一种面向水灾害防控的雨水调蓄池容积计算方法技术

本发明专利技术公开了一种面向水灾害防控的雨水调蓄池容积计算方法，包括以下步骤：建立短历时暴雨模型；计算设计地块的雨水径流过程线；确定设计地块的外排流量峰值；计算设计地块需调蓄的雨量体积；确定设计地块的雨水调蓄池容积。本发明专利技术实现了定量计算调蓄池的合理容积，提升了调蓄池设计的科学性，明显增强了调蓄池应对内涝灾害的可靠性。本发明专利技术耦合了暴雨模型、市政排水管网设计计算方法，间接解决了地块设计内涝防治重现期与市政排水管网设计重现期两个标准之间的衔接问题，是学科交叉的一次良好实践。本发明专利技术合理、高效、适用范围广，可为城市初期雨水调蓄池设计提供技术支撑。为城市初期雨水调蓄池设计提供技术支撑。为城市初期雨水调蓄池设计提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种面向水灾害防控的雨水调蓄池容积计算方法


[0001]本专利技术涉及给水排水
，具体是指一种面向水灾害防控的雨水调蓄池容积计算方法。

技术介绍

[0002]雨水调蓄池是一种雨水收集设施，主要功能为将雨水径流的高峰流量暂留池内，待最大流量下降后再从调蓄池中将雨水慢慢地排出。达到既能规避雨水洪峰，提高雨水利用率，又能控制初期雨水对受纳水体的污染，还能对排水区域间的排水调度的积极作用。雨水调蓄池根据规模和服务范围的不同，分为市政雨水调蓄池和地块雨水调蓄池，本专利技术的计算方法主要针对于地块雨水调蓄池。
[0003]在当前设计实践应用中，地块雨水调蓄池的设计规模主要采用规范设计法，依据当地水务部门的管理规定确定雨水调蓄池的设计规模，如北京、广州等城市以每公顷的硬化面积需配建调蓄容积为500m3雨水调蓄池，其目标主要集中在水生态综合效益角度，未直接关联于城市内涝与水灾害防控，缺少针对于暴雨的定量的计算方法。
[0004]当前针对雨水调蓄池的研究中，有学者利用人工神经网络法分析了调蓄池总截污量的合理规模，从水污染控制角度提出了调蓄池容积的计算方法；目前暂无针对水灾害防控计算雨水调蓄池的研究。
[0005]综上，当前技术和研究中，雨水调蓄池的设计规模与城市水灾害防控效益无直接对应的计算方法，雨水调蓄池的水安全效益无法准确评估。
[0006]所以，一种面向水灾害防控的雨水调蓄池容积计算方法成为人们亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术不足，针对地块尺度，提出雨水调蓄池的设计规模与城市水灾害防控效益直接对应的计算方法，有利于对雨水调蓄池的水安全效益做出准确评估。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案为：一种面向水灾害防控的雨水调蓄池容积计算方法，包括以下步骤：
[0009]1)建立短历时暴雨模型；
[0010]2)计算设计地块的雨水径流过程线；
[0011]3)确定设计地块的外排流量峰值；
[0012]4)计算设计地块需调蓄的雨量体积；
[0013]5)确定设计地块的雨水调蓄池容积。
[0014]进一步的，在步骤1)中，建立短历时暴雨模型包括以下步骤：
[0015]1.1)暴雨历时选取，可根据当地气候的降雨特征选取1h或2h的暴雨历时t，单位为min；
[0016]1.2)暴雨雨型选取，一般应采用1
‑
2种方法分析比较得出适应当地的代表雨型；当降雨资料缺失时，可采用芝加哥雨型；
[0017]1.3)设计暴雨重现期P％，暴雨重现期即内涝防治标准，应结合地块的用地性质、人口、经济财产状况，并结合城市总体规划及相关专项规划确定，当资料缺少时，可参照相关国家规范标准，如《城镇防涝规划标准》(DB 33/1109
‑
2015)、《室外排水设计规范》(GB50014
‑
2021)等；
[0018]1.4)根据选取的暴雨历时、暴雨雨型以及设计的暴雨重现期P％生成暴雨模型，得到任一时刻的降雨量H
t
，单位为mm，具体步骤为：
[0019]1.4.1)查询当地暴雨统计图集，得到设计历时对应的暴雨参数点雨量均值H
r
以及变差系数C
vt
，再根据偏态系数C
s
＝3.5C
vt
皮尔逊Ⅲ型频率曲线查出对应重现期P％的模比系数K
t
值，计算得到暴雨总量为H
c
；
[0020]H
c
＝H
r
×
K
t
ꢀꢀꢀ
(1)
[0021]式(1)中，H
c
为暴雨总量；H
r
为对应重现期P％、设计历时t对应的暴雨参数点雨量均值；K
t
为皮尔逊Ⅲ型频率曲线对应的模比系数值；
[0022]1.4.2)整合步骤1.2)的暴雨雨型与暴雨总量H
c
，建立暴雨模型，得到设计暴雨过程线，即任一时刻暴雨量H
t
。
[0023]进一步的，在步骤2)中，计算设计地块的雨水径流过程线包括以下步骤：
[0024]2.1)计算设计地块的汇水面积F；
[0025]2.2)计算设计地块的汇水范围内的综合径流系数；
[0026]统计汇水范围内各类下垫面面积，并计算综合径流系数ψ；
