MIKE FLOOD城市内涝模型介绍
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2.2.2 泵站运行分析
排水泵站是排水管网系统中非常重要的构筑物。雨水泵站、立交泵站合理配置可以最大程度 减少降雨期间的城市积水、最大程度的利用雨水排除系统的排水能力；污水泵站的运行管理对污 水管网以及污水厂的运行至关重要。另外，泵站也是排水系统中能耗最大的设施，泵站的优化运 行有利于节能降耗。
泵站运行现状评估，泵站评估包括泵站单独评估和多级泵站联合调度评估。泵站单独评估是 指对每个泵站其泵运行情况，能耗以及泵站内泵和前池的匹配与否进行评估分析。多级泵站联合 调度评估的目的是清楚了解目前多级泵站之间的水量、及其泵站运行规则之间的关系，为优化泵 站运行和合理调度提供基础。
2.1.1 城市排水(雨水)防涝综合规划编制大纲
受全球气候变化影响，暴雨等极端天气频发， 为保障人民群众的生命财产安全，加强城市排 水防涝设施建设，2013 年 7 月住建部出台《城市排水（雨水）防涝综合规划编制大纲》。要求各 城市结合当地实际，在 2014 年 6 月底前编制完成各地城市排水（雨水）防涝综合规划。
DHI 提供的城市内涝模拟技术可以为城市排水（雨水）防涝综合规划的编制提供有力的技术支 撑。城市内涝模拟通过模拟城市排水管网、城市排水河道以及地面积水漫流过程，动态、清晰地 反映城市排水体系的排水能力，防涝设施的效果、城市积水的过程等。就《城市排水（雨水）防 涝综合规划编制大纲》，城市内涝模拟可以提供：
MIKE FLOOD 用户操作界面
1Hale Waihona Puke Baidu
丹华水利环境技术（上海）有限公司 DHI CHINA
1.1.2 具有友好的用户界面和前后处理工具
MIKE FLOOD 给用户提供了通用的数据文件编辑器 Data Manager、图象及动画处理工具 Plot Composer、网格生成器 Mesh Generator 和数据预览工具 Result Viewer 等一系列实用的前后处理工 具，可在集成的工作环境下进行二维计算网格的生成、水下二维地形的处理、河口潮波及径流水 文数据的分析、计算参数的输入等前期数据的处理输入及后期模拟结果的显示。
Google Earth 中显示计算结果 Flood maps in Google Earth 是一款连接 MIKE FLOOD 和 Google Earth 浏览器的可视化插件， 主要用来显示 MIKE 11、MIKE 21 或 MIKE FLOOD 的 dfs2 格式结果文件。
1.1.5 并行计算
排水模型可以针对不同用水工况进行水力计算，包括最高时、事故时、降雨期间等工况校核 分析功能，通过管网水力计算，分析排水管网系统的工况，找出危险管段以及管网潜在缺陷，提 出改造建议。
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排水模型可以模拟区域内不同降雨条件下各种雨洪利用措施（如蓄水池，绿地及透水铺装等） 对区域防洪减轻的作用。评估雨洪利用措施的效果，同时考虑雨洪利用方案的造价，从而得到最 优的雨洪利用方案。
MIKE FLOOD 的并行计算技术使用共享内存的 OpenMP 协议，可以最大程度的地发挥多 CPU 或多内核 CPU 的优势。
# CPU 个数 *)
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计算速度倍数**)
~1.3
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1.1.6 专业的技术支持
DHI 在上海设有全资子公司，拥有 100 多名专业工程师，负责中国区域内的技术支持和咨询 服务。
其中建立 MIKE FLOOD 模型涉及到的前处理工具有： Time series ：建立点的时间序列作为边界条件 Profile series：建立线的时间序列作为边界条件 Grid series：二维地形编辑器和平面网格模型输入条件 Bathymetries：根据散点坐标建立二维矩形网格地形文件 Mesh Generator：二维地形编辑器和平面网格模型输入条件（FM 网格）
