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水处理工艺模拟是一种利用计算机软件和仿真技术来模拟和优化水处理过程的方法。这种技术广泛应用于污水处理、给水处理以及工业水处理等领域，通过虚拟仿真软件，可以深入了解从水源到家庭水龙头的全程处理过程，精确把握每一个处理环节。
在水处理流程的仿真模拟中，可以采用多种软件和模型来实现全厂运行优化调度、预测预警、应急处置，以及新/扩改建污水处理厂的工艺可行性验证。
水处理工艺模拟
供水管网模拟
雨洪径流模拟
雨洪径流模拟是城市规划和管理中的重要组成部分，它有助于评估城市排水系统在极端天气条件下的性能，以及制定相应的洪水管理和雨水利用策略。以下是一些常用的雨洪径流模拟软件：
SWMM（Storm Water Management Model）：由美国环保署（EPA）开发的SWMM是一个动态的降水-径流模拟模型，主要用于模拟城市地区的单一降水事件或长期的水量和水质模拟。SWMM模型可以模拟城市地区雨水、污水和合流制管道，以及其他排水系统的规划、设计、运行和管理。它结合了低影响开发（LID）控制，能够模拟特定类型的LID控制的水文性能，如渗透路面、雨水花园、绿色屋顶等。
MIKE FLOOD：由DHI公司开发的MIKE FLOOD是一款强大的洪水模拟工具，包括完整的一维及二维的洪水模拟引擎。它能够模拟从河流洪水到平原洪泛，从城市雨洪到污水管流，从海洋风暴潮到堤坝决口等各种实际的洪水问题。MIKE FLOOD甚至可以模拟这些情况的组合，适用于各种尺度的洪水问题模拟，从停车场的淹水问题到整个地区的洪水模拟。
Uwater-Drainage：由杰图软件公司开发的Uwater-Drainage是一款面向城市雨水系统设计、评估、管理、运营的专业模型系统。它为海绵城市建设和城市水生态环境建设提供决策支持，是住建部第一批海绵城市软件产品。Uwater-Drainage可以模拟雨水排放、径流污染控制、内涝防涝和雨水资源化利用等方面，提供数字排水支撑平台和解决方案。
HEC-HMS：由美国陆军工程师兵团开发的HEC-HMS模型是另一个广泛应用于城市雨洪模拟的模型。它能够模拟降雨事件的水文响应，包括径流产生、汇流和污染物传输。HEC-HMS常与SWMM结合使用，以实现更全面的水文水动力模拟。
排水系统模拟（排水管网及河湖水动力模拟）
排水系统模拟包括排水管网及河湖水动力模拟，是城市规划和水利工程中的重要组成部分。以下是一些主要的模拟软件及其特点：
Simuwater：这是一款集机理和概化模型于一体的多原理混合架构模型，能够实现“源-网-厂-河”水量和水质耦合模拟。Simuwater具备控制仿真模拟、人工智能优化、动态辅助设计等功能，为排水系统的联动优化调度提供一站式解决方案。它在“源-网-厂-河”模型集成度、多原理模拟机理耦合度、优化设计核心功能等方面达到国际领先水平，并打破了国外软件在该领域的垄断局面。
EPANET：由同济大学给水排水管网课题组汉化的EPANET软件，提供了先进的水力分析引擎，能够模拟管网规模、水泵、阀门、蓄水池等，并考虑了多种水头损失计算。EPANET还提供了水质模拟能力，包括示踪剂运动、反应物质变化、水龄模拟等。
MIKE 11：由DHI公司开发的MIKE 11是一款河流水动力模拟软件，适用于洪水、航运、水质、预报、泥沙等问题的模拟。MIKE 11含有漫堤分析和流域水文学模块，与分布式水文模型（MIKE SHE）耦合，可以将研究范围扩展到整个流域的陆相水文过程。
WCH WR/WD：由舞川环境公司自主研发的水资源配置和规划计算软件，提供了全面的水力分析和水质分析功能，适用于各种尺度的水资源配置和规划分析。WCH WR/WD软件包括水文计算模块、水资源分析模块、优化调度模块，以及河流水文水动力学和水环境模拟软件WCH 1D。
InfoWorks ICM：这款软件能够在一个独立模拟引擎内整合城市排水管网及河道的一维水力模型，与城市/流域二维洪涝淹没模型，以及海绵城市的低影响开发系统（包括雨水资源的利用）模拟。ICM提供了水文计算模块、1维排水系统的模拟模块、1维河网的模拟模块、排水及河网系统中的水工控制结构计算模块等。
SWMM：SWMM（Storm Water Management Model）是一款由美国环保署开发的开源动态降雨-径流模拟软件，它提供恒定流、运动波和动态波三种水力模拟方法来计算城市区域的水量和水质，适用于从简单概念分析到复杂排水系统设计的多种场景，并包含水质模拟功能，能够评估污染物的增长、冲刷和处理，以及低影响开发措施的效果。
FLUENT：Fluent是一款强大的通用计算流体动力学（CFD）软件，它能够模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。Fluent软件在排涝泵站的流动模拟中具有实际应用，能够提供泵站进出水流道流动的详细数值计算与分析。通过模拟，可以优化泵站设计，减少水力损失，提高泵站效率，并降低能耗。
河湖水体水质可达性模拟
河湖水体水质可达性模拟是一个复杂的过程，它涉及到水体中污染物的输运、转化和沉降等多个物理、化学和生物过程。为了进行有效的模拟，通常需要使用专业的水质模型软件，这些软件能够基于水动力学原理和水质反应动力学来预测污染物在水体中的分布和变化。
以下是一些常用的河湖水体水质模拟软件：
QUAL2K模型：这是一个综合性、多样化的河流水质模型，它的水质基本方程是一维平流-弥散物质输送和反应方程。QUAL2K模型考虑了平流弥散、稀释、水质组分自身反应、水质组分间的相互作用以及组分的外部源和汇对组分浓度的影响。
WASP模型：Water Quality Analysis Simulation Program (WASP) 是一个动态的分段模拟程序，适用于水生生态系统，研究对象包括水体及其下的底栖生物，基本的过程包括：动态的平流、扩散、点源和面源输入以及界面交换等。WASP模型可以模拟一维、二维和三维的水质变化。
MIKE 11软件：由DHI公司开发的MIKE 11是一款河流水动力模拟软件，它适用于洪水、航运、水质、预报、泥沙等问题的模拟。MIKE 11含有漫堤分析和流域水文学模块，并且可以与分布式水文模型（MIKE SHE）耦合，将研究范围扩展到整个流域的陆相水文过程。
ECOLab模型：ECOLab是DHI公司在传统的水质模型概念上发展起来的全新的水质和生态模拟工具。ECOLab软件允许用户修改模型参数，甚至编写新程序，然后将其与MIKE 11/21/3的HD、AD集成计算。ECOLab可以模拟河流、湿地、湖泊、水库、河口、海岸和海洋等不同水体的水质和生态过程。
Streeter-Phelps:简称S-P模型，是在1925年由H. W. Streeter和E. B. Phelps提出的，用于描述河流水质的数学模型。这个模型主要描述了在一维稳态河流中生化需氧量（BOD）和溶解氧（DO）的变化规律。S-P模型基于以下假设：河流中的生化需氧量的衰减和溶解氧的复氧都是一级反应，且反应速度是定常的；河流中的耗氧主要由生化需氧量的衰减引起，而溶解氧则主要来源于大气复氧。
