬設施數據（含低影響開發設施）、河湖水體數據、流量和水位監測數據、運行資料、邊界條件、水質監測數據等；2城市排水處理系統模型涉及的主要數據信息包括：污水處理廠處理工藝和運行參數、關鍵工藝構筑物參數、關鍵水質參數等；3其他特殊功能模型應根據模型用戶手冊或技術指南相關要求收集基礎數據。5.2.2降雨數據包括設計暴雨數據和實測數據，應符合下列規定：1評估通過徑流峰值流量的設施時，應采用短歷時設計暴雨或短期實測降雨數據，且數據間隔時長不宜大于5min；2評估通過或容納降雨徑流總量的設施，或評估區域內澇風險時，宜采用長歷時設計暴雨或長期實測降雨數據，且數據間隔時長宜小于10min，不應大于1h；3實測資料應包含不同降雨歷時的降雨時間。5.2.3短歷時設計暴雨雨量可根據各市最新暴雨強度公式進行計算。5.2.4模型應用城市應結合本地的降雨特征和排水系統模型的目標，選擇合適的設計暴雨雨型。5.2.5構建城市排水系統數字模型所需的地面高程數據的精度應根據構建的模型等級確定。1精細模型地面高程數據的測繪圖比例尺不宜小于1:500，分區模型不宜小于1:5000，框架模型不宜小于1:10000；2當需要評估排水系統的局部內澇情況時，應根據區域面積大小，對風險區和敏感區（如地下室、下穿隧道等局部洼地）加密地面高程數據，如標高缺失，應補充測量。5.2.6下墊面數據應包括下墊面的用地類型、集水區面積、不透水率、粗糙系數、坡度、下滲能力。5.2.7低影響開發設施數據應包括設施類型、集水區面積、不透水率、粗糙系數、坡度、下滲能力。5.2.8排水管網和附屬設施數據除應符合現行國家標準《城市排水防澇設施數據采集與維護技術規范》GB/T51187的有關規定外，管網數據保有率應不低于60%，且不同尺度模型對管網數據保有率的要求應滿足表5.2.8的規定。表5.2.8不同尺度模型對管網數據保有率的要求模型等級管網數據保有率指標（%）備注大管中管小管綜合框架模型70~8060~7050~6060~70未知管線可簡化，或插值計算分區模型80~9070~8060~7070~80非重點管段可省略，重點管段保留精細模型90~10080~9070~8080~90邊緣管段省略，多數管段保留全管網模型（水質模型）90~10090~10080~9090~100基本達到全管網數據建模程度注：（1）小管：管徑≤400mm；中管：400mm<管徑<900mm；大管：管徑≥900mm；（2）管網數據保有率低于60%，不能滿足建立水力模型的最低要求。5.2.9城鎮河道、明渠、湖泊及水利工程應包括下列資料：1河道、明渠的屬性資料，包括高程、斷面、糙率、水位、流量資料，重點河道還應收集河道的特征水位數據；2湖泊水庫應包括高程、面積、庫容、水位、溢流口資料；3涵洞、閘壩、主要跨河建（構）筑物和排澇泵站應包括幾何尺寸、運行水位、水閘和泵站的運行規則；5.2.10歷史易澇區資料應包括易澇點的位置、高程及歷史受澇記錄等。5.2.11城市排水系統的流量和水位監測數據應符合現行國家標準《城市排水防澇設施數據采集與維護技術規范》GB/T51187的有關規定，并應符合下列規定：1監測點密度應符合下列規定：框架模型每10km2至少應布置1個監測點；分區模型每5km2至少應布置1個監測點；精細模型每個匯水分區至少應布置1個監測點，若匯水分區面積超過1km2，應每1km2至少布置1個監測點，重點排口、易澇區等重點區域的監測點應加密。2雨季流量監測時，應至少選擇3場不同雨量等級的獨立降雨事件，獲得完整的降雨過程流量監測曲線，流量監測記錄應與降雨過程記錄匹配。5.2.12應收集雨水調蓄池、排口閘門或閥門、雨水和排漬泵站、河道水閘和污水處理廠進水設施等附屬設施的運行數據和運行模式等運行資料。5.2.13應收集管道、檢查井沉積物厚度數據，地下水入滲數據，管道坍塌信息，以及閘門、閥門、泵站故障信息。5.2.14應收集排水系統外部入流和排水系統排放口（下邊界）水位等模型邊界資料，并應符合下列規定：1執行管道能力評估模擬分析時，管道模型下游邊界條件應按設計自由出流設定；2執行內澇風險分析時，管道模型下游邊界條件應按實測數據、河道模擬數據或規劃要求設定；3執行實況事件模擬時，管道模型下游邊界條件應按實測數據設定。5.2.15收集的水質監測數據應與排水系統水質模型模擬的污染物數據相對應。5.2.16根據城市排水系統資料詳細程度，可將收集的資料分為4級：級別A、級別B、級別C和級別D，其中級別A代表最高準確級別，級別D代表最低準確級別。每類數據及其準確級別的詳細敘述見附錄A。5.2.17構建的城市排水系統模型的精細尺度應與城市排水系統收集資料的精度相匹配，不同級別下資料收集詳細程度推薦值可見附錄A。如基于較低級別數據進行較高級別模型構建，則需要補充數據，加強模型率定驗證。5.2.18應對采集的相關數據進行分析和處理，以滿足模型建設要求，數據處理應包括下列內容：1評估甄別異常數據，進行修正或剔除；2檢查并驗證系統拓撲關系；3根據模型目標和尺度，對收集數據存在的缺失進行補充測量；4難以補測的數據，應根據已有數據，進行合理推斷補充；5記錄數據來源。5.2.19物聯網感知數據宜滿足以下規定：1感知數據與模型設計數據采用的規則盡可能一致；2采集數據統一頻率：水力監測數據不宜大于5分鐘，水質監測數據不宜大于120分鐘；3、統一零點校正，監測數據盡可能設置為同步采集。5.3模型搭建5.3.1模型搭建應包含數據錄入、數據檢查、對象概化、建立拓撲結構和選擇參數。5.3.2根據建模目的，城市排水管網系統模型建模對象可包含集水區、管網、排口、溝渠、河道等排水設施的不同要素組合。5.3.3集水區劃分應考慮地形、地貌、地表覆蓋情況、雨水管網及合流制管網分布情況，開展集水區劃分，確定子集水區參數。5.3.4應根據模型尺度和建模目的對排水系統進行合理概化，模型概化范圍和概化程度應保證模型結果能夠實現建模目的，并滿足精度要求。5.3.5應根據建模目的，選擇適宜的城市排水系統數學模型計算方法及參數，計算方法的選擇應符合下列規定：1排水管網、河道水力模型宜采用動力波法進行模擬。簡單排水系統模型在不影響模型計算穩定性的前提下，可采用運動波法模擬；2河道模型宜采用一維模型，需要評估河道斷面上的水動力變化或污染物擴散時，宜采用二維模型；3湖泊水庫模型根據實際需要可選擇采用零維、一維、二維或三維模型；4城市排水處理系統工藝系統模型根據實際需求選擇能夠進行沉淀過濾、生物化學反應過程等工藝仿真的模型；5城市排水處理系統流體力學仿真模型根據實際需求選擇能夠實現城市排水處理系統反應器流體力學仿真功能的模型。5.3.6搭建排水系統規劃模型時，模型參數應根據現行國家標準的有關規定和規劃設計工況合理確定。