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堰
涵 洞
闸 门
桥 墩
涡 轮 机
1.1.4 多种结果后处理工具及丰富的结果表现形式
MIKE FLOOD 模拟结果包括管网、河道以及二维地面漫滩文件。MIKE 软件产品提供多种结 果处理工具，可以根据客户需求生成各式结果展现方式以方便客户展示模拟效果、分析模型结果：
2.1.2 城市室外排水设计规划
最新“《室外排水设计规范（2013 版）》（GB50014-2006）局部修订征求意见稿”中建议在传统 规划设计的基础上，对于有条件的地区宜使用模型方法进行雨水量的计算，并使用模型校核城市排水 系统：
进行雨水量计算时汇水面积超过 2 平方公里时，宜采用数学模型法计算； 7
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2.2 评估分析篇
排水模型用于城市排水系统的评估分析。通过分析复杂管网的网络结构、上下游关系，有助 于管理者准确了解污水管网的结构特征；通过雨污水排水现状的动态模拟分析，可以全面反映污 水管网的排水负荷现状，发现雨污水管网系统中的薄弱环节和区域，为管网的改扩建及管理提供 支持。同时为管网养护和事故处理提供决策支持。
分析排水分区 MIKE URBAN 中提供排水分区划分工具，可以根据管道、人孔以及 DEM 自动划分管网分区。 同时可以借助二维坡面流模拟结果分析，对大区域或自然流域（郊区、农田、绿化区域）进行排 水分析的划分。下图为根据二维坡面流模拟结果分析的水流流向图，根据该图可以合理的划分排 水分区。
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2 DHI 城市排水解决方案
DHI 排水模型广泛应用于城市排水与防洪、分流制管网的入流/渗流、合流制管网的溢流、排 水泵站优化管理、受水影响、在线模型、管流监控等方面。
DHI 的城市排水模型和咨询服务可以为用户提供系统性的解决方案，可以对水量，水质和综 合水体系进行分析。DHI 的城市水模型是建立在科学框架的基础之上，可以用于协调管理和规划。 其模型可以在进行高昂费用工程投资之前进行必要的各种预案的模拟分析。DHI 的城市水模型也 可以帮助人们了解系统的复杂性，对决策提供建议和支持。
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城市排水分区 MIKE URBAN 中提供排水分区划分工具，可以根据管道、人孔以及 DEM 自动划分管网分区。 同时可以借助二维坡面流模拟结果分析，对大区域或自然流域（郊区、农田、绿化区域） 进行排水分析的划分。
城市排水管网现状能力评估 通过 MIKE URBAN 排水管网模拟，分析不同降雨下管网充满度、压力以及管网水力负荷情 况。评估管网排水能力，统计排水管渠的达标率和排水泵站能力。
MIKE FLOOD 模型涉及到的后处理工具主要有： Plot composer：绘制水深变化和流场图和二维动态演示 Result viewer：绘制水深变化和流场图和二维动态演示 Data Extraction FM：提取验证点或者断面计算结果
1.1.3 支持水工建筑物
MIKE FLOOD 支持各种水工构筑物，包括：堰、闸门、桥墩、涵洞、涡轮机等。可以根据不 同需求用一维或者二维模型模拟水工构筑物。
耦合技术可以有效发挥一维和二维模型各自具备的优势，取长补短，避免在单独使用 MIKE 11、MIKE URBAN（MOUSE）或 MIKE 21 时所遇到的模型分辨率和模型准确率的限制问题。
MIKE FLOOD 主要具有以下特色和优势：
1.1.1 集成的工作环境
MIKE FLOOD 集成的工作环境，使用户可以灵活的选择 MIKE11（河道）、MIKE URBAN （管网）、MIKE 21（二维地面漫流）三个模型进行任意的耦合，同时集成式的工作环境使得协 同工作更加容易，用户可以分别进行管网、河道和二维模型的建立，最终在平台进行耦合，极大 的提高了工作效率并省去了模型合并带来的工作量。
