本申请公开了一种区域汇流和排水模拟方法，包括以下步骤：将汇水区域划分成多个子区域，每个子区域与管网拓扑对应位置连接；根据区域降雨历史数据确定区域降雨过程线，模拟瞬时降雨强度变化；根据瞬时降雨强度，采用非线性水库模型计算每一个汇水子区域的流量；将每一个汇水子区域的流量作为管网拓扑对应位置的流量增加量；采用圣维南方程模拟计算管网拓扑中任一截面的流量。本申请还包含用于实现所述方法的装置。本申请现有技术模型不能准确地反映研究区域汇流和排水过程问题。反映研究区域汇流和排水过程问题。反映研究区域汇流和排水过程问题。
【技术实现步骤摘要】
一种区域汇流和排水模拟方法和装置
[0001]本申请涉及水动力
，尤其涉及一种区域汇流和排水模拟方法和装置。
技术介绍
[0002]近年来，强降雨对区域积水和汇流影响极其严重，有可能造成城市交通瘫痪、居民生活不便等等。因此对区域排水管网水动力模型研究，模拟和预防雨水严重积压和排水管线的溢流情况极为重要。
[0003]目前，对于城市的内涝研究，一般采用数学模型对城市雨洪过程进行模拟与预测。例如通过SWMMH(暴雨雨水管理模型)模拟城市区域内径流过程，模拟不同时刻子流域和管道中的水量等情况，作为开源软件，提供了编辑研究区域输入数据，执行水文、水力和水质模拟，并以各种格式浏览结果的集成环境。因此被广泛应用于城市内涝分析和排水系统评估规划等方面。
[0004]由于SWMMH中雨强设置仅使用平均雨强公式、且下渗量模型中与降雨过程没有关联关系，因此，不能精确地模拟研究区域的汇流时变过程，不能准确地反映研究区域的汇流和排水过程。
技术实现思路
[0005]本申请提出一种区域汇流和排水模拟方法和装置，解决现有技术不能准确地反映研究区域汇流和排水过程的问题。
[0006]本申请实施例提出一种区域汇流和排水模拟方法，包括以下步骤：
[0007]将汇水区域划分成多个子区域，每个子区域与管网拓扑对应位置连接；
[0008]根据区域降雨历史数据确定区域降雨过程线，模拟瞬时降雨强度变化；
[0009]根据瞬时降雨强度，采用非线性水库模型计算每一个汇水子区域的流量；
[0010]将每一个汇水子区域的流量作为管网拓扑对应位置的流量增加量；
[0011]采用圣维南方程模拟计算管网拓扑中任一截面的流量。
[0012]优选地，设定雨峰系数，为雨峰历时和降雨总历时的比值；用暴雨强度公式模拟雨峰前降雨强度曲线和雨峰后降雨强度曲线；所述峰前降雨强度曲线和峰后降雨强度曲线构成所述降雨过程线。
[0013]优选地，所述暴雨强度公式为公式(3)，优选地，取m＝11.591，n＝0.902。
[0014]优选地，对每一个汇水子区域的流量通过减除下渗量进行修正。进一步地，优选地，根据瞬时降雨强度，计算各汇水子区域任一时刻雨水下渗量为公式(5)。
[0015]优选地，所述汇水子区域中的任意一个的流量，直接汇入管网拓扑的对应点，或者，汇入相邻的另一子区域。
[0016]本申请还提出一种区域汇流和排水模拟系统，用于实现本申请任意一项实施例所述方法，包括：输入模块、计算模块、显示模块。
[0017]所述输入模块，用于将汇水区域划分成多个子区域，每个子区域与管网拓扑对应
位置连接；
[0018]所述计算模块，进一步包含：第一模块，用于模拟瞬时降雨强度变化，产生瞬时降雨强度数据；第二模块，用于根据所述瞬时降雨强度数据，采用非线性水库模型计算每一个汇水子区域的流量；第三模块，用于根据所述汇水子区域的流量，增加管网拓扑对应位置的流量，并进一步采用圣维南方程模拟计算管网拓扑中每一点的流量；
[0019]所述显示模块，用于显示汇水区域、子区域的地理图形和流量数据，还用于显示管网拓扑的图形和流量数据。
[0020]本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
[0021]由于现有SWMMH只提供划分子汇区域的原则，本专利技术根据研究区域的水文环境、管线拓扑关系，最终确认研究区域的划分；在模拟强降雨过程中，现有技术使用通用雨强公式，并不适合研究区域的场景，本专利技术设计了针对研究区域的暴雨过程曲线；现有径流产生过程中的下渗量模型中没有关联雨强的影响因数，本专利技术设计了加入雨强因素的下渗模型。因此，本申请提高了汇水子区域划分精度和地下管线空间拓扑模型的关联关系更加准确、对研究当地重现期内暴雨曲线设计符合当地具体水文规律，对径流产生过程中下渗模型也考虑了降雨强度关联因数，因此精确性、动态性提高，能够反映汇流和排水过程随降雨过程变化规律。本申请改进的SWMMH水动力模型，已应用到个省市部分区域地下管网建设中，根据当地的水文环境不断优化主要参数，使模型输出结果更精确；根据每次的强降雨能初步判断易积水的汇水子区域和地下管线易发生溢流和堵塞的部位，给当地政府部门提供一定的改造参考措施。