5.4模型測試5.4.1模型搭建后應首先進行嚴格的穩定性測試，保證模型運行的穩定性。5.4.2應運行多個具有顯著差異的典型工況，進行模型穩定性測試。5.4.3城市排水管網系統模型更新及測試過程中改變管徑、標高等參數變化超過10%時，應重新進行模型穩定性測試。5.5參數率定和驗證5.5.1模型參數率定和驗證流程宜包括初始參數設置、參數敏感性分析、實測數據質量評估、模型參數率定、模型驗證及編寫報告。5.5.2參數率定和驗證應采用相互獨立的多套實測數據，且實測數據應來源于物理特征一致的城市排水系統。5.5.3城市排水管網系統模型的參數率定和驗證宜采用流量、水位等實測數據；當缺少實測數據時，可參考歷史相關記錄。在規劃設計階段，因缺乏實測數據無法率定，需要說明參數的取值依據。5.5.4城市排水管網系統模型采用實測數據進行參數率定和模型驗證時，宜至少采用2套獨立的降雨實測數據作為基礎數據，并應至少對2套實測數據和模擬結果進行對比，數據偏差應符合下列標準之一：1模擬和實測的總水量偏差不應大于20%，時間序列數據模擬和實測的峰現時間偏差不應大于1h，峰值偏差不應大于25%；2模擬和實測時間序列數據的納什效率系數不應小于0.5。5.5.5城市排水管網系統模型采用歷史記錄進行參數率定和模型驗證時，模擬結果應與實際內澇積水和溢流狀況一致。5.5.6城市排水處理系統工藝模型應采集系統運行數據，進行模型化學計量學系數和動力學參數的率定和驗證。5.5.7城市排水處理系統流體力學仿真模型應根據模型應用目的進行驗證。

5.6模型驗收5.6.1應制訂模型驗收相關技術標準，明確模型驗收的審查內容和標準。5.6.2應由模型使用部門或委托單位實施模型驗收。可組織具有相關技術能力的第三方單位實施模型驗收，并出具明確的驗收意見和驗收報告。5.6.3模型構建單位應提供場地、模型運行環境、模型文件等，協助開展模型運行測試和模型文件的審查。