2.2.1 排水管网（雨水、污水、合流）现状及预案分析
排水模型用于城市排水系统的现状评估、改造规划和预案分析中。模型建立过程就是排水管 网系统静态结构分析过程，分析内容包括管网的连通性、上下游、管网高程的衔接、不同排水分 区管网的互通性等。
排水管网水文学和水动力学模型建立之后用户在平台中可以同时浏览管线充满度和出水口流 量、流速等的模拟曲线图，并可通过对时间轴的控制实时查看不同时间点管道的运行状态，也可 以分析整个系统和系统内各要素（管道、节点、汇水区等）的流量、流速、液位等状态参数的统 计结果。
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应根据内涝设计重现期计算校核城镇排水系统排除地面积水的能力。根据内涝设计重现期 校核地面积水排除能力时，应根据当地历史数据合理确定用于校核的降雨历时及该时段内 的降雨量分布情况，有条件的地方宜采用计算机模型计算。
使用数据模型进行雨水量的计算，与推理公式法相比，其优点在于可以考虑降雨事件中降雨强度 在不同时间和空间的分布情况。同时，模型是根据水文学中基本的产流和汇流原理模拟地面径流的形 成过程，因而可以更加准确地反映地面径流的产生过程和径流流量。
城市内涝风险图 内涝风险图结果展示不同降雨下管网、河道水位变化、地面积水范围和淹没时间等信息。模
拟结 果可 以生 成最 大淹 没图， 帮助 规划 人员 评估
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丹华水利环境技术（上海）有限公司 DHI CHINA 各个区域的内涝风险级别。
城市排水管网现状能力评估图 分析模型对不同降雨重现期下的管网的模拟结果，利用分析统计工具可以得到排水管网现状 能力评估图，如下图中不同颜色表示不同重现期的管网，同时可以统计出各类管网的长度、管径、 管材等信息。
该大纲对城市排水防涝规划提出了新要求：城市排水防涝规划的编制需全面考虑城市排水体系， 即包括城市排水管网、受纳水体（城市河道）、城市防涝设施等；规划需充分了解当地实际情况（现 状评估），制定当地内涝标准，完成防涝规划目标的硬性要求（发生城市雨水管网设计标准以内的降 雨时，地面不应有明显积水;发生城市内涝防治标准以内的降雨时，城市不能出现内涝灾害;发生超 过城市内涝防治标准的降雨时，城市运转基本正常，不得造成重大财产损失和人员伤亡）。
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1 MIKE FLOOD 软件包介绍
MIKE FLOOD 由 DHI Water & Environment & Health 独立开发，它将一维模型 MIKE URBAN 或 MIKE 11 和二维模型 MIKE 21 整合，是一个动态耦合的模型系统，可进行流域洪水、城市洪水 等的模拟研究。
2.1 规划篇
市政排水管网是城市市政建设的重要组成部分，城市排水规划对排水管网的投资和维护有直 接的影响。总体规划着眼于排水管网的主要问题，为将来提供动态的综合规划。
DHI 提供的基于 GIS 基础之上的数学模型和 CAD 接口为总体规划之间架起了一座桥梁，在排 水管网总体规划中起到了奠基石的作用。
城市内涝风险评估 结合河道模型和二维模型，综合模拟城市管网、河道以及地面漫流过程，结果展示不同降 雨下管网、河道水位变化、地面积水范围和淹没时间等信息。模拟结果可以生成最大淹没 图，帮助规划人员评估各个区域的内涝风险级别。
规划方案的评估 大纲中要求城市排水防涝规划须符合雨水径流控制标准、管渠泵站设计标准以及城市内涝 防治标准。对于城市建成区，须提出城市排水防涝设施的改造方案。利用模型，可以简单 快速的分析各种规划方案的效果，以帮助规划人员确定最优的规划方案。
MIKE URBAN 中径流模块提供多种降雨径流模型，包括等流时线模型、线性水库模型、动力波模型、 单位水文过程线模型。模型可以针对任意降雨事件，选用合适的径流模型模拟研究区域雨水量在时间 和空间上的分布情况。
