[发明专利]一种基于GIS下垫面解析的雨水管网流量计算方法及系统

说明书

本发明涉及城市雨水管网规划、设计和评估技术领域，具体涉及一种基于GIS下垫面解析的雨水管网流量计算方法及系统，其方法包括，基于与检查井和管道相关的数据库文件创建雨水管网系统的GIS概化模型；对GIS概化模型进行预处理，为检查井划分汇水范围，得到子排水区；基于地块用地性质对排水区下垫面进行解析，对不同用地性质的地块赋予不同的径流系数，并以子排水区多边形为边界对排水区下垫面进行重新划分，得到子下垫面；基于子下垫面多边形几何面积和对应的径流系数计算管道的汇流量。本发明的方法充分尊重了排水区内下垫面的多样性，提高了雨水管网汇水量计算的准确性，为我国雨水管网的规划与设计工作提供了一种切实可行的计算方法。

技术领域

本发明涉及城市雨水管网规划、设计和评估技术领域，具体涉及一种基于GIS下垫面解析的雨水管网流量计算方法及系统。

背景技术

现阶段我国城市雨水管网的规划、设计以及对现状雨水管网的评估工作中应用最广泛的是推理公式法，其核心要义是恒定流方程和汇水面积叠加，计算方法见如下公式：Q＝q·f·ψ。在基于推理公式法的雨水管网流量计算中，Ψ通常采用管网服务区的综合径流系数，即综合径流系数法，此时排水区的下垫面属性信息被概化，各类型下垫面采用同一个径流系数(一般取综合径流系数)。由此可见，推理公式法简单易行、操作方便，但与实际偏差较大。

根据《海绵城市建设评价标准(GB/T 51345)》，下垫面是指包括屋面、地面、水面等的降雨受水面的总称，排水分区是根据排水管渠的收水边界划分的、相对独立汇集排放雨水的区域，二者本质不同。下垫面种类和空间分布的多样性客观存在，种类不同则产流量不同，位置不同则入网时间不同，排水区较大时这种情况对管道排水能力评估带来的影响更加明显且不容忽视。因此，根据《室外排水设计规范(GB 50014)》的要求，当汇水区面积超过2km²时，宜采用数学模型法计算雨水设计流量。在数学模型法计算中，产流量为汇水区接受的降雨量扣除植物截留、填洼、蒸发及土壤入渗量之后的裕量，下垫面不同入渗量不同、产流量不同，见如下公式：Q_s＝Q_p-Q_i-Q_d-Q_e-Q_f，其中Q_s为地面径流量，Q_p为总降雨量，Q_i为植物截流损耗降雨量，Q_d为填洼损耗降雨量，Q_e为雨期蒸发损耗降雨量，Q_f为雨期下垫面入渗损耗降雨量。从产流机理上看，数学模型法更接近地表径流的水文学特征，但需要大量真实可靠的下垫面水文特征资料和专业的模拟软件。

目前，基于数学模型法的雨水管道汇流量计算方法中，下垫面水文特征参数多采用某些软件(如SWMM)默认值，虽然有部分地区通过专门的研究对下垫面水文参数进行校准，但总体来说这部分资料普遍存在针对性不足、种类偏少的情况。事实上，我国的给排水规范及规划往往只提供不同下垫面的径流系数，一般没有工程所在地下垫面基质特征资料可供参考。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于GIS下垫面解析的雨水管网流量计算方法，通过对子排水区内不同用地性质的子下垫面采用不同的径流系数，提高了子排水区产流量的计算精度。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于GIS下垫面解析的雨水管网流量计算方法，包括以下步骤，

S1，基于与检查井和管道相关的数据库文件创建雨水管网系统的GIS概化模型；

S2，对所述GIS概化模型进行预处理，为所述检查井划分汇水范围，得到子排水区；

S3，对排水区下垫面中不同用地性质的地块设置不同的径流系数，并基于所述子排水区对所述排水区下垫面进行解析，得到子下垫面；

S4，基于所述子下垫面多边形几何面积和对应的径流系数计算所述管道的汇流量。