模型應用6.1一般規定6.1.1城市排水系統數字模型應用應與城市排水系統業務緊密結合，宜包括排水系統規劃設計、排水系統運行評估和問題診斷、排水系統應急調度等業務上的應用。6.1.2城市排水系統數字模型的業務應用應遵循目標性、真實性、完整性和再利用性原則。6.1.3城市排水系統數字模型應用流程應包括確定服務對象、模型選擇、模型構建、模型校核、模型應用等內容，具體內容如圖6.1.3所示。圖6.1.3城市排水系統數字模型業務應用流程6.2排水系統評估診斷應用6.2.1排水管理單位應建立城市排水系統數字模型在城市排水系統現狀評估、問題診斷等業務中的應用機制。6.2.2城市排水管網系統模型在現狀排水系統評估診斷業務的應用宜包括下列內容：1區域整體排水情況分析。結合氣候變化與城市土地利用現狀，評估不同重現期下區域整體排水現狀，包括排水管網的整體排水能力評估，城市內澇風險評估，情景工程統計，超載情況統計等，以反映建模區域整體排水情況；2排水管網運行評估和問題診斷。結合排水設施數據、監測數據與管網運行的水力、水質模型數據，對排水系統存在的高水位運行、溢流、雨污混接、淤塞、水質異常、管網滲漏和滲入等問題進行診斷，動態分析和評估城市排水系統中管網運行狀態；3排水系統水力負荷評估。評估污水系統、雨水系統和合流制系統的水力負荷，以及對系統存在的水力負荷缺陷問題進行診斷。6.2.3城市排水處理系統模型在排水系統評估診斷業務的應用宜包括下列內容：1雨水、污水處理系統工藝運行問題診斷和分析評估；2雨水、污水處理系統處理提升改造能力評估；3單體工藝構筑物運行問題診斷和分析評估；4雨水、污水處理系統處理效率、能耗、藥耗分析評估。6.2.4宜結合《室外排水設計標準》GB50014，使用城市排水管網系統水力模型對現有排水管網、泵站和調蓄池等排水設施進行模擬，分析評估城市排水系統現狀排水能力，并結合利用排水管網、泵站、污水處理廠等系統突發事件應急處置資料、城市易澇點“一點一檔”資料等進行綜合分析。6.2.5宜結合《室外排水設計標準》GB50014、《城鎮內澇防治技術規范》GB51222，使用城市排水管網系統水力模型開展城市內澇災害風險評估。6.3排水系統規劃設計應用6.3.1排水管理單位應建立城市排水系統數字模型在城市排水系統規劃設計中的應用機制。6.3.2城市排水系統數字模型在城市排水系統規劃設計中的應用宜包括以下方面：1排水管網、排水泵站、雨水調蓄系統、合流制溢流控制等規劃設計方案的論證和優化；2雨水、污水處理廠規劃設計方案的論證和優化；3城區開發、大規模開發項目建設對現有排水系統的管網設施排水能力的影響評估；4城市排水系統管網改造方案評估、比選和優化；5海綿城市建設規劃方案評估優化等。6.3.3宜使用城市排水管網系統模型對排水管網系統設計方案進行評估及優化等，包括：1針對區域性排水管渠、雨水調蓄及合流制溢流控制、泵站、構筑物等排水設施工程設計方案，進行分析、比較和優化；2針對確定的排水設施設計方案，在滿足水力負荷的條件下，結合地理信息系統（GIS）的其他障礙物情況，比如綜合管線、地鐵等重要設施，在豎向標高允許的條件下，優化設計尺寸、標高、坡度等設計變量。6.3.4對于集雨面積大于2km2的城市排水管段，應使用城市排水管網系統水力模型對雨水管渠的規劃方案進行校核優化。6.3.5宜使用城市排水管網系統水力模型對城市排水防澇設計方案進行方案比選、分析和設計優化，對澇水的匯集路徑進行分析，結合城市豎向、受納水體分布及城市內澇防治標準，合理布局澇水行泄通道。6.3.6宜使用城市排水處理系統模型對雨水、污水處理系統及工藝構筑物設計方案進行方案比選、分析和設計優化。6.4排水系統運行管理應用6.4.1排水管理單位宜建立城市排水系統的廠、站、網智能化聯合管理調度機制。在廠、站、網的基礎數據和運行監控數據的基礎上，依托城市排水系統數字模型，優化排水系統運行調度，輔助城鎮污水系統的科學管理與調度。6.4.2宜使用城市排水管網系統水力模型開展城市排水系統性能評估，結合排水系統歷史運行數據開展排水態勢分析，優化排水設施運行方案。6.4.3宜結合城市排水系統數字模型，開展排水系統水質超標排放預警及智能化管理應用，宜包括下列輔助功能：1污水超標排放預警功能；2排水戶的超排、偷排監控。3污染源追溯功能；4支持受納水體的水環境容量計算和預測、水質趨勢預測等功能。6.4.4宜結合城市排水系統數字模型，實施排水系統運行過程優化和效益優化。6.5排水系統應急響應應用6.5.1省會城市和地級市市政府所在城市應建立基于在線城市排水系統數字模型的智慧防澇應急調度應用，輔助城市防澇決策制定和運行調控優化。6.5.2排水管理單位宜結合城市排水系統數字模型，依托在線監測體系，實時反映管網內的運行情況，模型應能預判突發事件，開展城市水污染應急響應應用，實現城市河湖水體水質超標預警，輔助水環境管理決策。6.5.3排水管理單位宜將城市排水管網監測系統與排水系統數字模型進行集成建設和融合應用，為排水系統風險預警、決策分析、問題診斷及智慧調度提供及時可靠的依據。

軟硬件要求7.1一般規定7.1.1模型應用單位應配備計算機、數據庫系統、模型軟件等軟硬件系統，其中規劃、設計部門應配備歷史數據庫，運行管理、應急響應部門，須配備實時數據庫。7.1.2模型應用單位應設立系統管理員，負責城市排水系統數字模型系統的賬戶管理與軟硬件系統維護，建立數據備份機制，保證數據安全。7.2硬件要求7.2.1根據系統運行需求，配備相應的硬件，宜包括下列硬件設施：1數據庫服務器（雙機熱備份），用于存儲模型基礎數據、運行分析過程及結果數據；2高性能圖形工作站，用于實現模型的高效運算與模擬結果的圖形快速顯示。7.2.2根據下列需求，宜配備高性能計算機及網絡系統：1對于大規模排水管網系統建模及二維建模，宜配置高性能計算機系統；2對于網絡版模型，模型應部署在應用單位內部局域網系統中，供相關部門訪問和使用。對于具備公眾Web發布功能的模型軟件，應具備訪問Internet的網絡環境。7.3軟件要求7.3.1模型應用軟件應采用國內外知名、成熟通用或開源模型平臺，選擇建模工具時應考慮下列因素：1模型應用的定位目標與層次、排水系統規模；2軟件性能，包括用戶界面友好性、軟件功能完善程度、數據預處理復雜程度等；3模型接口、配套軟硬件要求、模型軟件二次開發兼容性；4技術支持和培訓服務完備性；5城市排水系統數據安全等。7.3.2宜根據模型軟件的數據庫配置要求，配備相應的數據庫管理軟件；宜通過數據庫實現模型數據的統一管理，可分別配置客戶端和服務器端等不同版本，以滿足規劃設計、績效評價、運行調度、預警決策和維護管理等不同職能部門的模型使用需求。