此外，对于降雨时间序列的生成，DHI 根据中国排水管网设计规范中各地的设计暴雨强度公式及国 际上常用的城市雨型开发了雨型设计工具，有利于工程师方便快捷的生成雨型。该工具中内置全国多 个城市设计暴雨强度公式，可选用芝加哥雨型、Huff 雨型、均布雨型构建降雨时间序列。同时，该工 具支持用户自定义设计暴雨强度公式及自定义雨型。
排水泵站是排水管网系统中非常重要的构筑物。雨水泵站、立交泵站合理配置可以最大程度 减少降雨期间的城市积水、最大程度的利用雨水排除系统的排水能力；污水泵站的运行管理对污 水管网以及污水厂的运行至关重要。另外，泵站也是排水系统中能耗最大的设施，泵站的优化运 行有利于节能降耗。
泵站运行现状评估，泵站评估包括泵站单独评估和多级泵站联合调度评估。泵站单独评估是 指对每个泵站其泵运行情况，能耗以及泵站内泵和前池的匹配与否进行评估分析。多级泵站联合 调度评估的目的是清楚了解目前多级泵站之间的水量、及其泵站运行规则之间的关系，为优化泵 站运行和合理调度提供基础。
2.1.1 城市排水(雨水)防涝综合规划编制大纲
受全球气候变化影响，暴雨等极端天气频发， 为保障人民群众的生命财产安全，加强城市排 水防涝设施建设，2013 年 7 月住建部出台《城市排水（雨水）防涝综合规划编制大纲》。要求各 城市结合当地实际，在 2014 年 6 月底前编制完成各地城市排水（雨水）防涝综合规划。
DHI 提供的城市内涝模拟技术可以为城市排水（雨水）防涝综合规划的编制提供有力的技术支 撑。城市内涝模拟通过模拟城市排水管网、城市排水河道以及地面积水漫流过程，动态、清晰地 反映城市排水体系的排水能力，防涝设施的效果、城市积水的过程等。就《城市排水（雨水）防 涝综合规划编制大纲》，城市内涝模拟可以提供：
MIKE FLOOD 用户操作界面
1Hale Waihona Puke Baidu
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1.1.2 具有友好的用户界面和前后处理工具
MIKE FLOOD 给用户提供了通用的数据文件编辑器 Data Manager、图象及动画处理工具 Plot Composer、网格生成器 Mesh Generator 和数据预览工具 Result Viewer 等一系列实用的前后处理工 具，可在集成的工作环境下进行二维计算网格的生成、水下二维地形的处理、河口潮波及径流水 文数据的分析、计算参数的输入等前期数据的处理输入及后期模拟结果的显示。
Google Earth 中显示计算结果 Flood maps in Google Earth 是一款连接 MIKE FLOOD 和 Google Earth 浏览器的可视化插件， 主要用来显示 MIKE 11、MIKE 21 或 MIKE FLOOD 的 dfs2 格式结果文件。
1.1.5 并行计算
排水模型可以针对不同用水工况进行水力计算，包括最高时、事故时、降雨期间等工况校核 分析功能，通过管网水力计算，分析排水管网系统的工况，找出危险管段以及管网潜在缺陷，提 出改造建议。
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排水模型可以模拟区域内不同降雨条件下各种雨洪利用措施（如蓄水池，绿地及透水铺装等） 对区域防洪减轻的作用。评估雨洪利用措施的效果，同时考虑雨洪利用方案的造价，从而得到最 优的雨洪利用方案。
MIKE FLOOD 的并行计算技术使用共享内存的 OpenMP 协议，可以最大程度的地发挥多 CPU 或多内核 CPU 的优势。
# CPU 个数 *)
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1.1.6 专业的技术支持
DHI 在上海设有全资子公司，拥有 100 多名专业工程师，负责中国区域内的技术支持和咨询 服务。
其中建立 MIKE FLOOD 模型涉及到的前处理工具有： Time series ：建立点的时间序列作为边界条件 Profile series：建立线的时间序列作为边界条件 Grid series：二维地形编辑器和平面网格模型输入条件 Bathymetries：根据散点坐标建立二维矩形网格地形文件 Mesh Generator：二维地形编辑器和平面网格模型输入条件（FM 网格）
