基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术公开了基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定方法、系统及介质，属于城市内涝防治与水力模型技术交叉领域。其中方法包括：S100、确定内涝防治标准、潮位重现期和研究区域特征标高；S200、模型概化，包括：研究区域概化、河道概化、调蓄水体概化以及排涝方式概化；S300、设置边界条件和模型参数，模型参数设置完后运行模型；S400、进行模型结果分析，若所述研究区域特征标高与河道内模拟最高水位的差值满足预设的规范要求，则执行步骤S500，否则调整河道宽度并返回步骤S300；S500、基于当前河道宽度计算适宜水面率。本发明专利技术能够为城市规划等领域提供技术支撑，提高规划的科学合理性。提高规划的科学合理性。提高规划的科学合理性。

【技术实现步骤摘要】
基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定方法、系统及介质


[0001]本专利技术涉及城市内涝防治与水力模型技术交叉领域，特别涉及一种基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定方法、系统及介质。

技术介绍

[0002]近年来，我国城市内涝灾害频发，给居民的生命财产安全带来了极大威胁。造成我国城市内涝灾害频发的原因除城市化速度较快、雨水管网排水能力不足、内涝防治系统不健全、气候变化等因素外，另一个主要原因是在城市发展过程中，原有水域被侵占，导致原有的雨水调蓄空间大幅降低。城市水域是雨水的重要调蓄空间，对防止城市内涝灾害的发生有至关重要的作用，特别是在感潮地区，当极端降雨遭遇高潮位时，降雨径流无法通过河道及时排除，极易发生内涝灾害。故在城市规划阶段需充分考虑水域在控制内涝灾害中的重要作用，并为规划区域预留充足的水面率，在感潮地区规划阶段合理水面率的确定涉及到规划场地降雨特征、规划场地标高、潮位特征、内涝防治标准及排涝方式等多种因素的影响，具有较强的地域特征，并缺乏相应的规范及技术方法参考。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术针对规划层面合理水面率确定需求，结合SWMM模型，并考虑规划场地降雨特征、规划场地标高、潮位特征、内涝防治标准及排涝方式等多种因素提出一种感潮地区规划阶段基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定方法，能够为城市规划等领域提供技术支撑，提高规划的科学合理性。
[0004]本专利技术还提出一种基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定系统。
[0005]本专利技术还提出一种实施上述基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定方法的计算机可读存储介质。
[0006]根据本专利技术的第一方面实施例的基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定方法，所述方法包括以下步骤：S100、确定内涝防治标准、潮位重现期和研究区域特征标高；S200、模型概化，包括：研究区域概化、河道概化、调蓄水体概化以及排涝方式概化；S300、设置边界条件和模型参数，模型参数设置完后运行模型；S400、进行模型结果分析，若所述研究区域特征标高与河道内模拟最高水位的差值满足预设的规范要求，则执行步骤S500，否则调整河道宽度并返回步骤S300；S500、基于当前河道宽度计算适宜水面率。
[0007]根据本专利技术实施例的基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定方法，至少具有如下有益效果：
[0008]1.本专利技术的基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定方法可切实解决感潮地区规划阶段基于排水防涝需求的合理水面率确定缺乏相应技术方法的现实问题。
[0009]2.本专利技术的基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定方法所需参数少且易于得到，模型搭建过程简单快捷，模型结果可靠，保证了方法的适用性。
[0010]3.本专利技术的基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定方法具有可操作性，无需进行复
杂的程序编写即可完成各个步骤，操作简易，容易实现，保证了本专利技术的可实施性。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，步骤S100包括：根据国家标准的城镇内涝防治技术规范确定研究区域的内涝防治标准，记为N年一遇；根据研究区域的防涝需求及水文特征选取所需的潮位重现期，记为M年一遇；设置研究区域特征标高为H0；其中M，N为正整数。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，步骤S200包括：将研究区域概化为长度为L，宽度为W的矩形区域，并将所述矩形区域按照2
×
a划分为n个子汇水区并编号，并根据研究区域的下垫面特征设置各子汇水区的模型参数；其中，每个子汇水区为长度为L/a、宽度为W/2大小或长度为W/2、宽度为L/a大小的矩形；将河道概化为位于研究区域中央且长度为L的矩形明渠，并将河道划分为n/2段，在每段河道两端设置节点，并对各节点以顺流方向进行依次编号；并设置河道各河段及节点的参数；其中，河道坡度均设置为固定值i，初始宽度均设置为b，最上游河段深度取h，其他河段深度在顺流方向上沿程以(2L*i)/n递增；将研究区域内具有调蓄功能的水体概化为调蓄设施，设置编号及模型参数，并通过孔口与河道的节点相连；添加排放口，将其底部高程与节点保持一致，边界条件类型设置为TIDAL；设置矩形堰连接节点与所述排放口，所述矩形堰堰宽与河道宽度保持一致，堰高与节点最大深度保持一致；设置矩形堰的控制规则为：矩形堰外水位大于等于矩形堰内水位时，矩形堰完全关闭蓄水；矩形堰外水位小于矩形堰内水位时，矩形堰完全打开排水。
