基于水绿耦合的城市汇水区管控单元划分方法技术

本发明专利技术公开了一种基于水绿耦合的城市汇水区管控单元划分方法。首先，以城市街区为基础对城市汇水区进行二次细分；其次，对二次细分后的管控单元实施编码，概化各汇水区管控单元下垫面构成，统计各下垫面组成因子、计算各下垫面面积占比；最后，在下垫面统计计算基础上，结合当地降雨、径流公式等基础资料，分别计算出各汇水区管控单元面积、收水‑用水水量、雨水总量、绿地面积、下垫面综合径流系数等基本指标参数，建立街区尺度汇水区管控单元基础数据库，在此基础上完成对城市汇水区管控单元的划分。该方法使海绵城市专项规划更加科学，为“水绿耦合”的海绵城市规划设计及实践提供了基础。

Division method of urban catchment management and control unit based on water-green coupling

【技术实现步骤摘要】
基于水绿耦合的城市汇水区管控单元划分方法
本专利技术属于海绵城市规划建设领域，具体涉及一种基于水绿耦合的城市汇水区管控单元划分方法。
技术介绍
“水绿耦合”的海绵城市规划提倡在满足“自然渗透、自然积存、自然净化”等基本海绵功能的前提下更突出雨水的“自然利用”，使城市海绵系统收集雨水能够满足城市绿地的灌溉需求，达到城市海绵系统“收水-用水”间的动态平衡。既有城市规划领域城市管控单元的划分主要针对城市规划的开发控制、城市经营等方面，以城市控制性详细规划为基础，从土地性质、地块开发强度、服务设置布置等方面对城市用地进行单元等级结构划分，从而实现城市规划及建设管控目标。而在城市排水专项中，城市排水管控单元大多依据城市自然汇水区结合城市管网进行划分，其主要目标是为实现各分区单元地表径流的快速排除，防止城市内涝形成，并未考虑雨水绿化灌溉、就地利用等问题。随着“自然渗透、自然积存、自然净化”海绵城市规划理念的提出及发展，如何在街区尺度实现对海绵城市规划目标有效管控成为海绵城市专项规划落实及建设管理中需要解决的重要问题，而如何划分管控单元则是地块层面海绵系统量化计算及低影响开发设施规划布局的基础。现有城市规划、排水规划及海绵城市专项规划中并未有明确的街区尺度管控单元划分方法。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种基于水绿耦合的城市汇水区管控单元划分方法，能够为海绵城市规划及低影响开发设施设计提供技术支撑。技术方案：本专利技术所述的一种基于水绿耦合的城市汇水区管控单元划分方法，包括下述步骤：(1)根据城市地形、自然水流方向，通过分水岭及汇水线的划分提取城市汇水潜力区，在城市汇水潜力区基础上以城市控规图则地块划分为依据叠加城市街区单元，对汇水潜力区进行二次细分；(2)将细分后的以街区为单元的汇水潜力区依据不同城市用地性质进行编码，获取不同汇水潜力区管控单元的基本指标；(3)依据每个管控单元下垫面产汇流特征，统计其下垫面构成，绘制各管控单元下垫面构成图；(4)统计汇水区管控单元各下垫面面积，计算各下垫面面积占管控单元总面积的比例；(5)统计各汇水区管控单元的基本指标，其中，所述基本指标包括管控单元收水-用水水量、管控单元综合雨水量、管控单元绿地面积以及管控单元综合径流系数；(6)基于各管控单元下垫面图形数据、基本指标数据建立街区尺度汇水区管控单元基础数据库。其中，所述步骤(1)中，通过建立项目所在区域的数字高程模型，识别项目所在区域地形自然分水线及汇水线，依据最大距离权落差进行流向分析及流域划分，最终提取完整的城市汇水潜力区分区矢量图；再获取城市完整街区单元基础数据，然后将城市汇水潜力区分区矢量图与街区单元基础数据进行叠加，完成对汇水潜力区的二次细分。所述步骤(2)中，对叠加后带有城市街区单元属性的汇水区矢量图添加汇水区管控单元字段属性，并对不同街区汇水区管控单元依据现状或规划地块用地属性按顺序进行编码。所述步骤(3)中，统计各汇水区管控单元下垫面构成的步骤包括：(3.1)依据城市汇水潜力区分区矢量图，在二次细分的汇水区管控单元基础上，依据现状或规划下垫面分类，分别提取绘制道路、建筑、绿地、其他不透水下垫面及其他透水下垫面五种下垫面类型；(3.2)以面要素的形式存储各个汇水区管控单元，所述各个汇水区管控单元均具有上述五种不同下垫面类型，并在属性中增添五种下垫面类型字段。所述步骤(4)中，以单个街区汇水潜力区管控单元为单元，分别计算各下垫面在单个管控单元中的面积以及统计各下垫面面积于整个街区汇水区管控单元面积占比，分析下垫面因子构成；采用的公式为：式中，K为街区汇水区管控单元面积，ki为第i类下垫面占地面积，i为道路、建筑、绿地、其他不透水下垫面以及其他透水下垫面五种下垫面类型。