探析长距离输水管线破裂淹没可视化模拟软件设计

　　长距离输水管线破裂可能造成供水中断，还可能会引发耕地淹没、交通中断、人员伤亡、财产损失等一系列严重后果。 为准确预测由于管道破裂可能造成的影响和后果，有针对性地建立突发性事故的相关应急预案，满足抢险救灾工作的深度要求，通过管道破裂淹没模拟，建立以时间变化为横轴的淹没范围、淹没水深等要素变化过程，为应急预案制订、抢险措施实施等提供重要的技术支撑，有效应对管道破裂造成的一系列问题。

　　总体设计：

　　系统是为长距离输水管线爆裂淹没模拟而设计，耦合地理信息系统技术和水动力学模型开发了可视化的模拟操作系统，考虑了长距离输水管道的爆裂出流过程以及出流淹没过程，为管道运行时的危机处理提供技术支持。

　　软件系统：

　　1 软件结构

　　系统架构从逻辑结构分为 4 个层：基础数据管理层、模型实现层、基础功能层、系统应用层。

　　1.1 基础数据管理层

　　主要实现水情信息数据库、水利工程数据库、文本数据以及交互操作等输入的数据资料引入数字流域系统，并进行高效管理。 能引入系统的数据格式有： 引入 MapInfo 交换数据格式（MIF 格式）、ArcGIS 系统数据格式（SHP 格式）的数据接口；自定义地理信息数据格式（一般地形区域、河道型地形区域、堤线、零维区域、 一般面区域、 一般边界线和一般地名总计 7 种格式）；AutoCAD 软件的数据格式 （dxf 格式）； 数字高程模型的（DEM 格式）；1.2 模型实现层。

　　主要实现 GIS 对象与模型对象共享的双对象共享结构的GIS 框 架 ,GIS 对象为模型对 象提供了空间分析与空间信息管理等 GIS 核心功能，模型对象为 GIS 对象提供物理机理与时空过程等专业模型模拟分析的核心功能，并实现 GIS 对象时空属性信息管理与分析。 构建双对象共享结构的 GIS 框架，将不仅解决 GIS 与专业模型的“无缝”集成问题，也同时解决 GIS 对象与分析功能的按需扩充问题，而且创建多维时空结构的 GIS.

　　1.3 基础功能层

　　主要实现管道破裂淹没模拟模型，并提供相应的基础功能。

　　1.4 系统应用层

　　主要通过对几种相关模型的耦合，构建形成满足管道破裂淹没模拟等相关应用的系统。

　　2 界面设计说明

　　2.1 模块描述

　　模拟系统软件，系统界面分为菜单和工具栏、专题控制窗口、GIS 主界面以及运行控制窗口等几个部分。

　　2.2 功能

　　（1）菜 单和工具栏控制文档的打开和关闭 ,控制计算结果数据的输出，控制界面的现实与隐藏，设置计算模型参数等。

　　（2）专题控制窗口显示目前已经具有的计算专题。

　　该窗口中列出了目前已经计算的专题，各专题的名称含义说明如下，如“平房区破口（单-60）地形”专题，“平房区破口”为该破口点的位置描述，“（单-60）” 表示单管破口后 60 分钟上游最近的调流调压阀关闭。 该窗体上海可以设置当前的运行专题，在所需要查看的专题上按鼠标右键，选择“设为当前运行专题”即可将选择的专题作为运行专题。

　　（3）运行控制窗口可以控制模型的运行 、暂停、停止运行等工作，也可以控制对计算结果的预览等工作。

　　（4）GIS 主界面显示计算区域的地理信息和计算结果的图形等，采用可视化的方法进行直观的表达。

　　2.3 输入项

　　能引入系统的数据格式有： 引入 MapInfo 交换数据格式（MIF 格式）、ArcGIS 系统数据格式（SHP 格式）的数据接口；自定义地理信息数据格式（一般地形区域、河道型地形区域、堤线、零维区域、 一般面区域、 一般边界线和一般地名总计 7 种格式）；AutoCAD 软件的数据格式 （dxf 格式）； 数字高程模型的（DEM 格式）；
　　
　　3 管道破口淹没参数设置设计说明

　　3.1 模块描述

　　设置破口地点及其破管状态、水库水位、破口名称、破口点桩号、爆管后关闸时间、模拟范围、管道破口面积等信息。

　　3.2 功能

　　（1）设定破口地点。

　　（2）设置破口状况信息。

　　3.3 输入项

　　破管状态：选择是单管破口或者双管均破口。

　　水库水位：选择破管时磨盘山水库的水位情况，包括：水库校核洪水位、水库正常水位、水库设计死水位。

　　破口名称：填写破口点的位置名称或下拉框选择。

　　破口点桩号：从管道进口到破口点位置的管线距离，单位是公里。

　　爆管后关闸时间：从管道破裂到上游最近的调流调压阀完全关闭所耗费的时间，以分钟计。

　　模拟范围：默认 9 平方公里，为淹没影响的最大可能范围，由于资料限制，该值不宜取得太大，单位：平方公里。

　　管道破口面积：破口点的破口面积，单位：平方米。

　　3.4 设计方法

　　点击计算破口流量过程按钮，在表中显示出计算出的破口流量，A 列显示时间，B 列显示流量。

　　参考文献：
　　[1]GB/T 18578-2001.城市地理信息系统设计规范[S].
　　[2]GB/T 17695-1999 .地图用公共信息图形符号通用符号[S].
　　[3]GB/T 13989-92.国家基本比例尺地形图分幅和编号[S].
　　[4]GB/T 13923-92 .国土基础信息数据分类与代码[S].