一种主动式城市内涝预警方法、装置及其存储介质与流程

本发明涉及内涝预警，具体涉及一种主动式城市内涝预警方法、装置及其存储介质。

背景技术：

1、近年来，伴随全球气候变暖的趋势及城市化进程的加快，城市水文效应越来越显著，暴雨内涝呈现出突发性强、历时长、峰高量大和危害面积广的特征，对城市公共财产安全、企业生产安全，甚至是人民群众的生命安全皆造成了严重威胁，对城市正常运行产生了极其不利的影响，因此开展精准有效的城市内涝灾害管控，准确获取与预测城市全局内涝受灾状况至关重要。

2、城市排水系统耦合了河网、雨水管网与城市地表，系统较为复杂,因此对城市暴雨内涝进行准确模拟有较大难度。当前城市暴雨内涝仿真模拟领域中应用最广泛、最热门的方法是基于物理驱动的城市暴雨内涝计算，其原理是将城市内涝的预报看作一个非恒定流模拟问题，通过构建完整的水文水动力学模型实现对暴雨内涝情景的模拟。其中，对于雨水排水系统中管线部分的水流模拟一般基于非恒定流的圣维南方程，对于地面部分的水流则一般采用非线性水库-运动波方程或二维有限体积法求解浅水流方程组以进行模拟。由于城市内涝数值模拟计算的复杂性，通常需要借助计算机软件实现。

3、以物理驱动的城市暴雨内涝模拟方法因其能够完整模拟液体非线性流动的物理过程从而具备较高的预测精度，但正因如此其边界条件与计算过程较为复杂、运算缓慢，且每当计算条件发生改变又需要重新进行完整的过程计算，导致基于高精度临近降雨预报的城市内涝临近预报的应用受到一定限制，此外，该方法中模型的使用存在一定的技术门槛，因此通常难以做到主动式内涝预报预警。

技术实现思路

1、为了实现主动式的城市内涝预警，降低由于内涝造成的经济损失，本发明提出了一种主动式城市内涝预警方法，包括步骤：

2、s1：基于目标城市的地理信息、排水管网信息、节点分步以及河道信息构建一维排水网模型和二维地表淹没模型，并耦合入城市内涝模拟模型；

3、s2：构建暴雨内涝数据仓以预设频次接收实时水量相关信息，并在实时水量相关信息超过相应预设阈值时调用城市内涝模拟模型；

4、s3：以超过预设阈值的相应水量相关信息为边界条件通过城市内涝模拟模型进行滚动预测；

5、s4：根据实时预测结果叠加至在线地图并进行可视化展示；

6、s5：叠加目标建筑设施图层至在线地图，获取内涝最大水深和淹没历时并进行数据化展示。

7、进一步地，所述s1步骤中，一维排水网模型的构建方法为：

8、基于节点分步和排水管网信息对区域管网系统进行概化处理，并结合河道走向、断面信息构建为一维排水网模型。

9、进一步地，所述s1步骤中，二维地表淹没模型的构建方法为：

10、以区域节点分步为划分依据，通过泰森多边形法划分子汇水区，并根据区域产流表面类型设置相应的汇流参数形成二维地表淹没模型。

11、进一步地，所述s1步骤中，一维排水网模型和二维地表淹没模型耦合入城市内涝模拟模型具体包括如下步骤：

12、基于目标城市的高程数据在城市内涝模拟模型中引入地面高程模型，并添加地表障碍物；

13、根据地表障碍物分步和预设计算精度在城市内涝模拟模型中划分三角计算网络；

14、合并一维排水网模型和二维地表淹没模型至城市内涝模拟模型。

15、进一步地，所述s2步骤中，水量相关信息包括：实时水位信息、预报以及历史降雨信息、水利工程运行信息。

16、进一步地，所述s3步骤中，若所述相应水量相关信息相较于更新前的水量相关信息仅对信息变化时间点之后的水量相关信息进行了更新，则城市内涝模拟模型以更新前信息变化时间点的预测结果为基础继续进行滚动预测。

17、还包括一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述一种主动式城市内涝预警方法的步骤。

18、还包括一种处理数据的装置，包括：

19、储存器，器上存储有计算机程序；

20、处理器，用于执行所述储存器中的所述计算机程序，以实现所述一种主动式城市内涝预警方法的步骤。

21、与现有技术相比，本发明至少含有以下有益效果：

22、(1)本发明所述的一种主动式城市内涝预警方法、装置及其存储介质，其通过对水量相关信息的收集，在降雨结束前持续调用城市内涝模拟模型进行滚动预测，不仅提高了内涝预警的前瞻性，还增加了预测结果的准确性，将灾后治理化为主动性的灾前预防，降低内涝造成的经济损失；

23、(2)无需人为干预即可实现内涝灾害的自主预测，大大降低了人力成本和相关操作的学习成本；

24、(3)可视化展示地表淹没结果以及排水管网状态，使得内涝灾害风险的空间分布更为直观，有助于相关部门进行评估决策。

技术特征：

1.一种主动式城市内涝预警方法，其特征在于，包括步骤：

2.如权利要求1所述的一种主动式城市内涝预警方法，其特征在于，所述s1步骤中，一维排水网模型的构建方法为：

3.如权利要求1所示的一种主动式城市内涝预警方法，其特征在于，所述s1步骤中，二维地表淹没模型的构建方法为：

4.如权利要求1所述的一种主动式城市内涝预警方法，其特征在于，所述s1步骤中，一维排水网模型和二维地表淹没模型耦合入城市内涝模拟模型具体包括如下步骤：

5.如权利要求1所述的一种主动式城市内涝预警方法，其特征在于，所述s2步骤中，水量相关信息包括：实时水位信息、预报以及历史降雨信息、水利工程运行信息。

6.如权利要求1所述的一种主动式城市内涝预警方法，其特征在于，所述s3步骤中，若所述相应水量相关信息相较于更新前的水量相关信息仅对信息变化时间点之后的水量相关信息进行了更新，则城市内涝模拟模型以更新前信息变化时间点的预测结果为基础继续进行滚动预测。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述预警方法的步骤。

8.一种处理数据的装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种主动式城市内涝预警方法、装置及其存储介质，涉及内涝预警技术领域，包括步骤：基于目标城市的地理信息、排水管网信息、节点分步以及河道信息构建一维排水网模型和二维地表淹没模型，并耦合入城市内涝模拟模型；构建暴雨内涝数据仓以预设频次接收实时水量相关信息，并在实时水量相关信息超过相应预设阈值时调用城市内涝模拟模型；以超过预设阈值的相应水量相关信息为边界条件通过城市内涝模拟模型进行滚动预测；根据实时预测结果叠加至在线地图并进行可视化展示；叠加目标建筑设施图层至在线地图，获取内涝最大水深和淹没历时并进行数据化展示。本发明通过滚动预测，提高了内涝预警的前瞻性，将灾后治理化为主动性的灾前预防。

技术研发人员：佘亮亮,仇传桢,刘源天玮,陈凯琦,夏泽伟,尤维平,俞振昱
受保护的技术使用者：宁波弘泰水利信息科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13