模型運行維護8.1一般規定8.1.1應建立城市排水系統數字模型更新維護工作機制，制定工作計劃，定期動態更新數字模型要素數據，定期驗證、校核數字模型的運行性能，加強各類數據的整合和應用。8.1.2運行維護對象包括配置管理、故障診斷、軟件升級、遠程支持、安全管理、容災管理等，保障模型安全可靠有效運行。8.1.3應對城市排水系統數字模型定期、及時、規范化地進行運行維護管理。8.1.4城市排水系統數字模型的數據庫更新后，及時進行數據備份，以防數據丟失或損壞。8.2運行維護8.2.1應制定包含模型運行管理規定、維護操作規程等的城市排水系統數字模型系統運行維護和更新機制。8.2.2城市排水系統數字模型管理部門應定期備份模型數據庫，備份方式及頻次宜符合下列規定：1自動全備份宜每月1次，且在模型升級補丁前宜進行人工備份；2自動增量備份宜每日1次。8.2.3城市排水系統數字模型的數據庫更新周期不應超過1年；當排水系統發生結構性改變或功能性改變時，數據庫應及時更新。8.2.4當城市排水系統數字模型采用的技術標準更新時，應根據新標準及時對模型進行更新修正。8.2.5應建立專業、穩定的城市排水系統數字模型運維團隊，執行模型運維。

安全保障9.0.1城市排水系統數字模型的建設和應用應符合國家相關法律法規、政策和標準規范的安全要求。9.0.2城市排水系統數字模型系統安全應按相關現行國家標準的規定執行，并應符合下列規定：1網絡安全建設應與平臺建設“同步規劃、同步建設、同步使用”。2應綜合評估信息安全設計方案和各類信息安全風險，并進行網絡安全等級保護定級和備案。3應按照網絡安全等級保護標準要求建立包含安全網絡邊界、安全通信網絡、安全計算環境和安全管理中心的安全保障體系。4應制定平臺安全防護策略，建立包含物理安全、主機安全、網絡安全、應用安全、數據安全等的安全管理體系，加強安全認證、安全審計等安全管理措施，保障平臺安全、穩定運行。9.0.3城市排水系統數字模型的數據采集、處理、傳輸、存儲、交換和共享應符合相關現行國家標準和現行行業標準的規定。

附錄A城市排水管網系統不同精度尺度水力模型的資料收集精度附表A-1資料收集詳細級別資料內容級別A級別B級別C級別D管道資料基礎數據來源對所有管道進行徹底勘察或重新勘察地面標高和管底標高盡可能從現有記錄中獲取多數地面標高，管底標高和管徑從現有記錄中獲取使用現有記錄缺失數據處理實地勘測補充缺失數據偶爾利用臨近檢查井或管段數據對缺失的數據來估計或用內插法計算，采用數據范圍不超過兩個連通的檢查井，不超過總量的5%根據地形圖離散標高點估計或內插法計算缺失的地面標高數據；根據覆土深度或埋深估計缺失的管底標高，如果沒有可用資料，可以假設埋深；缺失的管徑根據上下游管徑來估算排水管記錄數據檢查對記錄數據的連貫性進行檢查，實地測量部分檢查井以核實現有記錄數據的準確性。對于有明顯錯誤的地方，要進行重新測量使用前，對記錄數據的連貫性進行徹底檢查檢查代表性的數據；有顯著矛盾的數據，現場檢查一般不需要對輸入數據進行常規檢查，除非模擬過程中出現問題附屬構筑物（合流制系統溢流井和泵站）數據獲取對于所有主要的附屬構筑物進行實地勘測從竣工圖中獲取資料。對于不清楚的構筑物進行現場調查。參考設計圖或記錄清單或現場調查對主要的構筑物參考設計草圖或記錄清單或現場調查。其他構筑物數據可以根據經驗估計。產流區資料非滲透性區域確認詳細勘測，確定是否是非滲透性區域參考排水系統記錄圖和抽樣勘察參考記錄圖和經驗使用流量測量數據來估計產流區范圍現場踏勘重點區域現場踏勘參考排水系統圖，部分區域現場踏勘參考排水系統記錄圖產流區面積地理信息分析或地形圖測量地理信息分析或地形圖測量地理信息分析或地形圖測量地理信息分析或地形圖測量非滲透性面積硬化地面、屋頂等加權計算硬化地面、屋頂等加權平均硬化地面、屋頂等加權平均運行記錄臨時運轉改動咨詢運行人員咨詢運行人員咨詢運行人員咨詢運行人員洪水和超標準資料收集洪水和超標準記錄；執行超載勘測收集洪水和超標準記錄收集洪水和超標準記錄收集洪水和超標準記錄獲取主要洪水泛濫點的信息廠、站、網的水質、水量等運行數據收集監測數據收集監測數據收集監測數據收集監測數據入滲流量穩定流量依據詳細的滲透監測數據和長期的排放口流量記錄長期的排放口流量記錄依據有關標準使用相關研究推薦數據季節變化依據詳細的滲透監測數據和長期的排放口流量記錄依長期的排放口流量記錄長期的排放口流量記錄不包含在內降雨介入變化依據詳細的滲透監測和長期的排放口流量監測依據長期的排放口流量記錄詳細分析不包含在內不包含在內平面分配詳細的滲透監測數據CCTV資料和部分監測來估算CCTV資料和部分監測來估算平均分配邊界水文條件河流水位連續長期的監測數據連續長期的監測數據定期水位數據異常水位數據管道摩擦系數依據CCTV記錄確定管道摩擦系數和水力問題已知管道條件較差的地方，使用CCTV勘察確定假設假設沉積物高度資料依據CCTV記錄確定沉積物高度已知有沉積物問題的地方，依據CCTV記錄確定沉積物高度已知有沉積物問題的地方，假設沉淀物高度不考慮沉積物問題