[0027][0028]式中，ψ为汇水范围内的综合径流系数；F
n
为单类下垫面的面积总和，ψn为对应下垫面的径流系数；
[0029]2.3)计算任一时刻的雨水径流量，得到雨水径流过程线；
[0030]Q
t
＝H
t
×
ψ
×
F
ꢀꢀꢀ
(3)
[0031]式中，Q
t
为任一时刻的雨水径流量；H
t
为任一时刻的降雨量；ψ为汇水范围内的综合径流系数；F为总汇水面积。
[0032]进一步的，所述设计地块的汇水面积F的计算方法如下：
[0033]2.1.1)收集或测量比例尺为1：500或1：1000地形图，利用地形图的高程点数据基于GIS的3D分析模块进行不规则三角网(TIN)的建立，并转化为网格型连续高程表面(Dem)；
[0034]2.1.2)以Dem数据为基础，采用GIS的水文分析模块，通过洼地填充、水流方向计算、流量计算、汇流提取、汇点识别以及流域分区，形成初步的模拟汇流路径与流域分区边界；
[0035]2.1.3)输入现状河流水系及已确定的规划河流水系数据，重新优化水文分析模型，重新生成汇流路径，重新生成流域分区边界；
[0036]2.1.4)输入不可穿越边界，包括：堤围、铁路、高速公路，定义汇流路径不得穿越上述设施，进一步优化水文分析模型，调整汇流路径与流域分区的边界；
[0037]2.1.5)从行政管理角度，结合道路路网、行政边界、规划管理单元边界适当调整分
区边界，形成设计地块的汇水范围、汇水面积F。
[0038]进一步的，在步骤3)中，确定设计地块的外排流量峰值W的方法如下：
[0039]设计地块的雨水一般通过市政排水管外排或直排河流水系；
[0040]当通过市政排水管外排时，外排流量峰值取决于市政管网的设计参数，采用市政管网的计算方法即利用暴雨强度公式：
[0041]W＝q
×
ψ
s
×
F
ꢀꢀꢀ
(4)
[0042]式中：W为地块的外排流量峰值；q为设计暴雨强度[L/(s
·
ha)]；ψ
s
为市政排水系统控制的径流系数；F为总汇水面积；
[0043]暴雨强度公式参照当地水务部门的技术指引，选定重现期、地表径流时间等参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向水灾害防控的雨水调蓄池容积计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立短历时暴雨模型；2)计算设计地块的雨水径流过程线；3)确定设计地块的外排流量峰值；4)计算设计地块需调蓄的雨量体积；5)确定设计地块的雨水调蓄池容积。2.根据权利要求1所述的一种面向水灾害防控的雨水调蓄池容积计算方法，其特征在于：在步骤1)中，建立短历时暴雨模型包括以下步骤：1.1)暴雨历时选取，可根据当地气候的降雨特征选取1h或2h的暴雨历时t，单位为min；1.2)暴雨雨型选取，一般应采用1
‑
2种方法分析比较得出适应当地的代表雨型；当降雨资料缺失时，可采用芝加哥雨型；1.3)设计暴雨重现期P％，暴雨重现期即内涝防治标准，可参照相关国家规范标准；1.4)根据选取的暴雨历时、暴雨雨型以及设计的暴雨重现期P％生成暴雨模型，得到任一时刻的降雨量H
t
，单位为mm，具体步骤为：1.4.1)查询当地暴雨统计图集，得到设计历时对应的暴雨参数点雨量均值H
r
以及变差系数C
vt
，再根据偏态系数C
s
＝3.5C
vt
皮尔逊Ⅲ型频率曲线查出对应重现期P％的模比系数K
t
值，计算得到暴雨总量为H
c
；H
c
＝H
r
×
K
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式(1)中，H
c
为暴雨总量；H
r
为对应重现期P％、设计历时t对应的暴雨参数点雨量均值；K
t
为皮尔逊Ⅲ型频率曲线对应的模比系数值；1.4.2)整合步骤1.2)的暴雨雨型与暴雨总量H
c
，建立暴雨模型，得到设计暴雨过程线，即任一时刻暴雨量H
t
。3.根据权利要求1所述的一种面向水灾害防控的雨水调蓄池容积计算方法，其特征在于：在步骤2)中，计算设计地块的雨水径流过程线包括以下步骤：2.1)计算设计地块的汇水面积F；2.2)计算设计地块的汇水范围内的综合径流系数；统计汇水范围内各类下垫面面积，并计算综合径流系数ψ；式中，ψ为汇水范围内的综合径流系数；F
n
为单类下垫面的面积总和，ψn为对应下垫面的径流系数；2.3)计算任一时刻的雨水径流量，得到雨水径流过程线；Q
t
＝H
t
×
ψ
×
F
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中，Q
t
为任一时刻的雨水径流量；H
t
为任一时刻的降雨量；ψ为汇水范围内的综合径流系数；F为总汇水面积。4.根据权利要求3所述的一种面向水灾害防控的雨水调蓄池容积计算方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍东权，肖鹤，管裕丰，张东驰，连晓珊，陈佳娜，任思延，陈钊仪，
申请(专利权)人：肖鹤，
类型：发明
国别省市：