基于水箱模型的城市道路及低洼地区积水预报方法
【专利摘要】本发明提供一种基于水箱模型的城市道路及低洼地区积水预报方法，包括如下步骤：1）确定城市水文预报边界；2）计算预报区域内下垫面不透水面积百分比；3）雨量采集；4）确定预报时段；5）利用水箱模型进行积水预报。本发明采用水箱模型把降雨概化为水箱进水，把排水概化为水箱出水，通过计算每个时段水箱积水量并转化为积水深，实现准确、有效的城市道路及低洼地区积水预报，为城区雨洪模拟研究提供思路，适用范围广，操作简单，预报速度快、精度高，具有良好的推广价值。
【专利说明】基于水箱模型的城市道路及低洼地区积水预报方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及城市水文预报【技术领域】，尤其是城区道路及低洼地区积水深度预报模 型的建立及实现自动预报预警。
【背景技术】
[0002] 城市化的发展，直接或间接地改变着原先地域的地形地貌和天然排水系统。城市 排水系统已由原来的地表沟渠、河流湖泊变为复杂的地下管网。排水管网能力不足将导致 路面和低洼区域积水，对交通、生产、生活等影响甚大，再加上城市中心地区人口密集，建筑 集中，工商业和交通发达，遭遇暴雨的损失相当严重。
[0003] 通过分析城区历年雨量、道路水位监测数据、水文年鉴等历史资料，我们发现城区 降雨与道路积水有紧密的因果关系，并且遵循起涨消退的规律。降雨后道路积水的速度非 常快，且积水过程与降雨强度、暴雨分布、人工排涝有较大关系。
[0004] 常规预报模型有产流和汇流的过程，这些产汇流模型一般适用于流域型预报。不 适用于几乎可以忽略汇流过程的城区道路与低洼地区积水预报。如比较著名的预报城市内 涝的暴雨水文预报模型SWMM，但针对区域与城市实际的实用模型仍然非常缺乏。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种基于水箱模型的城市道路及低洼地区积水预报方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种基于水箱模型的城市道路及低洼地区积水预报方法，包括如下步骤：
[0008] 1)确定城市水文预报边界：预报边界线是根据城市河道和地下排水管网的布局 来划分确定预报区域，并量取预报区域的总面积S tl ;
[0009] 2)计算预报区域内下垫面不透水面积百分比Iltl :根据城市内的实测现状地形图 或卫星遥感图以及城市土地使用功能规划图，将下垫面根据类型划分为多个地块，并分别 量取其面积SpS 2 · · *Sn，通过查表得到不同性质地块的不透水面积百分比L、η2 · · · ηη， 预枏厌域内下垫而不诱水而葙W分比Π " ^i+笪公式加下，
【权利要求】
1. 一种基于水箱模型的城市道路及低洼地区积水预报方法，其特征在于，包括如下步 骤： 1) 确定城市水文预报边界：预报边界线是根据城市河道和地下排水管网的布局来划 分确定预报区域，并量取预报区域的总面积Stl; 2) 计算预报区域内下垫面不透水面积百分比Hci:根据城市内的实测现状地形图或卫 星遥感图以及城市土地使用功能规划图，将下垫面根据类型划分为多个地块，并分别量取 其面积SpS2· · *Sn，通过查表得到不同性质地块的不透水面积百分比1、η2· · ·iln， 预报区域内下垫面不透水面积百分比Htl的计算公式如下，
3) 雨量采集：使用遥测雨量数据，单站降水量采集完毕后，用算术平均法或泰森多边 形法求预报区域雨量； 4) 确定预报时段：根据面积大小将预报区域至少划分出三个预报时段； 5) 利用水箱模型进行积水预报，具体包括如下步骤： 51) 确定预报站点； 52) 采用水箱模型把雨量概化为水箱进水量，把排水量概化为水箱出水量； 53) 选取预报时段，将雨量数据时段化； 54) 计算每个预报时段雨量减去排水量后的净雨量，并计算出时段累积净雨量； 55) 根据时段累积净雨量与积水深度关系表，查得每个时段累积积水深度，并得出时段 累积积水深度序列； 56) 根据时段累积积水深度序列值，输出预报结果特征值，实现积水预报。
2. 根据权利要求1所述的积水预报方法，其特征在于，步骤2)中，所述预报区域内下垫 面不透水面积百分比Hci需要根据遥感图、规划容积率及绿地指标，并结合土壤含水量、地 下水埋深和雨强进行调整修正。
3. 根据权利要求1所述的积水预报方法，其特征在于，步骤2)中，所述地块包括楼房 区、高校区、工厂区、平房区、仓库区、河道、湖泊以及绿地区。
4. 根据权利要求1所述的积水预报方法，其特征在于，采集预报区域内道路断面水文 站的水位，绘制时段内的水位过程线，结合该水位过程线的涨落趋势对预报结果进行修正。
5. 根据权利要求1所述的积水预报方法，其特征在于，步骤4)中，所述预报时段的选 取参照以下标准：预报区域面积<IOkm2，预报时段长取10分钟；IOkm2 <预报区域面积 < 20km2，预报时段长取20分钟；20km2 <预报区域面积< 80km2，预报时段长取30分钟； 80km2 <预报区域面积< 150km2，预报时段长取60分钟。
6. 根据权利要求1所述的积水预报方法，其特征在于，步骤54)中，所述时段累积净雨 量Pw (n+1)的计算公式如下， P积（n+1) =P积（n)+P净（η)，若P积（η+1)〈0,则P积（n+1) = 0 ; 其中Pw (η)为上一时段累积净雨量，P# (η)为本时段净雨量。
7. 根据权利要求1所述的积水预报方法，其特征在于，步骤56)中，所述预报结果特征 值包括水深峰值、峰现时间及预计消退时间，其中水深峰值为时段累积积水深度序列值的 最大水深值，峰现时间为该水深峰值对应的时间，预计消退时间为时段累积积水深度序列 值的最后水深为零的时间。
【文档编号】G06F19/00GK104462774SQ201410631659
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月11日 优先权日:2014年11月11日
【发明者】李兵, 胡波, 于博文 申请人:合肥三立自动化工程有限公司