所述步骤(5)中，统计各汇水区管控单元的基本指标的步骤包括：(5.1)在统计各下垫面占地面积基础上，以加权的方式计算各汇水区管控单元综合径流系数，在该管控单元属性表中增加“综合径流系数”字段属性并填写相应数值；(5.2)单独计算各汇水区管控单元中绿地面积，在管控单元属性表中增加“绿地面积”字段并填写相应数值；(5.3)结合项目所在区域基础降雨资料，分别计算每个汇水区管控单元不同降雨重现期径流量以及年、月、日径流量数据，在管控单元属性表各增加年径流量、月径流量、日径流量字段，填写相应数值；(5.4)在统计绿地面积的基础上计算各汇水区管控单元的绿地用水量，确定绿地用水量，在属性表中增加“绿地用水量”字段并填写相应数值。所述步骤(6)中，建立街区尺度汇水区管控单元基础数据库的步骤包括：(6.1)在各汇水区管控单元属性表中分别增加年均降雨量、年均径流量的水文基本属性特征值；(6.2)创建各汇水区管控单元的地理空间数据库，以项目所在区域为单位建立汇水区管控单元要素集、要素类、栅格目录、栅格数据集、属性数据的基础数据要素类型，完成管控单元划分及数据库的建立。有益效果：该划分方法针对水绿耦合的海绵城市规划，以街区为尺度对汇水区管控单元进行划分及编码，概化各汇水区管控单元下垫面构成，分析各管控单元下垫面组成因子，构建了水绿耦合的汇水区管控基本指标，创建了街区尺度汇水区管控单元基础数据库。该方法完善了现有城市规划规划中管控单元的划分，使海绵城市专项规划设计更科学、具体以便于实施，为“水绿耦合”的海绵城市规划、设计及实践提供数据基础，提升了工程效率。附图说明图1是本专利技术的流程示意图。具体实施方式下面，结合附图对本专利技术做进一步详细说明。如图1所示，本实施例公开了一种基于水绿耦合的城市汇水区管控单元划分方法，包括下述步骤：(1)根据城市地形等高线及高程点，建立数字高程模型，识别项目所在区域地形自然分水线及汇水线，依据最大距离权落差进行流向分析及流域划分，提取城市汇水潜力区，以街区为单元对汇水潜力区进行二次细分；针对具体的项目，实施时，先通过测绘部门获取完整的项目所在区域等高线或高程点矢量图形数据，数据格式为SHPfile或dwg；利用地理信息系统软件Arcmap，通过3DAnalystTools创建不规则三角网模型，并利用Arcmap地理信息系统平台3DAnalyst工具箱中的Convert-TINtoRaster命令通过在指定采样距离处插入输入TIN高程值中的栅格像元值的方式将所创建不规则三角网模型转换为规则格网栅格数据，指定相关参数采样距离：[CELLSIZE1]。然后，通过测绘部门或项目委托单位获取项目所在区域完整街区单元基础数据，基础数据格式为ArcmapSHPfile或dwg格式文件；在Arcmap软件中提取各街区单元为面要素，编辑属性表对各街区单元进行编码并标注名称、面积等基本属性；最后，在Arcmap软件中运用“联合”命令将汇水区分区矢量图与街区单元基础数据叠加，获取新的带有不同汇水区属性的城市街区单元shpfile文件。(2)将叠加后带有城市街区单元矢量图添加汇水区管控单元字段属性，并对不同街区汇水区管控单元依据现状或规划地块用地属性按顺序进行编码；获取不同汇水潜力区管控单元编码名称、面积等基本指标；具体的，将获取的带有不同汇水区属性的城市街区单元shpfile文件在Arcmap软件中进行整理，通过属性表-添加字段，增加名称为“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于水绿耦合的城市汇水区管控单元划分方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)根据城市地形、自然水流方向，通过分水岭及汇水线的划分提取城市汇水潜力区，在城市汇水潜力区基础上以城市控规图则地块划分为依据叠加城市街区单元，对汇水潜力区进行二次细分；(2)将细分后的以街区为单元的汇水潜力区依据不同城市用地性质进行编码，获取不同汇水潜力区管控单元的基本指标；(3)依据每个管控单元下垫面产汇流特征，统计其下垫面构成，绘制各管控单元下垫面构成图；(4)统计汇水区管控单元各下垫面面积，计算各下垫面面积占管控单元总面积的比例；(5)统计各汇水区管控单元的基本指标，其中，所述基本指标包括管控单元收水‑用水水量、管控单元综合雨水量、管控单元绿地面积以及管控单元综合径流系数；(6)基于各管控单元下垫面图形数据、基本指标数据建立街区尺度汇水区管控单元基础数据库。

