[发明专利]一种无管网资料城区的管网排水过程概化计算方法

说明书

本发明公开了一种无管网资料城区的管网排水过程概化计算方法，具体包括如下过程：通过实际踏勘测量出所研究区域的街区数、每个街区的雨水井个数、雨水井的分布位置、雨水井的周长；采用基于全水动力法的洪涝过程数值方法计算整体研究区域的地表水深；通过堰流公式初步计算从地表进入单个雨水井的水量，即单个雨水井的排出水量；计算同一街区所属雨水井的总排出水量；根据排水管道的管径和坡度，对同一街区的总排出水量进行限制修正，得到修正后单个雨水井排出水量；将所研究区域的K个街区的所有雨水井排出水量均计算完；在雨水井位置处的地表单元上，计算单个雨水井的净雨速率R_n。本发明可以提高无管网资料城市洪涝过程的模拟精度。

技术领域

本发明属于市政给排水及城市水灾害防范技术领域，涉及一种无 管网资料城区的管网排水过程概化计算方法。

背景技术

城市洪涝是强降水、外江洪水与潮水顶托、城市蓄洪能力不足、 排水不畅等原因综合造成的地表积水，使得雨水在进入排水系统前 积聚或是因超过城市排水能力而未能进入排水系统产生积水的现象。 随着全球气候变化和城市“热岛效应”的影响，持续性暴雨和特大暴雨 的多次侵袭，对城市排水系统的正常运行造成了不良影响，引发城 市内涝，严重影响城市的有序运行，致使城市遭受自然灾害的概率 极剧上升。为缓解日益严重的城市洪涝问题，我国自2013年开始推 行海绵城市理念，大力建设海绵措施，包括修建雨水花园、绿色屋 顶和透水铺装以及实行雨污分流等措施。

城市排水管网系统是现代城市地区在降雨期间排泄雨水的重要 基础设施，在洪涝发生时起到雨水收集和输送的作用，管网排水能力 的计算对于城市洪涝过程的模拟至关重要。然而在一些城市区域，尤 其是老旧城区，完整的排水管网资料获取极为困难，主要原因为城市 管网资料经常会由于年代久远而丢失，甚至一开始就没有保存原始管 网数据；有时即使有管网设计图，但由于施工期间设计单位多、协调 难度大，存在大量管线交叉关系，会出现实际布设情况与设计图纸不 一致的问题；某些地区实际管网由于长期运行没有得到及时有效清理 而发生管网堵塞情况也会发生。近年来可通过管道无人机实际测量管 网布设情况，但该方法代价大效率低，一般项目难以负担大范围的实 际管网测量。此外对于大范围管网密集区域管网模型建立也比较困难。 可见管网资料缺失以及管网结构概化方法不足，严重制约着城市雨洪 模拟影响的定量评价，探索并建立一套无管网资料区排水过程概化计 算方法对城市洪涝过程模拟预测至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种无管网资料城区的管网排水过程概化 计算方法，该方法可以提高无管网资料城市洪涝过程的模拟精度。

本发明所采用的技术方案是，一种无管网资料城区的管网排水过 程概化计算方法，具体包括如下步骤：

步骤1，通过实际踏勘测量出所研究区域的街区数K、每个街区 的雨水井个数、雨水井的分布位置、雨水井的周长l_I；

步骤2，采用基于全水动力法的洪涝过程数值方法计算整体研究 区域的地表水深；

步骤3，基于步骤2所得的地表水深，通过堰流公式初步计算从 地表进入单个雨水井的水量，即单个雨水井的排出水量q_I；

步骤4，计算同一街区所属雨水井的总排出水量Q_m；

步骤5，根据排水管道的管径和坡度，对步骤4计算所得的同一 街区的总排出水量进行限制修正，得到修正后单个雨水井排出水量；

步骤6，重复步骤4～5，直至将步骤1确定的所研究区域的K个 街区的所有雨水井排出水量均计算完为止；

步骤7，在雨水井位置处的地表单元上，计算单个雨水井计算单 元的净雨速率R_n。

本发明的特点还在于，

步骤2的具体过程为：通过求解如下二维浅水方程组计算地表水 深h：