[0013]根据本专利技术的一些实施例，所述子汇水区的模型参数至少包括：径流宽度、坡度、粗糙系数、不透水面积百分比及下渗模型。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述调蓄设施的模型参数至少包括：底部高程、最大深度和蓄水曲线。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，步骤S300包括：将长历时设计雨型以时间序列形式导入模型，并关联至各子汇水区，作为模型的上游边界条件；将设计潮型以时间序列形式导入模型，并关联至排放口，作为模型的下游边界条件；设置模型的运行时间、模拟步长、模型报告输出步长及管网汇流模型；所述管网汇流模型选取动力波。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，步骤S400包括：将研究区域特征标高H0与河道内最高水位H
max
差值与国家标准的室外排水设计规范中规定的明渠安全超高H
超
进行对比；若H0‑
H
max
>H
超
，则减小当前河道宽度，并保持其他参数及设置不变，返回步骤S300；若H0‑
H
max
<H
超
，则增大当前河道宽度，并保持其他参数及设置不变，返回步骤S300；若H0‑
H
max
＝H
超
，则将此时的河道宽度记为b
适
，并执行步骤S500。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，步骤S500包括：计算适宜水面率，公式为
[0018][0019]其中，S
蓄
表示具有调蓄功能的水体面积。
[0020]根据本专利技术的第二方面实施例的基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定系统，用于执行本专利技术的第一方面实施例任一项所述的方法，包括：标准设置模块，用于确定内涝防治
标准、潮位重现期和研究区域特征标高；模型概化模块，包括：研究区域概化模块、河道概化模块、调蓄水体概化模块以及排涝方式概化模块；边界条件和模型参数模块，用于设置边界条件和模型参数；模型结果分析模块，用于确定所述研究区域特征标高与河道内模拟最高水位的差值是否满足预设的规范要求，若不满足则调整河道宽度；适宜水面率计算模块，用于基于当前河道宽度计算适宜水面率。
[0021]根据本专利技术实施例的基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定系统，至少具有如下有益效果：
[0022]1.本专利技术的基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定系统可切实解决感潮地区规划阶段基于排水防涝需求的合理水面率确定缺乏相应技术方法的现实问题。
[0023]2.本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S100、确定内涝防治标准、潮位重现期和研究区域特征标高；S200、模型概化，包括：研究区域概化、河道概化、调蓄水体概化以及排涝方式概化；S300、设置边界条件和模型参数，模型参数设置完后运行模型；S400、进行模型结果分析，若所述研究区域特征标高与河道内模拟最高水位的差值满足预设的规范要求，则执行步骤S500，否则调整河道宽度并返回步骤S300；S500、基于当前河道宽度计算适宜水面率。2.根据权利要求1所述的基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定方法，其特征在于，步骤S100包括：根据国家标准的城镇内涝防治技术规范确定研究区域的内涝防治标准，记为N年一遇；根据研究区域的防涝需求及水文特征选取所需的潮位重现期，记为M年一遇；设置研究区域特征标高为H0；其中M，N为正整数。3.根据权利要求1所述的基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定方法，其特征在于，步骤S200包括：将研究区域概化为长度为L，宽度为W的矩形区域，并将所述矩形区域按照2
×
a划分为n个子汇水区并编号，并根据研究区域的下垫面特征设置各子汇水区的模型参数；其中，每个子汇水区为长度为L/a、宽度为W/2大小或长度为W/2、宽度为L/a大小的矩形；将河道概化为位于研究区域中央且长度为L的矩形明渠，并将河道划分为n/2段，在每段河道两端设置节点，并对各节点以顺流方向进行依次编号；并设置河道各河段及节点的参数；其中，河道坡度均设置为固定值i，初始宽度均设置为b，最上游河段深度取h，其他河段深度在顺流方向上沿程以(2L*i)/n递增；将研究区域内具有调蓄功能的水体概化为调蓄设施，设置编号及模型参数，并通过孔口与河道的节点相连；添加排放口，将其底部高程与节点保持一致，边界条件类型设置为TIDAL；设置矩形堰连接节点与所述排放口，所述矩形堰堰宽与河道宽度保持一致，堰高与节点最大深度保持一致；设置矩形堰的控制规则为：矩形堰外水位大于等于矩形堰内水位时，矩形堰完全关闭蓄水；矩形堰外水位小于矩形堰内水位时，矩形堰完全打开排水。4.根据权利要求3所述的基于蓄排平衡的城市适宜水面率确定方法，其特征在于，所述子汇水区的模型参数至少包括：径流宽度、坡度、粗糙系数、不透水面积百分比及下渗模型。5.根据权利要求3所述的基于蓄排平衡的城市适宜水面率确...

【专利技术属性】
技术研发人员：占雪晴，娄富豪，但秋君，付朝晖，李佳佩，陈莎，
申请(专利权)人：珠海市规划设计研究院，
类型：发明
国别省市：