【技术特征摘要】
1.一种基于水绿耦合的城市汇水区管控单元划分方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)根据城市地形、自然水流方向，通过分水岭及汇水线的划分提取城市汇水潜力区，在城市汇水潜力区基础上以城市控规图则地块划分为依据叠加城市街区单元，对汇水潜力区进行二次细分；(2)将细分后的以街区为单元的汇水潜力区依据不同城市用地性质进行编码，获取不同汇水潜力区管控单元的基本指标；(3)依据每个管控单元下垫面产汇流特征，统计其下垫面构成，绘制各管控单元下垫面构成图；(4)统计汇水区管控单元各下垫面面积，计算各下垫面面积占管控单元总面积的比例；(5)统计各汇水区管控单元的基本指标，其中，所述基本指标包括管控单元收水-用水水量、管控单元综合雨水量、管控单元绿地面积以及管控单元综合径流系数；(6)基于各管控单元下垫面图形数据、基本指标数据建立街区尺度汇水区管控单元基础数据库。2.根据权利要求1所述的基于水绿耦合的城市汇水区管控单元划分方法，其特征在于，所述步骤(1)中，通过建立项目所在区域的数字高程模型，识别项目所在区域地形自然分水线及汇水线，依据最大距离权落差进行流向分析及流域划分，最终提取完整的城市汇水潜力区分区矢量图；再获取城市完整街区单元基础数据，然后将城市汇水潜力区分区矢量图与街区单元基础数据进行叠加，完成对汇水潜力区的二次细分。3.根据权利要求1所述的基于水绿耦合的城市汇水区管控单元划分方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对叠加后带有城市街区单元属性的汇水区矢量图添加汇水区管控单元字段属性，并对不同街区汇水区管控单元依据现状或规划地块用地属性按顺序进行编码。4.根据权利要求1所述的基于水绿耦合的城市汇水区管控单元划分方法，其特征在于，所述步骤(3)中，统计各汇水区管控单元下垫面构成的步骤包括：(3.1)依据城市汇水潜力区分区矢量图，在二次细分的汇水区管控单元基础上，依据现状或规划下垫面类型，分别提取绘制道路、建筑、绿地、其他不透水下垫面及其他透水下垫面...

【专利技术属性】
技术研发人员：成玉宁，谢明坤，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32