一种适用于城市尺度的内涝防治径流量模拟方法与流程

本发明涉及排水设施设计，具体涉及一种适用于城市尺度的内涝防治径流量模拟方法。

背景技术：

1、城市内涝严重影响人民群众的生产生活，甚至危及到了人民生命财产安全，也是影响城市安全发展的重要制约因素。治理城市内涝是将生态和安全放在更加突出位置的具体举措。在这样的背景下，合理确定城市内涝防治径流量规模，就成为影响排水防涝方案制定、体系布局及工程投资的重要因素。

2、现有技术中，针对内涝防治系统规模的计算，主要是通过推理公式法或水力模型法试算的方式进行。其中，推理公式法通过采用诸如《室外排水设计标准》(gb50014-2021)、《城镇内涝防治技术规范》(gb51222-2017)等规范中规定的内涝标准下径流量计算方法进行计算。推理公式法的优势在于计算难度较低，所需外部边界条件较少，总体简便易行。水力模型法通过利用infoworks等模型软件建立城市一维、二维耦合水力模型，动态模拟城市内涝在降雨事件中的动态变化过程及地表产流情况，继而确定给定设计边界条件下，内涝防治系统所需处理的径流总量规模。水力模型法优势在于能够较为全面、准确地还原城市现实排水防涝系统运行情况，以及在此条件下内涝的实际影响程度，继而获得较为准确的内涝防治径流量规模数据。

3、但是，在实际实施过程中，发明人发现，水力模型法需要针对待规划的地区建立完整的水力模型。当规划的尺度扩大到城市尺度时，则需要量诸如地形、管网及河道相关地理及水利数据的调查资料作为基础，进行对反应城市整体的模型的构建，其拓扑结构复杂，构建工作量大，且往往稳定性不足，且需要具备足够专业技术的模型工程师参与来保证最终建模效果。而我国当前城市排水防涝规划设计往往缺乏上述基础条件，且项目周期较短，在城市尺度全面采取水力模型法往往缺乏相应的基础及人力条件。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种适用于城市尺度的内涝防治径流量模拟方法。

2、具体技术方案如下：

3、一种适用于城市尺度的内涝防治径流量模拟方法，包括：

4、步骤s1：于城市区域内建立多个排水分区，并从所述排水分区中选取多个典型排水分区；

5、步骤s2：针对每个所述典型排水分区分别建立排水模型；

6、所述排水模型用于表征所述典型排水分区中的排水管网、泵站和河道；

7、步骤s3：对所述排水模型进行降雨事件模拟，以获得所述典型排水分区的典型试算径流量；

8、步骤s4：根据所述典型试算径流量生成所述城市区域的城市内涝防治所需处理总径流量。

9、优选地，所述步骤s1包括：

10、步骤s11：将所述城市区域划分为多个所述排水分区，并分别获取每个所述排水分区的本底条件；

11、步骤s12：将所述本底条件接近的所述排水分区设置为同一个排水分区群组；

12、步骤s13：在每一个所述排水分区群组中分别选取一个所述典型排水分区。

13、优选地，所述步骤s2中，建立所述排水模型的方法包括：

14、步骤s21：对所述典型排水分区分别构建管网模型和河道模型；

15、步骤s22：根据所述典型排水分区的测绘资料构建所述典型排水分区的局部地面模型；

16、步骤s23：在所述局部地面模型中分别添加所述管网模型和所述河道模型，以生成所述排水模型。

17、优选地，所述步骤s2包括：

18、步骤s31：根据设计雨型和暴雨重现期生成模拟降雨事件，并对所述典型排水分区中的所述泵站设定初始流量值作为排水流量；

19、步骤s32：对所述典型排水分区执行所述模拟降雨事件得到排水结果；

20、步骤s33：改变所述排水流量，随后重复所述步骤s22，以采集多个所述排水结果并记录对应于所述排水结果的所述排水流量；

21、步骤s34：对所述排水结果进行筛选，仅保留不存在内涝风险的所述排水结果，随后选取所述排水结果中所述排水流量的最小值作为泵站试算流量；

22、步骤s35：基于所述泵站试算流量生成所述典型排水分区的待处理地表径流量。

23、优选地，于执行所述步骤s32之前还包括：

24、步骤s301：获取所述排水模型中的管网排水口和截流管段；

25、步骤s302：根据所述截流管段设定所述典型排水分区的上游流量，并将上游流量与特定的所述管网排水口建立绑定关系。

26、优选地，于执行所述步骤s35之前，还包括一用于获取所述排水结果中的泵站运行时间和河道顶托持续时间的时序计算过程；

27、所述时序计算过程包括：

28、获取所述排水管网中的每一个设置在管网排水口处的拍门，根据所述拍门对所述排水结果对应的排水过程进行查找，获得每个所述拍门的关闭时间段；

29、将所述关闭时间段作为所述河道顶托持续时间，以及所述泵站运行时间。

30、优选地，所述步骤s35中，基于所述泵站试算流量生成所述典型试算径流量的方法包括：

31、v1＝3600*q1*t1；

32、式中：

33、v1为所述典型试算径流量，单位为m3；

34、q1为所述泵站试算流量，单位为m3/s；

35、t1为所述模拟降雨事件中的泵站运行时间，单位为h。

36、优选地，所述步骤s4包括：

37、步骤s41：根据所述典型试算径流量依次生成所述典型排水分区所在的所述排水分区群组中每一个所述排水分区的排水分区估算径流量；

38、步骤s42：根据所述排水分区估算径流量分别生成每个所述排水分区群组的群组防治径流量；

39、步骤s43：根据所有的所述群组防治径流量汇总得到所述城市区域的城市内涝防治所需处理总径流量。

40、优选地，所述步骤s41中，根据所述典型试算径流量生成所述排水分区估算径流量的方法包括：

41、vi＝v1*(pi/p1)*(ai/a1)*(ti/t1)

42、式中：

43、vi为所述排水分区估算径流量，单位为m3；

44、v1为所述典型试算径流量，单位为m3；

45、pi为所述排水分区的分区内风险面积占比，；

46、p1为所述典型排水分区的分区内风险面积占比，；

47、a1为所述排水分区的面积，单位为km2；

48、ai为所述典型排水分区的面积，单位为km2；

49、t1为所述典型排水分区的河道顶托持续时间，单位为h；

50、ti为所述排水分区的河道顶托持续时间，单位为h。

51、优选地，所述本底条件包括区域面积、地形地貌、开发建设程度、河道水文水力条件、雨水管渠密度、雨水管渠排水能力、雨水排涝泵站规模、调蓄设施规模中的至少一项。

52、上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过对城市区域划分得到若干个排水分区，并在排水分区中选取典型排水分区进行降雨模拟，实现了对少量的排水分区的模拟、试算即可得到反应同一类的排水分区的内涝径流量的典型试算径流量，进而可根据典型试算径流量反推得到整个城市规模的城市内涝防治所需处理总径流量，在实现对城市内涝的径流量的估测的同时，减少了需要建模的区域的数量，进而降低了整体项目的建模复杂度。