附表A-2不同精度尺度模型下典型資料收集的詳細程度推薦表模型類型框架模型分區模型精細模型管道數據DCB管段記錄資料的復查DBA附屬構筑物資料CBA產流區資料C/DCB運行資料CAA邊界條件資料取決于該邊界條件對模型結果的影響程度管道摩擦系數DBB管網沉積物資料DBB

本導則用詞說明1為便于在執行本規范條文時區別對待，對要求嚴格程度不同的用詞說明如下：1）表示很嚴格，非這樣做不可的：正面詞采用“必須”，反面詞采用“嚴禁”；2）表示嚴格，在正常情況下均應這樣做的：正面詞采用“應”，反面詞采用“不應”或“不得”；3）表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做的：正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”；4）表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可”。2條文中指明應按其他有關標準執行的寫法為：“應符合……的規定”或“應按……執行”。

規范性引用文件下列規范性文件對于本導則的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本導則。凡是不注日期的引用標準，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本導則。《室外排水設計標準》GB50014；《城鎮內澇防治技術規范》GB51222；《城市排水工程規劃規范》GB50318；《城市排水防澇設施數據采集與維護技術規范》GB/T51187；《城鎮排水管渠與泵站運行、維護及安全技術規程》CJJ68；《城鎮內澇防治系統數學模型構建和應用規程》T/CECS647；《數字城市地理信息公共平臺建設要求》CHT9013；《計算機信息系統安全保護等級劃分準則》GB17859；《公共安全視頻監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求》GB28181；《信息安全技術信息系統安全管理要求》GB/T20269；《信息安全技術網絡基礎安全技術要求》GB/T20270；《信息安全技術信息系統通用安全技術要求》GB/T20271；《信息安全技術智慧城市安全體系框架》GB/T37971；《信息安全技術網絡安全等級保護基本要求》GB/T22239；《信息安全技術網絡安全等級保護定級指南》GB/T22240；《信息安全技術數據安全能力成熟度模型》GB/T37988；《數據管理能力成熟度評估模型》GB/T36073；《信息安全技術個人信息安全規范》GB/T35273；《物聯網信息交換和共享》GB/T36478；《信息安全技術物聯網數據傳輸安全技術要求》GB/T37025；《信息技術云數據存儲和管理》GB/T31916.1；《信息技術備份存儲備份技術應用要求》GB/T36092；《信息安全技術云存儲系統安全技術要求》GA/T1347；《城鎮排水系統廠、站、網一體化運行監測與智能化管理技術規程》T/ACEF030；《城市信息模型基礎平臺技術標準》CJJ/T315。

湖南省城市排水系統數字模型建設導則GuidelinesfordigitalmodeldevelopmentofurbandrainagesysteminHunanProvince條文說明

目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1總則 353建設內容 364建設要求 375模型構建 385.1一般規定 385.2數據要求 395.4模型測試 405.5參數率定和驗證 406模型應用 436.1一般規定 436.2排水系統評估診斷應用 436.3排水系統規劃設計應用 436.4排水系統運行管理應用 446.5排水系統應急響應應用 447軟硬件要求 457.3軟件要求 458模型運行維護 478.1一般規定 478.2運行維護 479安全保障 48

總則1.0.1說明制定本導則的目的。城市排水系統是一個結構復雜、規模龐大、隨機性強的巨型網絡系統。面對復雜的城市排水系統，傳統以人工經驗為主的粗放式管理方式，已經難以適應現代化城市建設與管理的要求，更難以給出系統、科學、準確、及時的規劃與管理建議。使用信息化技術提高排水系統的規劃建設、運營維護管理及服務水平是實現現代化城市排水系統科學管理的趨勢。其中，城市排水系統數字模型是集排水工程、計算機、信息化為一體的新技術，通過建立排水系統模型，利用計算機技術進行數值計算，仿真排水系統的運行工況，輔助排水系統的規劃設計、科學管理與決策，應大力推廣應用。1.0.2規定本導則的適用范圍。本導則適用范圍涵蓋湖南省縣以上城市（含縣城）排水系統數字模型的建設規劃、建設管理及項目的設計、施工、驗收、運行管理與維護等建設全生命周期。1.0.3隨著計算機技術和新一代信息技術的迅速發展，排水系統的管理與信息技術結合得越來越緊密。以信息化、可視化、智慧化、實時化為主要特征的智慧排水是以排水設施工程信息和動態監控信息為基礎，利用感知監測網、物聯網、云計算、大數據、人工智能、GIS、BIM等新一代信息技術和專業模型，全方位感知城市排水設施及要素實時運行狀態，以及排水管理業務運行情況，通過地理空間信息可視化管理，最終形成支撐排水管理單位各業務單元運行、管理和決策分析于一體的排水系統綜合管控系統。其中，建立排水系統數字模型是整個系統功能實現的核心基礎。1.0.4規定了城市排水系統數字模型建設和應用應遵守的重要原則。1.0.5規定了城市排水系統數字模型建設應與數字中國、智慧城市建設銜接，符合城市信息模型（CIM）基礎平臺規劃建設的基本要求，提供數據接口和二次開發接口等。《城市信息模型基礎平臺技術標準》（CJJ/T315-2022）規定了城市信息模型基礎平臺的建設、管理和運行維護相關標準。1.0.6明確在執行本導則的同時，還應遵守國家、行業、地方現行的有關標準、規范和規定。

