【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及城市内涝预警，具体说是基于物联网和gis技术相结合的城市内涝趋势预警方法。
技术介绍
1、城市洪涝模型是用于模拟和预测城市地区由于极端降雨事件导致的洪水现象的计算机模拟工具。随着城市化进程的加快，城市洪涝问题日益严重，对城市基础设施和居民生活构成了威胁。因此，城市内涝趋势预警模型成为了城市规划、管理和防洪减灾的重要技术手段。
2、现有技术中，目前针对城市内涝的风险评估基本上都是基于开源的软件应用算法评估，以swmm内涝预警评估模型为例：swmm模型的构建过程如下:首先根据研究区的土地利用类型确定曼宁系数。然后根据研究区坡度及道路状况进行子汇水区的划分，确定每一个子汇水区的参数，包括特征宽度、不渗透率、坡度等信息。其次根据子汇水区的概化情况和排水系统状况，统计出管渠的长度、节点、埋深以及出水口等信息:在进行模型概化后，需要确定雨量信息，选择适合研究区的降水强度并合成过程雨线，作为模拟的雨量计输入，并根据swmm用户手册以及排水管网设计标准等资料完成整个模型。
3、由于swmm内涝预警评估模型计算过程中存在地表汇流过程过于简略、无法描述汇流的空间传播过程，无法展现城市的实际内涝情况。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于物联网和gis技术相结合的城市内涝趋势预警方法，能够根据不同积水深度建立不同的处置流程与机制体制，实现科学预警和快速处置的目标。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：基于物联网和gis
3、步骤一：收集城市基础设施信息；
4、步骤二：构建城市暴雨积涝时空模型；
5、步骤三、构建城市积涝演算模型。
6、优选的，收集城市基础设施信息，采用gis与物联网结合技术收集城市基础信息，将其矢量化，为城市暴雨积涝时空模型提供强有力的数据支撑。
7、优选的，所述的城市基础信息至少包括：土地利用类型，排水管网信息、降雨时空分布图。
8、优选的，构建城市暴雨积涝时空模型：获取模型所需数据，确定模型参数，评估内涝趋势，反演城市内涝积水深度；
9、具体实现算法步骤如下：
10、s1、城市暴雨模型的确定:
11、针对成熟的暴雨过程，建立适城市的暴雨模型，公式如下所示：
12、
13、式中：i为降雨强度，mm/min或l/(s·hm2)；t为暴雨重现期，t为降雨历时，a1为重现期为1年的设计降雨雨量；c为雨量变动参数；b，c为常数，共同反映重现期下的降雨强度变化；
14、s2、城市产流模型的确定:
15、获取暴雨过程下的城市产流数据，具体产流公式如下：
16、
17、ia＝λs
18、
19、上式中，q为径流量(mm)：p为降雨量(mm)：ia为径流产生前植物截留、初渗和填洼等构成的汇水区初损量(mm)：s为径流发生后可能的最大拦截量(mm)：cn是反映降雨前流域特征的一个综合参数；
20、s3、城市汇流模型的确定:利用gis技术对城市子汇水区进行划分；
21、s4、雨水管网水力模型的确定:地表汇流演算的任务是把各子流域的净雨量转化为流域出流的过程，城市地表汇流能够通过水文模型和水力模型进行求解。
22、优选的，城市汇流模型的确定，具体划分如下：
23、s31、土地利用类型的确定：利用gis技术对城市地类提取研究区进行土地利用分类以及下垫面信息，为统计汇水区参数信息做准备，将城市区域的下垫面分为四类：建筑物、植被、道路和河流，在arcgis软件下进行数字化，数字化后利用gis中statistics工具进行地类面积统计，获取并统计这四种下垫面的面积；
24、s32、数字地形的建立：根据不同的需求，数字地形能够包括不同的内容，其研究内容包括数字高程模型、水流方向、水流累积量、坡度坡向、水流长度、子流域要素，其中数字高程模型是建立数字流域的基础，通过arcgis软件的处理与分析功能获取数字高程模型的地表水文相关内容，汇水区管网排水量的计算：
25、基于管网数据以及降雨历时数据进行计算，公式如下：
26、qp＝qmaxδt
27、上式中，qp为管网排水量，单位为单位为m3/s，qmax表示汇水区域内管道的最大排水能力，单位为m3/s，δt为降雨历时，降雨数据的参数之一，单位为s；
28、
29、上式为曼宁公式计算中：n为管壁粗糙率，d为管道直径，单位为m：s为管底坡度。
30、优选的，构建城市积涝演算模型：利用gis等体积法技术的实现积水深度及积水范围的估算步骤如下：
31、在arcgis平台上利用dem数据模拟计算内涝淹没区的范围和区域内每一点的淹没高度；
32、等体积计算算法：
33、
34、上式中：w—积水淹没范围内总水量：
35、a—积水区：
36、ew(x.y)——积水水面高程：
37、eg(x.y)—地面高程：
38、dσ——积水区面积微元。
39、优选的，考虑到城市暴雨内涝积水流速较小，对水面能够进行近似和简化以便于计算，将水面近似成平面，公式简化为：
40、
41、上式中ew为整个区域统一的积水水面高程，把整个积水区a离散为若干个栅格区域，利用空间插值给地面高程栅格赋值，离散后上式能够化为：
42、
43、上式中，δσ为栅格面积，n为积水区域栅格总数，eg(i)为第i个栅格的高程，此时的未知量为n和ew，而n参数可通过ew和eg的关系求得，通过二分法对积水水面高程ew进行求解。
44、本专利技术的有益效果：本专利技术在传统内涝风险评估基础上，构建了内涝的产流、汇流以及管网的排水模型，实现了区域精细化内涝趋势动态模拟，并结合物联网技术和gis技术的应用，为内涝预警模型提供全面精确的数据支撑，实现了对内涝的深度及空间分布实时、动态、精准的模拟。
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1.基于物联网和GIS技术相结合的城市内涝趋势预警方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于物联网和GIS技术相结合的城市内涝趋势预警方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的基于物联网和GIS技术相结合的城市内涝趋势预警方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的基于物联网和GIS技术相结合的城市内涝趋势预警方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的基于物联网和GIS技术相结合的城市内涝趋势预警方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的基于物联网和GIS技术相结合的城市内涝趋势预警方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的基于物联网和GIS技术相结合的城市内涝趋势预警方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.基于物联网和gis技术相结合的城市内涝趋势预警方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于物联网和gis技术相结合的城市内涝趋势预警方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的基于物联网和gis技术相结合的城市内涝趋势预警方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的基于物联网和gis技...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐滨，孔繁彬，汪凡，
申请(专利权)人：安徽辉采科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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