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堰
涵 洞
闸 门
桥 墩
涡 轮 机
1.1.4 多种结果后处理工具及丰富的结果表现形式
MIKE FLOOD 模拟结果包括管网、河道以及二维地面漫滩文件。MIKE 软件产品提供多种结 果处理工具，可以根据客户需求生成各式结果展现方式以方便客户展示模拟效果、分析模型结果：
2.1.2 城市室外排水设计规划
最新“《室外排水设计规范（2013 版）》（GB50014-2006）局部修订征求意见稿”中建议在传统 规划设计的基础上，对于有条件的地区宜使用模型方法进行雨水量的计算，并使用模型校核城市排水 系统：
进行雨水量计算时汇水面积超过 2 平方公里时，宜采用数学模型法计算； 7
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2.2 评估分析篇
排水模型用于城市排水系统的评估分析。通过分析复杂管网的网络结构、上下游关系，有助 于管理者准确了解污水管网的结构特征；通过雨污水排水现状的动态模拟分析，可以全面反映污 水管网的排水负荷现状，发现雨污水管网系统中的薄弱环节和区域，为管网的改扩建及管理提供 支持。同时为管网养护和事故处理提供决策支持。
分析排水分区 MIKE URBAN 中提供排水分区划分工具，可以根据管道、人孔以及 DEM 自动划分管网分区。 同时可以借助二维坡面流模拟结果分析，对大区域或自然流域（郊区、农田、绿化区域）进行排 水分析的划分。下图为根据二维坡面流模拟结果分析的水流流向图，根据该图可以合理的划分排 水分区。
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2 DHI 城市排水解决方案
DHI 排水模型广泛应用于城市排水与防洪、分流制管网的入流/渗流、合流制管网的溢流、排 水泵站优化管理、受水影响、在线模型、管流监控等方面。
DHI 的城市排水模型和咨询服务可以为用户提供系统性的解决方案，可以对水量，水质和综 合水体系进行分析。DHI 的城市水模型是建立在科学框架的基础之上，可以用于协调管理和规划。 其模型可以在进行高昂费用工程投资之前进行必要的各种预案的模拟分析。DHI 的城市水模型也 可以帮助人们了解系统的复杂性，对决策提供建议和支持。
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城市排水分区 MIKE URBAN 中提供排水分区划分工具，可以根据管道、人孔以及 DEM 自动划分管网分区。 同时可以借助二维坡面流模拟结果分析，对大区域或自然流域（郊区、农田、绿化区域） 进行排水分析的划分。
城市排水管网现状能力评估 通过 MIKE URBAN 排水管网模拟，分析不同降雨下管网充满度、压力以及管网水力负荷情 况。评估管网排水能力，统计排水管渠的达标率和排水泵站能力。
MIKE FLOOD 模型涉及到的后处理工具主要有： Plot composer：绘制水深变化和流场图和二维动态演示 Result viewer：绘制水深变化和流场图和二维动态演示 Data Extraction FM：提取验证点或者断面计算结果
1.1.3 支持水工建筑物
MIKE FLOOD 支持各种水工构筑物，包括：堰、闸门、桥墩、涵洞、涡轮机等。可以根据不 同需求用一维或者二维模型模拟水工构筑物。
耦合技术可以有效发挥一维和二维模型各自具备的优势，取长补短，避免在单独使用 MIKE 11、MIKE URBAN（MOUSE）或 MIKE 21 时所遇到的模型分辨率和模型准确率的限制问题。
MIKE FLOOD 主要具有以下特色和优势：
1.1.1 集成的工作环境
MIKE FLOOD 集成的工作环境，使用户可以灵活的选择 MIKE11（河道）、MIKE URBAN （管网）、MIKE 21（二维地面漫流）三个模型进行任意的耦合，同时集成式的工作环境使得协 同工作更加容易，用户可以分别进行管网、河道和二维模型的建立，最终在平台进行耦合，极大 的提高了工作效率并省去了模型合并带来的工作量。
2.2.1 排水管网（雨水、污水、合流）现状及预案分析