建設內容3.0.6技術體系建設主要包括城市排水系統基礎數據庫建設、基礎研究、模型建設、模型技術標準體系建設和模型技術支持團隊建設等內容。

建設要求4.0.1明確了城市排水系統數字模型建設的定位。4.0.2住房和城鄉建設部印發的《城市排水（雨水）防澇綜合規劃編制大綱》（建城〔2013〕98號）明確了城市排水（雨水）防澇系統數字模型的建設要求。按照住房和城鄉建設部《城市排水防澇設施普查數據采集與管理技術導則（試行）》（2013年6月），結合現狀普查，加強普查數據的采集與管理，確保數據系統性、完整性、準確性，為建立城市排水數字信息化管控平臺創造條件。直轄市、省會城市和計劃單列市及有條件的城市要盡快建立城市排水防澇數字信息化管控平臺，實現日常管理、運行調度、災情預判和輔助決策，提高城市排水防澇設施規劃、建設、管理和應急水平；其他城市要逐步建立和完善排水防澇數字化管控平臺。

模型構建5.1一般規定5.1.2城市排水系統是一個結構復雜、規模龐大的巨型系統。根據不同屬性分類，城市排水系統數字模型可形成不同類型體系。本導則僅從數字模型的建模目的和應用對象進行分類。5.1.4水力模型一般依照其的建立和模型用途進行區分。框架模型——也稱為簡化模型，主要用于整個流域，或大流域內某個局部的某些特定的規劃用途，以及實時控制應用。一般只包括中等管徑（400mm）以上的干管，而400mm以下的支管除個別積水黑點地區外均被忽略。這種模型能夠滿足相對準確地模擬干管系統或截留管系統的水力條件的使用要求，但不足以準確地模擬流域內的可能出現的積水區范圍和積水的嚴重程度，也不能用于詳細的全流域排水規劃研究和支線管段的設計評估。分區模型——也稱為規劃模型，可直接通過建模或從簡化模型升級得到。主要用于全流域排水系統詳細規劃研究。這種級別的模型應用非常普遍，它們能夠相對準確地模擬管網中、大口徑管線系統的水力條件，以及相對準確地模擬流域內的可能出現的積水區范圍和積水的嚴重程度，但對局部地區的水力負荷評估有其使用局限性，不能用于支線管段的設計評估。精細模型——也稱為設計模型，在規劃模型的基礎上，進一步增加目標地區的管線詳細程度，以便用于目標地區中等口徑以下，支線管段的水力負荷評估和設計方案比較。這種模型能夠滿足幾乎全部水力負荷評估要求，可準確地模擬目標地區可能出現的積水區范圍和積水的嚴重程度，但它們還不能用于模擬管網內污染物分布和變化的評估要求。5.1.6水質模型屬于全管網模型，其詳細程度和精確度要求最高。它們除包含了流域內幾乎能被包括在模型內的全部管網元素外，還增加了用于模擬管網內水質變化的全部參數。管網水質模型通常與下游河流或水體的水質模型以及污水處理廠運行模型相結合，進行全流域水污染綜合評估和規劃。5.1.7城市排水處理系統是一套復雜的運行體系，傳統活性污泥法是目前國內外污水處理系統采用的主體工藝，除此之外，還有氧化溝工藝、兩段活性污泥法、前置反硝化生物脫氮工藝、A/O生物除磷工藝及A2/O生物脫氮除磷工藝等；此外雨水處理系統通常采用調蓄、沉淀、一級強化處理以及人工濕地等生態化處理工藝等。采用城市排水處理系統工藝模型，有助于描述和理解污水處理系統的沉淀過濾機理、生物化學反應過程等，模擬工藝系統能耗、藥耗和水力條件的動態變化和對各項水質指標的影響，對系統設計及設備選型提供理論指導，并能指導實際生產運行，提高管理效能。當前，以機理模型為主的活性污泥動態模型是工藝系統模型的主流，活性污泥數學模型起源于1988年，其主要分為3種。第一種是Andrews模型，其特點是引入底物的存儲—代謝機理，合理解釋了有機物的“快速去除”現象、微生物增長速率隨底物濃度變化的滯后效應以及耗氧速率隨底物濃度變化的滯后效應；第二種是WRc模型，其認為存活力并非生物活性的先決條件，強調了非存活細胞的生物代謝作用使有機物的降解可以在不伴隨微生物量增加的情況下發生，以此解釋在應用Monod動力學根據有機物的去除預測微生物量增長時出現的問題；第三種是IAWQ系列模型，包括有活性污泥1號模型（ActivatedSludgeModelNo.1，簡稱ASM1），及其后迭代模型活性污泥2號（ASM2）、包含反硝化聚磷菌的ASM2D模型，以及活性污泥3號模型（ASM3）等。計算流體力學（ComputationalFluidDynamics）是流體力學的一個重要分支，其通過數值求解流體運動（單相流動或多相流動）控制方程來獲取流場的基本信息。隨著計算機技術的推廣普及和計算方法的改進，近年來CFD技術領域蓬勃發展。目前，CFD技術在污水處理系統中主要應用于固液分離反應器、生物處理反應器和化學處理反應器等的設計和優化。由于數值模擬相對實驗研究具有成本低、周期短等優點，可快速模擬出污水處理系統實際運行過程中各種狀態的數據，對于設計、改造等技術方案的確定有重要的指導作用，因此，CFD技術得到了越來越多的應用。