附图说明
[0022]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0023]图1为本申请方法的实施例流程图；
[0024]图2为子汇水划分区域图；
[0025]图3为管线空间拓扑图；
[0026]图4为2年重现期2小时降雨过程线；
[0027]图5为降雨开始2小时后汇水单元径流量；
[0028]图6为降雨开始2小时后液位深度；
[0029]图7为本申请的装置示意图。
具体实施方式
[0030]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0031]本专利技术公开一种基于SWMMH水动力模型，模拟不同年限期间暴雨过程中地表产汇流情况和各管线的负荷情况。主要包括采集研究区域测绘数据及当地的水文气象数据、建立当地地下管网模型及进行汇水子区域划分、构建强降雨设计过程线、建立地表水下渗模
型、计算汇流和管道输送流量、结果展示。
[0032]以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
[0033]图1为本申请方法的实施例流程图。
[0034]本申请实施例提出一种区域汇流和排水模拟方法，包括以下步骤：
[0035]步骤11、将汇水区域划分成多个子区域，每个子区域与管网拓扑对应位置连接；
[0036]优选地，所述汇水子区域中的任意一个的流量，直接汇入管网拓扑的对应点，或者，汇入相邻的另一汇水子区域。最终，每个汇水子区域都连接于管网拓扑中对应位置的入水口。
[0037]步骤12、根据区域降雨历史数据确定区域降雨过程线，模拟瞬时降雨强度变化；
[0038]优选地，设定雨峰系数，为雨峰历时和降雨总历时的比值；用暴雨强度公式模拟雨峰前降雨强度上升曲线和雨峰后降雨强度下降曲线；所述降雨强度上升曲线和降雨强度下降曲线购车所述降雨过程线。
[0039]优选地，所述暴雨强度采用公式3。
[0040]优选地，取m＝11.591,n＝0.902。
[0041]步骤13、根据瞬时降雨强度，采用非线性水库模型计算每一个汇水子区域的流量；
[0042]步骤14、优选地，对每一个汇水子区域的流量通过减除下渗量进行修正。进一步地，优选地，根据瞬时降雨强度i，计算各汇水子区域本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种区域汇流和排水模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：将汇水区域划分成多个子区域，每个子区域与管网拓扑对应位置连接；根据区域降雨历史数据确定区域降雨过程线，模拟瞬时降雨强度变化；根据瞬时降雨强度，采用非线性水库模型计算每一个汇水子区域的流量；将每一个汇水子区域的流量作为管网拓扑对应位置的流量增加量；采用圣维南方程模拟计算管网拓扑中任一截面的流量。2.如权利要求1所述区域汇流和排水模拟方法，其特征在于，设定雨峰系数，为雨峰历时和降雨总历时的比值；用暴雨强度公式模拟雨峰前降雨强度曲线和雨峰后降雨强度曲线；所述峰前降雨强度曲线和峰后降雨强度曲线构成所述降雨过程线。3.如权利要求2所述区域汇流和排水模拟方法，其特征在于，所述暴雨强度公式为：其中，S
p
＝167A1(1+ClgP)式中，i(t1)为峰前降雨瞬时强度，i(t2)为峰后降雨瞬时强度；t1和t2分别为相对峰值时刻的降雨历时，与峰值相比提前量为t1，滞后量为t2；r为雨峰系数，即峰时历时与整场降雨总历时的比值；A1为雨力参数，C为雨力变动参数，P为重现期(年)，m为降雨历时修正参数，n为暴雨衰减指数。4.如权利要求3所述区域汇流和排水模拟方法，其特征在于，取m＝11.591，n＝0.902。5.如权利要求1所述区域汇流和排水模拟方法，其特征在于，根据瞬时降雨强度i，计算各汇水子区域任一时刻雨水下渗量为：f(t)＝L
s
[E+Ma
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...
【专利技术属性】
技术研发人员：周甜，刘伟，谭越，
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：
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