排水模型用于城市排水系统的现状评估、改造规划和预案分析中。模型建立过程就是排水管 网系统静态结构分析过程，分析内容包括管网的连通性、上下游、管网高程的衔接、不同排水分 区管网的互通性等。
排水管网水文学和水动力学模型建立之后用户在平台中可以同时浏览管线充满度和出水口流 量、流速等的模拟曲线图，并可通过对时间轴的控制实时查看不同时间点管道的运行状态，也可 以分析整个系统和系统内各要素（管道、节点、汇水区等）的流量、流速、液位等状态参数的统 计结果。
丹华水利环境技术（上海）有限公司 DHI CHINA
应根据内涝设计重现期计算校核城镇排水系统排除地面积水的能力。根据内涝设计重现期 校核地面积水排除能力时，应根据当地历史数据合理确定用于校核的降雨历时及该时段内 的降雨量分布情况，有条件的地方宜采用计算机模型计算。
使用数据模型进行雨水量的计算，与推理公式法相比，其优点在于可以考虑降雨事件中降雨强度 在不同时间和空间的分布情况。同时，模型是根据水文学中基本的产流和汇流原理模拟地面径流的形 成过程，因而可以更加准确地反映地面径流的产生过程和径流流量。
城市内涝风险图 内涝风险图结果展示不同降雨下管网、河道水位变化、地面积水范围和淹没时间等信息。模
拟结 果可 以生 成最 大淹 没图， 帮助 规划 人员 评估
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丹华水利环境技术（上海）有限公司 DHI CHINA 各个区域的内涝风险级别。
城市排水管网现状能力评估图 分析模型对不同降雨重现期下的管网的模拟结果，利用分析统计工具可以得到排水管网现状 能力评估图，如下图中不同颜色表示不同重现期的管网，同时可以统计出各类管网的长度、管径、 管材等信息。
该大纲对城市排水防涝规划提出了新要求：城市排水防涝规划的编制需全面考虑城市排水体系， 即包括城市排水管网、受纳水体（城市河道）、城市防涝设施等；规划需充分了解当地实际情况（现 状评估），制定当地内涝标准，完成防涝规划目标的硬性要求（发生城市雨水管网设计标准以内的降 雨时，地面不应有明显积水;发生城市内涝防治标准以内的降雨时，城市不能出现内涝灾害;发生超 过城市内涝防治标准的降雨时，城市运转基本正常，不得造成重大财产损失和人员伤亡）。
丹华水利环境技术（上海）有限公司 DHI CHINA
1 MIKE FLOOD 软件包介绍
MIKE FLOOD 由 DHI Water & Environment & Health 独立开发，它将一维模型 MIKE URBAN 或 MIKE 11 和二维模型 MIKE 21 整合，是一个动态耦合的模型系统，可进行流域洪水、城市洪水 等的模拟研究。
2.1 规划篇
市政排水管网是城市市政建设的重要组成部分，城市排水规划对排水管网的投资和维护有直 接的影响。总体规划着眼于排水管网的主要问题，为将来提供动态的综合规划。
DHI 提供的基于 GIS 基础之上的数学模型和 CAD 接口为总体规划之间架起了一座桥梁，在排 水管网总体规划中起到了奠基石的作用。
城市内涝风险评估 结合河道模型和二维模型，综合模拟城市管网、河道以及地面漫流过程，结果展示不同降 雨下管网、河道水位变化、地面积水范围和淹没时间等信息。模拟结果可以生成最大淹没 图，帮助规划人员评估各个区域的内涝风险级别。
规划方案的评估 大纲中要求城市排水防涝规划须符合雨水径流控制标准、管渠泵站设计标准以及城市内涝 防治标准。对于城市建成区，须提出城市排水防涝设施的改造方案。利用模型，可以简单 快速的分析各种规划方案的效果，以帮助规划人员确定最优的规划方案。
MIKE URBAN 中径流模块提供多种降雨径流模型，包括等流时线模型、线性水库模型、动力波模型、 单位水文过程线模型。模型可以针对任意降雨事件，选用合适的径流模型模拟研究区域雨水量在时间 和空间上的分布情况。
此外，对于降雨时间序列的生成，DHI 根据中国排水管网设计规范中各地的设计暴雨强度公式及国 际上常用的城市雨型开发了雨型设计工具，有利于工程师方便快捷的生成雨型。该工具中内置全国多 个城市设计暴雨强度公式，可选用芝加哥雨型、Huff 雨型、均布雨型构建降雨时间序列。同时，该工 具支持用户自定义设计暴雨强度公式及自定义雨型。