5.1.10《城鎮內澇防治系統數學模型構建和應用規程》（T/CECS647-2019）明確了城市排水系統數字模型的構建和應用的相關要求。5.2數據要求5.2.8李明琦（2006）在《城市排水管網水動力學模型的建立與應用》中提出，管網數據保有率是指已掌握的管網數據的比例，與模型模擬的詳細程度和模擬結果的精確度高度相關。管網數據保有率有高低，是確定模型尺度級別的關鍵因素。5.2.12應收集對城市排水系統的水力特性有顯著影響的附屬設施信息。5.2.13應收集排水系統所有對系統流量變化有明顯影響的環境信息。5.4模型測試5.4.1明確模型測試的作用和實施階段。5.4.2運行具有顯著差異的多個典型工況開展模型測試，能夠全面反映模型的完整性、合理性、科學性和穩定性。例如在城市排水管網系統模型測試時，應選擇運行多場不同降雨量的降雨事件：一場旱季流量事件，一場低強度多峰值的降雨事件，一場5年重現期的60分鐘降雨歷時的設計降雨，一場50年重現期的60分鐘降雨歷時的設計降雨等。在城市排水處理系統模型測試時，應選擇多種典型工況。其他特殊功能模型應根據其要求選擇合適的測試條件。5.5參數率定和驗證5.5.4模型模擬精度判別在直觀觀察的基礎上，以監測數據為對照，選定精度判別指標，計算對應指標值，綜合判斷模型模擬的準確性。判別指標一般可選用相關性系數（R2）、納什效率系數（NSE）以及平均相對偏差（BIAS）。相關性系數（R2）是衡量模擬結果曲線與監測結果曲線的擬合程度，是對二者線性相關性的表征，能夠反映出模型模擬結果與實際情況均勢是否一致。相關性系數通過以下公式進行計算：（1）式中：為第t時刻實測值；為第t時刻模擬值；為實測時序數據的平均值；為模擬時序數據的平均值。納什效率系數（Nash-Sutcliffeefficiencycoefficient,NSE）一般用于驗證模型模擬結果整體效果。納什效率系數通過以下公式進行計算：（2）式中：NSE取值為負無窮至1。NSE接近1，表示模擬結果與觀測值較為一致，模擬質量好，模型可信度高；NSE接近0，表示模擬結果接近觀測值的平均值水平，即總體結果可信，但過程模擬誤差較大；NSE遠遠小于0，則表示模型不可信。平均相對偏差（BIAS）側重分析模擬與實際情況結果局部精確性的表征，如在流量過程模擬中，可用來判別峰值模擬的精確程度。平均相對偏差通過以下公式進行計算：（3）5.5.6運用城市排水處理系統工藝模型進行工藝計算時，部分參數因工藝和時空地域變化存在明顯波動，應根據現場采集化驗數據和在線監測數據，并結合同地區類似城市排水處理系統經驗參數值，對模型進行化學計量學和動力學參數校正。5.5.7SaguatandDeck(2009)在《CFDmodelingforWastewawterTreatmentProcesses》中認為，城市排水處理系統流體力學仿真模型的模型可行度評估可根據其復雜性和精細度分為6個層級。具體如下：層級1：綜合指標驗證，常用的有剪切力和拖拽力等變量的均值。該方法常見于膜生物反應器的驗證，常采用電泳擴散測定來獲取剪切應力剖面數據。層級2：采用參數的一階統計分析（例如，平均速率，持氣率，污泥濃度等）驗證。其中平均速率參數較為容易獲取，是CFD模型驗證中最廣泛使用的一個變量。另一個廣泛應用的方法是開展示蹤研究。層級3：采用剪切應力、流體熱能以及組分參數等的二階統計分析（通常表達為均值和均方根差（RMSE）值等）驗證。為了獲取時間尺度統計數據，CFD軟件需要能夠提供時序數據采集功能。由于污水處理系統更多關注均值參數，且該方法在真實污水處理系統中使用耗時較多，應用較少。層級4，5，6：采用分布曲線分析和更高階統計分析進行驗證。當對從瞬態解獲得的時序數據進行解譯時，有必要分析參數的頻率分布。例如，計算生物膜表面特定點的剪切應力分布，或通過獲取的間歇式系統（例如好氧生物反應器或厭氧消化池）的脈動流速來計算渦流動能分布。該方法常使用快速傅里葉變換算法進行此類時序數據的解譯。基于大量實驗數據實施嚴格的驗證程序，可實現兩點分析（層級5）和非線性耦合分析（層級6），在此基礎上可完成傳統的分布曲線分析（層級4）。層級6：當前對CFD模型預測能力提升和應用的需求逐漸增大。通過耦合生物動力學模型（ASM/ADM1模型）、污泥沉降模型、群體平衡模型（PBM）框架、離散單元模型、流變模型以及傳質模型等，可以拓展和提升CFD模型預測能力。疊加耦合新模型也可能會引入新的誤差和不確定性。對于極其復雜的系統模型，目前較為推薦的驗證方法為采用結構單元模塊方法，其將一套復雜的系統分為4級梯度簡化系統：全流程系統（completesystem）→子流程實例（subsystemcases）→基準實例（benchmarkcases）→工藝單元問題（unitproblems）。自上而下，污水處理系統測量數據的誤差和不確實性逐漸下降，而初始條件和邊界條件的完整性逐漸升高。采用該策略，可在不同復雜度層級上評估模型結果與實驗數據的準確性。

