一种城市区域雨水入渗量的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种城市区域雨水入渗量的计算方法，包括对城市区域进行栅格分割，获得透水栅格集合和不透水栅格集合；确定栅格的水流流向；合并透水栅格获得透水面，根据透水面内各透水栅格的水流流向及透水栅格与周围栅格的高程关系，识别出透水面为滞蓄型透水面或传输型透水面，并得到滞蓄型透水面面积和传输型透水面面积；计算滞蓄型透水面的有效径流量；计算滞蓄型透水面雨水入渗量；计算传输型透水面雨水入渗量；计算城市区域雨水入渗量。本发明专利技术基于城市区域透水面和不透水面的空间格局特征，根据不同类型下垫面雨水入渗原理和过程，分别计算不同类型下垫面雨水入渗量，能有效提高城市区域雨水入渗量计算的科学性和精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
一种城市区域雨水入渗量的计算方法


[0001]本专利技术属于雨水入渗量量化
，具体涉及一种城市区域雨水入渗量的计算方法。

技术介绍

[0002]城市区域雨水入渗量，通常采用渗透系数
×
透水面面积
×
降雨历时来计算。城市区域下垫面空间格局特征对径流路径及下渗过程的影响较大，需考虑低洼透水面及海绵设施蓄滞的雨水径流量在降雨后的持续下渗，现有计算手段不能满足精细化要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出一种城市区域雨水入渗量的计算方法，以解决如何量化城市区域雨水入渗量问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案是：提供一种城市区域雨水入渗量的计算方法，包括以下步骤：
[0005]S1：对城市区域进行栅格分割，获得透水栅格集合和不透水栅格集合；
[0006]S2：根据栅格的高程数据，确定栅格的水流流向；
[0007]S3：合并透水栅格获得透水面，根据透水面内各透水栅格的水流流向及透水栅格与周围栅格的高程关系，识别出透水面为滞蓄型透水面或传输型透水面，并得到滞蓄型透水面面积和传输型透水面面积；
[0008]S4：根据滞蓄型透水面面积，计算滞蓄型透水面的有效径流量；
[0009]S5：根据滞蓄型透水面的有效径流量，计算滞蓄型透水面雨水入渗量；
[0010]S6：根据传输型透水面面积，计算传输型透水面雨水入渗量；
[0011]S7：根据滞蓄型透水面雨水入渗量和传输型透水面雨水入渗量，计算城市区域雨水入渗量。
[0012]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
[0013]进一步，步骤S2具体为：
[0014]S201：计算所有栅格的高程数据；
[0015]S202：将任一栅格作为中心栅格，比较中心栅格与其相邻的所有栅格的高程数据，连接高程数据差值最大的两相邻栅格的中心，作为中心栅格的水流流向；
[0016]S203：重复步骤S202，直至确定出所有栅格的水流流向。
[0017]本专利技术采取上述进一步技术方案的有益效果是：基于水往低处流基本原理，可以合理确定栅格水流流向。
[0018]进一步，步骤S3具体为：
[0019]S301：以任一透水栅格为中心，依次对其周围方向的栅格进行辨别；
[0020]若该栅格为透水栅格，则将中心的透水栅格和该栅格合并，形成透水面；
[0021]否则，不合并；
[0022]S302：将步骤S301得到的透水面作为中心，依次识别透水面周围的所有栅格；
[0023]若该栅格为透水栅格，则将该栅格与透水面合并，更新透水面；
[0024]否则，不合并；
[0025]S303：以更新后的透水面作为中心，重复步骤S302，直到所有的透水栅格均被合并形成透水面；
[0026]S304：判定透水面内任一透水栅格与透水面周围栅格的高程关系；
[0027]若该透水栅格高程高于或等于周围栅格，则将该透水栅格从透水面中分割出来，更新透水面；
[0028]否则，不分割；
[0029]S305：重复步骤S304，直到透水面内所有的透水栅格均与透水面周围栅格判定过高程关系；
[0030]S306：将步骤S304分割出来的透水栅格重复步骤S301和S302，获得新透水面；
[0031]S307：根据透水面内各透水栅格的水流流向及透水栅格与周围栅格的高程关系，判断透水面所属类型，透水面的类型包括滞蓄型透水面和传输型透水面；
[0032]S308：重复步骤S307，直至所有的透水面均被标记为滞蓄型透水面或传输型透水面；
[0033]S309：统计识别出的滞蓄型透水面面积和传输型透水面面积。
[0034]本专利技术采取上述进一步技术方案的有益效果是：通过单一栅格的水流流向无法确定透水面栅格为滞蓄型透水面栅格还是传输型透水面栅格，本步骤通过合并透水面栅格，可以将有水文连接关系的透水面栅格合并为一个整体，依据透水面与不透水面整体的位置关系，确定透水面的类型。根据不同类型下垫面雨水入渗原理和过程，便于采取不同的方法计算雨水入渗量。
[0035]进一步，步骤S4具体为：
[0036]S401：根据滞蓄型透水面中单个透水栅格的面积，计算滞蓄型透水面中单个透水栅格的有效蓄水容积V：
[0037]V＝H
×
a
[0038]式中，H为透水栅格有效蓄水高度，a为滞蓄型透水面中单个透水栅格的面积；
[0039]S402：统计滞蓄型透水面中所有透水栅格个数n，计算滞蓄型透水面的有效蓄水容积V
z
：
[0040]V
Z
＝nV
