一种自适应雨水管网监测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自适应雨水管网监测方法及系统，所述方法包括：利用液位计采集雨水管网的关键节点处的实测液位值，并利用雨量计采集降雨量；将所述液位计采集到的实测液位值以及所述雨量计采集到的降雨量输入雨水水动力模型，得出所述关键节点处的计算液位值；将所述实测液位值与所述计算液位值进行比较，当所述实测液位值与所述计算液位值不一致时，修正所述雨水水动力模型中的参数，直至所述实测液位值与所述计算液位值相一致为止；采用修正后的雨水水动力模型得出所述雨水管网中任意节点的液位值。本发明专利技术能够对整个雨水管网的运行情况进行实时监测，提高了雨水管网的监测能力和智能化水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及雨水管网运行状态监测领域，尤其涉及一种自适应雨水管网监测方法及系统。
技术介绍
城市雨水管网是抵御城市内涝的直接方式，其安全稳定运行是保障城市正常运转的前提。然而，我国乃至世界范围内，对于城市雨水管网运行监测手段十分有限，对于城市内涝的发生和解决，往往主要依靠人员巡视的手段，监测雨水管网什么地方出现溢水情况，然后再采取措施，没有一个有效的针对整个雨水管网的监测方法。因此，准确高效的雨水管网监测方法是迫切需要的。目前，还未出现一种特别有效的针对整个雨水管网的监测方法，已有监测手段往往是通过液位计监测某一段雨水管段的情况，无法对整个雨水管网各个管段的情况进行实时监控。而现有的一些雨水水动力模型，停留在仿真计算阶段，并没有和液位计监测手段有效结合，不具备自适应调整能力，也未实际应用于雨水管网的监测。因此，当城市发生暴雨时，往往是雨水管网发生大范围溢水后才发现并采取相应措施，从而导致人员和财产损失。要解决当前雨水管网实时监测的问题，核心问题是如何实时的对整个雨水管网的任意管段的液位数据进行监控，因此就需要引入水动力模型。传统的水动力模型，主要是对水力和水文进行仿真模拟，并未针对雨水管网进行模拟计算，而是将雨水管网排水量进行概化估算。另外一些针对排水管网的水动力模型，也并不是针对雨水管网监测的问题建立的，没有将具有实时采集功能的超声液位计引入到计算模拟中来，更不具备自适应修正能力。因此，传统的雨水监测方法和水动力模型都无法根本解决对于整个雨水管网实时监测的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自适应雨水管网监测方法及系统，解决现有技术无法对雨水管网的整体运行情况进行实时监测的技术问题。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种自适应雨水管网监测方法，包括以下步骤：利用液位计采集雨水管网的关键节点处的实测液位值，并利用雨量计采集降雨量；将所述液位计采集到的实测液位值以及所述雨量计采集到的降雨量输入雨水水动力模型，得出所述关键节点处的计算液位值；将所述实测液位值与所述计算液位值进行比较，当所述实测液位值与所述计算液位值不一致时，修正所述雨水水动力模型中的参数，直至所述实测液位值与所述计算液位值相一致为止；采用修正后的雨水水动力模型得出所述雨水管网中任意节点的液位值。优选地，所述关键节点包括：所述雨水管网中的各个排水分支、管线交叉的位置、出水口位置、明渠以及河流处，所述雨量计布设于所述雨水管网的中间区域的楼顶处。优选地，该方法还包括：利用基于地理信息系统的三维展示平台对采用修正后的雨水水动力模型得出的所述雨水管网中任意节点的液位值进行展示。优选地，所述雨水水动力模型根据降雨强度公式、产流模型公式、汇流公式和雨水管道输移公式进行建立。优选地，所述降雨强度公式通过以下步骤进行建立：统计待监测的雨水管网所在区域的历史降雨资料，其中雨样的选取采用年超大值法；采用指数分布法统计该区域的降雨频率分布曲线；根据所述历史降雨资料和所述降雨频率分布曲线得出该区域各个季节的降雨强度公式。优选地，所述产流模型公式用于计算产流量R，R＝P-S-F，其中，P为理论降雨量，S为初损量，F为入渗量；理论降雨量P通过所述雨量计采集得到的降雨量结合所述降雨强度公式得出；初损量S通过以下公式进行计算：S＝Sz+Sj+Sw其中，Sz为相应季节该区域的雨水蒸发量，Sj为植物截留损失量，Sw为地表填洼损失量；入渗量F根据土壤饱和导水率、有效土壤吸力、初始入渗率和稳定入渗率来确定。优选地，所述汇流公式用于确定地表净流量，所述地表径流量通过以下两个公式联立得到：dVdt=Adhdt=Ai-Q]]>Q=W1n(h-hp)(h-hp)53S00.5]]>其中，V为地表集水量，h为水深，t为时间，A为地表面积，i为净雨强度，Q为流量，W为流域宽度，n为地表粗糙系数，hp为地面蓄水深，S0为流域坡度。优选地，所述雨水管道输移公式包括以下两个公式：∂As∂t+∂Q∂x=qt]]>vg·∂v∂x+1g·∂v∂t+∂h∂x=S0-Sf]]>其中，Q为流量，As为过水断面面积，v为流速，h为水深，t为时间，x为距离，Sf为摩阻坡度，S0为流域坡度，qt为单位长度旁侧入流量，g为重力加速度；当所述实测液位值与所述计算液位值不一致时，通过修改摩阻坡度Sf来修正所述雨水水动力模型，直至所述实测液位值与所述计算液位值相一致为止。