模型應用6.1一般規定6.1.2明確城市排水系統數字模型的業務應用應遵循的基本原則：1目標性原則。應根據業務應用目的選擇適宜的城市排水系統數字模型、計算方法和關鍵參數。2真實性原則。模型基礎數據的輸入、模型參數的選取和邊界條件的設置，應能反映城市排水系統規劃條件或實際情況；城市排水系統數字模型應能夠真實、客觀、有效地反映城市排水系統的運行狀態。3完整性原則。應完整記錄和說明模型構建的所有工作程序和數據文件。4再利用性原則。對于已經建設的模型，可在仔細校核無誤或更新后重新應用；新模型構建過程，宜存檔并保留完整記錄，為后續模型的更新、再利用提供基礎條件。6.2排水系統評估診斷應用6.2.2本條是關于城市排水管網系統模型在現狀排水系統評估診斷業務的應用。3污水系統對應不同行業、排水戶的流量排放變化曲線，計算和分析管網各部分水力負荷，如排放口、泵站、截留管或干管系統等，以及診斷引起大面積或局部管網水力問題的成因；雨水系統和合流制系統評估雨天條件下的滯水情況，以及匯入流、滲入流和溢流情況，確定管網水力負荷缺陷。6.2.4應在排水防澇設施普查的基礎上，使用城市排水管網系統水力模型對城市排水系統現狀排水能力進行分析評估。6.2.5通過模擬獲得雨水徑流的流態、水位變化、積水范圍和淹沒時間等信息，采用單一指標或多個指標疊加，綜合評估城市內澇災害的危險性；結合城市區域重要性和敏感性，對城市內澇風險等級進行劃分。6.3排水系統規劃設計應用6.3.6在工程設計階段，構建模型對各種設計方案進行模擬，從而評估對比各種設計方案的優劣。活性污泥數學模型經歷了20多年的發展，在污泥處理工藝的選擇、改造、優化運行、工藝研究等方面的作用日益突出；CFD模型已經廣泛應用于調蓄池、沉淀池、水處理反應器、水處理膜過濾等設施的設計流場的數值模擬，優化設施設計。6.4排水系統運行管理應用6.4.4在排水系統運行過程，系統往往存在一些時變因素，如生產負荷的變化，操作的變化等，應用模型可以動態優化排水系統的運行過程。動態優化是以在線辨識所得到的動態模型為基礎，對動態模型的定態形式實現優化，或者以在線辨識得到的包括過程時變性的動態模型為基礎實現長時間范圍內的優化。此外，利用模型有助于使排水系統的處理效率維持在最佳水平，降低能耗和運行費用，取得最大的經濟效益和環境效益。6.5排水系統應急響應應用6.5.1利用城市排水系統數字模型、計算機、物聯網、3S等現代信息技術開發建設智慧排水信息云平臺，可以更科學地滿足排水行業對城市排水防澇數據信息化處理、排水防澇設施養護管理和排水防澇業務管理的要求，提高城市排水防澇設施規劃、建設、日常管理、運行調度、災情預判和應急響應能力，為城市排水防澇提供應急處置方案及技術支撐，提高城市防災減災能力和安全保障水平。6.5.2為了掌握水質隨時間和空間演變狀況及發展態勢，在水質發生惡化前發出預警預報，以便及時采取措施對其加以有效抑制、減緩、控制和整治，以期降低危害程度，系統根據采集的水質數據、水文數據，采用二維水動力學水質擴散模型對河流水質進行演進模擬，實現對實時污染源（排污口）正常排放下污染物的時空變化的模擬計算；計算某一污染源的影響區域，及影響區域的濃度分布；推算河湖水體中某一點位的濃度隨時間的變化，并利用GIS展示，為用戶提前掌握河湖水體水質發展與變化情況，判斷是否采取保護措施提供數據支持。

軟硬件要求7.3軟件要求7.3.1現有市場主流的城市排水管網系統模型應用軟件有SWMM、InfoWorks、MIKE，詳見表1。此外，國內學者也開展了一系列排水管網模型研究，如岑國平等建立了雨水管網計算和設計模型SSCM，周玉文建立了排水管網非恒定流模擬模型CSPSM，清華大學規劃院開發了數字排水軟件DigitalWater等。基于ASM1模型的SimulationofSingleSludgeProcess（SSSP）是公認的第一個活性污泥工藝軟件，此后發展迅速，出現了GPS-X、WEST、EFOR、SIMBA、BioWin、TH-ASSS、SUMO、ODSS、