[0041]S403：确定径流总量R
t
：
[0042][0043]式中，P为降雨量，A
pi
为透水面中栅格i的面积，为透水面中栅格i的径流系数，为不透水面中栅格j的面积，为不透水中面栅格j的径流系数；
[0044]S404：比较径流总量R
t
与滞蓄型透水面的有效蓄水容积V
z
的大小；
[0045]若径流总量R
t
大于有效蓄水容积V
z
，则滞蓄型透水面的有效径流量为有效蓄水容积V
z
；
[0046]否则，则滞蓄型透水面的有效径流量为径流总量R
t
。
[0047]本专利技术采取上述进一步技术方案的有益效果是：本步骤综合考虑汇水范围、降雨量因素对滞蓄型透水面栅格汇集雨水径流的影响，可以准确计算出滞蓄型透水面的有效径流量，即滞蓄水量。
[0048]进一步，步骤S5具体为：
[0049]S501：当滞蓄型透水面的有效径流量为有效蓄水容积V
z
时，设定下渗时间与蒸发时间相同，求出透水栅格下渗时间：
[0050]μ
i
×
t
i
+ε
i
×
t
i
＝H
i
[0051]式中，μ
i
为透水栅格i的土壤渗透速率，t
i
为透水栅格i的的下渗时间，ε
i
为透水栅格i的蒸发速率，H
i
为透水栅格i的有效蓄水高度；
[0052]根据滞蓄型透水面面积和透水栅格下渗时间，计算滞蓄型透水面雨水入渗量I
z
：
[0053][0054]式中，为滞蓄型透水面栅格i的面积，μ
i
为透水栅格i的土壤渗透速率，t
i
为透水栅格i的下渗时间；
[0055]S502：当滞蓄型透水面的有效径流量为汇水范围径流总量R
t
时，求出距离水面线最近透水栅格到水面线的高度h：
[0056]A
×
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市区域雨水入渗量的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对城市区域进行栅格分割，获得透水栅格集合和不透水栅格集合；S2：根据栅格的高程数据，确定栅格的水流流向；S3：合并透水栅格获得透水面，根据透水面内各透水栅格的水流流向及透水栅格与周围栅格的高程关系，识别出透水面为滞蓄型透水面或传输型透水面，并得到滞蓄型透水面面积和传输型透水面面积；S4：根据滞蓄型透水面面积，计算滞蓄型透水面的有效径流量；S5：根据滞蓄型透水面的有效径流量，计算滞蓄型透水面雨水入渗量；S6：根据传输型透水面面积，计算传输型透水面雨水入渗量；S7：根据滞蓄型透水面雨水入渗量和传输型透水面雨水入渗量，计算城市区域雨水入渗量。2.根据权利要求1所述的城市区域雨水入渗量的计算方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：S201：计算所有栅格的高程数据；S202：将任一栅格作为中心栅格，比较中心栅格与其相邻的所有栅格的高程数据，连接高程数据差值最大的两相邻栅格的中心，作为中心栅格的水流流向；S203：重复步骤S202，直至确定出所有栅格的水流流向。3.根据权利要求1所述的城市区域雨水入渗量的计算方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：S301：以任一透水栅格为中心，依次对其周围方向的栅格进行辨别；若该栅格为透水栅格，则将中心的透水栅格和该栅格合并，形成透水面；否则，不合并；S302：将步骤S301得到的透水面作为中心，依次识别透水面周围的所有栅格；若该栅格为透水栅格，则将该栅格与透水面合并，更新透水面；否则，不合并；S303：以更新后的透水面作为中心，重复步骤S302，直到所有的透水栅格均被合并形成透水面；S304：判定透水面内任一透水栅格与透水面周围栅格的高程关系；若该透水栅格高程高于或等于周围栅格，则将该透水栅格从透水面中分割出来，更新透水面；否则，不分割；S305：重复步骤S304，直到透水面内所有的透水栅格均与透水面周围栅格判定过高程关系；S306：将步骤S304分割出来的透水栅格重复步骤S301和S302，获得新透水面；S307：根据透水面内各透水栅格的水流流向及透水栅格与周围栅格的高程关系，判断透水面所属类型，透水面的类型包括滞蓄型透水面和传输型透水面；S308：重复步骤S307，直至所有的透水面均被标记为滞蓄型透水面或传输型透水面；S309：统计识别出的滞蓄型透水面面积和传输型透水面面积。4.根据权利要求1所述的城市区域雨水入渗量的计算方法，其特征在于，所述步骤S4具
体为：S401：根据滞蓄型透水面中单个透水栅格的面积，计算滞蓄型透水面中单个透水栅格的有效蓄水容积V：V＝H
×
a式中，H为透水栅格有效蓄水高度，a为滞蓄型透水面中单个透水栅格的面积；S402：统计滞蓄型透水面中所有透水栅格个数n，计算滞蓄型透水面的有效蓄水容积V
z
：V
Z
＝nVS403：确定径流总量R
t
：式中，P为降雨量，为透水面中栅格i的面积，为透水面中栅格i的径流系数，为不透水面中栅格j的面积，为不透水中面栅格j的径流系数；S404：比较径流总量R
t
与滞蓄型透水面的有效蓄水容积V
z
的大小；若径流总量R
t
大于有效蓄水容积V
z
，则滞蓄型透水面的有效径流量为有效蓄水容积V
z
；否则，则滞蓄型透水面的有效径流量为径流总量R
t
。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佳，刘家宏，梅超，杨志勇，王浩，邵薇薇，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：