一种自适应雨水管网监测系统，包括：多个液位计，分别设置在雨水管网的关键节点处，用于采集所述关键节点处的实测液位值；雨量计，用于采集降雨量；雨水水动力模型分析模块，用于将所述液位计采集到的实测液位值以及所述雨量计采集到的降雨量输入雨水水动力模型，得出所述关键节点处的计算液位值，并将所述实测液位值与所述计算液位值进行比较，当所述实测液位值与所述计算液位值不一致时，修正所述雨水水动力模型中的参数，直至所述实测液位值与所述计算液位值相一致为止。优选地，该系统还包括基于地理信息系统的三维展示平台，所述三维展示平台用于展示采用修正后的雨水水动力模型得出的所述雨水管网中任意节点的液位值。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术中的雨水水动力模型结合了雨量计和液位计的实时测量结果，根据实际采集到的关键节点处的液位值对雨水水动力模型进行自适应修正，利用本专利技术方法能够对整个雨水管网的运行情况进行实时监测，提高了雨水管网的监测能力和智能化水平。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1是本专利技术实施例所提供的自适应雨水管网监测方法的流程图；图2是本专利技术实施例所提供的自适应雨水管网监测系统的示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。本专利技术首先提供了一种自适应雨水管网监测方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：利用液位计采集雨水管网的关键节点处的实测液位值，并利用雨量计采集降雨量；将所述液位计采集到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应雨水管网监测方法，其特征在于，包括以下步骤：利用液位计采集雨水管网的关键节点处的实测液位值，并利用雨量计采集降雨量；将所述液位计采集到的实测液位值以及所述雨量计采集到的降雨量输入雨水水动力模型，得出所述关键节点处的计算液位值；将所述实测液位值与所述计算液位值进行比较，当所述实测液位值与所述计算液位值不一致时，修正所述雨水水动力模型中的参数，直至所述实测液位值与所述计算液位值相一致为止；采用修正后的雨水水动力模型得出所述雨水管网中任意节点的液位值。

【技术特征摘要】
1.一种自适应雨水管网监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用液位计采集雨水管网的关键节点处的实测液位值，并利用雨量计采
集降雨量；
将所述液位计采集到的实测液位值以及所述雨量计采集到的降雨量输入
雨水水动力模型，得出所述关键节点处的计算液位值；
将所述实测液位值与所述计算液位值进行比较，当所述实测液位值与所
述计算液位值不一致时，修正所述雨水水动力模型中的参数，直至所述实测
液位值与所述计算液位值相一致为止；
采用修正后的雨水水动力模型得出所述雨水管网中任意节点的液位值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关键节点包括：所述
雨水管网中的各个排水分支、管线交叉的位置、出水口位置、明渠以及河流
处，所述雨量计布设于所述雨水管网的中间区域或者楼顶处。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
利用基于地理信息系统的三维展示平台对采用修正后的雨水水动力模型
得出的所述雨水管网中任意节点的液位值进行展示。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述雨水
水动力模型根据降雨强度公式、产流模型公式、汇流公式和雨水管道输移公
式进行建立。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述降雨强度公式通过以
下步骤进行建立：
统计待监测的雨水管网所在区域的历史降雨资料，其中雨样的选取采用
年超大值法；
采用指数分布法统计该区域的降雨频率分布曲线；
根据所述历史降雨资料和所述降雨频率分布曲线得出该区域各个季节的
降雨强度公式。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述产流模型公式用于计
算产流量R，R＝P-S-F，其中，P为理论降雨量，S为初损量，F为入渗量；
理论降雨量P通过所述雨量计采集得到的降雨量结合所述降雨强度公式
得出；
初损量S通过以下公式进行计算：
S＝Sz+Sj+Sw其中，Sz为相应季节该区域的雨水蒸发量，Sj为植物截留损失量，Sw为地
表填洼损失量；
入渗量F根据土壤饱和导水率...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，李雨龙，杨帆，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11