[发明专利]一种地表网格分层建模方法及系统

说明书

本发明提供一种地表网格分层建模方法及系统，其中方法包括获取建模基础数据，还包括以下步骤：把地表构筑物结构划分为若干层网格；对顶层网格进行降雨产流计算；对地表各层网格进行汇流计算；生成复杂多层构筑物产汇流过程模型。本发明提出的一种地表网格分层建模方法及系统，在地表二维水动力学计算理论基础上，提出地表网格分层方法，通过把地表构筑物结构划分为若干层网格，分别对每层网格内部进行降雨产流、层内汇流计算，再对有汇流关系的各层网格进行层间汇流计算，从而实现对复杂多层构筑物产汇流物理过程的真实模拟。

技术领域

本发明涉及市政工程的技术领域，特别是一种地表网格分层建模方法及系统。

背景技术

随着社会经济发展，城市涌现出越来越多的复杂多层构筑物，极大地改变了自然水文 循环过程，其中立交桥最为常见。有些立交桥的底层路面地势较低，暴雨时常常形成积水 内涝，当前针对城市地表的暴雨内涝模拟基本上采用单层平面地表模型，或者蓄水池等概 化近似模拟。由于立交桥结构非常复杂，积水过程计算结果与实际情况仍然存在很大差别。 此外，有些学者试图对已有模型进行改进，有些学者尝试提出了自己的立交桥模拟方法， 然而，对于多层桥面复杂产汇流过程基本上采取了概化处理方法。总体来讲，当前立交桥 积水计算方法还存在以下问题：

(1)桥面产流方面：对于立交桥竖向重叠部分桥面，一般为最上层路面接收降水，底 层道路不直接接收降水，然而当前立交桥积水模拟方法基本没有考虑这个问题；

(2)桥面汇流方面：针对立交桥积水计算业内主要采用汇水区产流的概化方式，采用 单层地表模型或蓄水池模型的立交桥积水计算，没有考虑立交桥复杂的分层汇流关系，不 同层路面的水量交换无法体现，桥区易积水地点的空间位置无法精准描述，也没有考虑道 路隔离设施对汇流路径的影响；

(3)桥区排水机制方面：当前广泛采用的“蓄水池模型”概化方法无法真实模拟桥区 积水排出过程；单层网格建模方式也难以准确描述市政排水设施所在路面的空间位置；

(4)桥区绿地调蓄方面：过于概化的立交桥模型忽略了立交桥汇水区内绿地对雨洪消 减调蓄作用，当前立交桥模型没有考虑绿地与道路之间的隔离设施，而隔离设施对绿地积 水进入路面起阻挡作用，在一定程度上可减少桥区积水。

北京工业大学周玉文等人提出的《不同暴雨情景下城市下凹式立交桥区简化水力模型 构建方法》发明专利，利用高精度DEM，基于管网高汇水区与低汇水区，提出了下凹式立 交桥积水概化计算水力方法，该方法为解决下凹式立交桥积水计算提供了简化途径。该方 法的缺点缺乏对立交桥产汇流物理过程的精细化模拟，不能较好描述立交桥分层的产流、 层间汇流的复杂物理过程，也缺乏对周边绿地调蓄的模拟。

上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司主办的《城市道桥与防洪》2006年第2期：52-55公开了丛翔宇等人发表的《基于SWMM软件研究了立交桥积水计算方法》，把立 交桥积水过程概化为蓄水池模型，把立交桥汇水区的径流设置为蓄水池的进口，另外把桥 区积水排水过程设置为蓄水池的出口，并假定当进口流量大于出口流量时，桥区开始产生 积水，该方法为解决下凹式立交桥积水计算提供了简化途径。该方法的缺点缺乏对立交桥 产汇流物理过程的精细化模拟，不能较好的描述立交桥分层的产流、层间汇流的复杂物理 过程，也缺乏对周边绿地调蓄的模拟。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提出的一种地表网格分层建模方法及系统，在地表 二维水动力学计算理论基础上，提出地表网格分层方法，通过把地表构筑物结构划分为若 干层网格，分别对每层网格内部进行降雨产流、层内汇流计算，再对有汇流关系的各层网 格进行层间汇流计算，从而实现对复杂多层构筑物产汇流物理过程的真实模拟。

本发明的第一目的是提供一种地表网格分层建模方法，包括获取建模基础数据，还包 括以下步骤：

步骤1：把地表构筑物结构划分为若干层网格；