4.1項目簡介
城市排水系統日益復雜化和系統化，“源-網-廠-河”一體化的運行體系已經形成，模型是解決復雜系統問題的關鍵技術手段。城市水系統控制仿真模型軟件（Simuwater）立足于華北院多年水環境治理經驗和國內外排水系統模擬發展最新技術和理念開發的分布式水文、水力和水質模擬模型（圖4-1），可實現源-網-廠-河耦合模擬，不同模擬原理的混合應用，解決常用模擬軟件模擬效率低、耦合程度差、數據需求量大，無法滿足排水系統一體化模擬的問題。
經科技成果鑒定，由馬軍院士為組長的專家組一致認為該科技成果達到國際先進水平。
4.2主要技術內容
1.創新點
城市水系統控制仿真模型軟件（Simuwater）旨在實現“輔助設計+優化控制”兩大核心功能，服務于規劃設計階段的建設方案、設施規模方案和運行策略優化比選，以及運行階段的實時優化策略制定和執行，圍繞上述核心功能，Simuwater具備以下創新點：
（1）混合模型搭建：對不同設施或系統自由選擇機理或概化模型建模方式
Simuwater通過將多種排水系統設施相關模擬原理（例如非線性水庫法、馬斯京根法、曼寧公式法、CSTR反應器法等）集成，實現同一模型文件下多種模擬方式及SWMM模型動態耦合應用，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-廠-河耦合模擬：一體化模擬排水系統“源頭-過程-末端”全部設施和系統
Simuwater可以模擬包含匯水區、LID、城市雨污水管道、水體、泵站、調蓄池等水循環系統的連續動態仿真模擬，可模擬降雨徑流、面源沖刷、管網水力傳輸、污染物降解等過程，實現“源-網-廠-河 ”水質水量的綜合模擬。
（3）實時優化控制：根據實時運行模擬值、目標方程和約束條件，動態高速制定實時優化方案，實現優化運行模擬
Simuwater通過提取所需設施實時狀態值，設定泵、堰、管道等可控設施的優化變量，設置設施或系統的限制條件函數，建立多目標優化方程，利用內置耦合的優化算法（遺傳算法）求解實時優化值（單步長優化可實現秒級運算），并將優化值返回至運行/模擬系統中，完成控制時間步長內的實時優化控制。
（4）輔助優化設計：分析設計方案的規模（能力）對設計目標的影響，輔助設計人員進行工程方案比選
Simuwater通過內置的優化算法與輔助設計模塊，通過根據待優化設施的規模（能力）變化范圍，以建設目標為導向，模擬繪制成本效益曲線，幫助設計人員選定最佳方案規模（能力）范圍。
2.應用情況
城市水系統控制仿真模型軟件（Simuwater）已經在中國市政工程華北設計研究總院有限公司全面應用，同時在廊坊市城鄉規劃設計院、北京城市排水集團、中山水匯生態環境有限公司的多個項目也進行了應用。目前本項技術設計成果在深圳大沙河、鎮江、長春、重慶、昆明、都江堰、咸寧等地水環境治理項目當中都已經開始前期工作，成果推廣應用前景良好。
3.經濟、社會效益情況
城市水系統控制仿真模型軟件（Simuwater）在已應用項目上作用突出，顯著地提升了排水系統的設計、運行及控制的智慧化程度，得到了廣泛的認可。隨著該軟件的公開發布、持續性地推廣，以及在眾多項目中發揮日益重要的作用，其市場需求和經濟效益將得到充分地釋放。