[发明专利]城市雨水利用时空动态调配模拟方法和系统

权利要求书

1.城市雨水利用时空动态调配模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、获取包含至少一个城市区域的流域GIS地图、流域降雨数据和水文数据，查找城市区域中雨水收集利用系统的覆盖范围，并基于此覆盖范围将流域GIS地图划分为城内雨水收集利用区域和域外雨水收集排放区域；

步骤S2、构建流域水文水动力模拟模型和包括水量平衡方程在内的约束条件，以流域降雨数据、水文数据和调配措施集作为输入，获得城内雨水收集利用区域和域外雨水收集排放区域的水文数据并计算各个调配措施的有效深度、城内及域外雨水利用比值；

步骤S3、构建城市区域雨水收集利用拓扑系统和城市水平衡干旱胁迫模型，以城市降雨数据和步骤S1的水文数据作为输入数据，输入城市水平衡干旱胁迫模型，计算并获得城市雨水收集利用的模拟数据；

步骤S4、判断模拟数据是否大于阈值，若大于，按照预定比例将雨水从城内雨水收集利用区域调整至域外雨水收集排放区域；再通过步骤S2和步骤S3计算模拟数据，直至模拟数据符合小于阈值；

所述步骤S2还包括：

步骤S2a、获取城内雨水收集利用区域的雨水量，记为第一雨水量，计算第一雨水量与城内雨水收集利用最大存储量的比值并判断是否超过阈值；

步骤S2b、获取域外雨水收集排放区域的雨水量，记为第二雨水量；计算第二雨水量与域外雨水收集利用最大存储量的比值并判断是否超过阈值；

步骤S2c、计算域外雨水收集排放区域的雨水量与城内雨水收集利用区域的雨水量的比值，作为储备雨水利用量系数；

步骤S2d、构建城内雨水利用模型，计算未来预定时间周期内的雨水使用量并计算雨水利用比值；构建域外雨水利用模型，计算未来预定时间周期内的雨水使用量并计算雨水利用比值；

所述步骤S3包括：

步骤S31、将城市湖泊、河流、绿地、水库、储水装置概化，并融合于已构建的城市区域雨水收集利用拓扑系统中；

步骤S32、构建城市水平衡干旱胁迫模型，模拟气候变化条件下的土地利用变化量以及蒸散发量；

步骤S33、利用蓄水-径流-频率曲线分析城市区域的水平衡参数。

2.如权利要求1所述的城市雨水利用时空动态调配模拟方法，其特征在于，还包括：

步骤S5、构建城内雨水收集利用评价模型，所述评价模型包括雨水资源利用成本评价单元、雨水利用经济效益评价单元和气候生态效益评估单元；

所述雨水资源利用成本评价单元为，f=C₁+C₂+{C₁*（1-e）*i*（1+i）ⁿ/[（1+i）ⁿ-1]+C₂}/B；

其中，f为雨水资源利用的成本，C₁为雨水资源利用设施的固定成本，C₂为雨水资源利用设施的运行成本，e为设施寿命期终了时的残余价值率，i为贴现率，n为项目的寿命期，B为年雨水集蓄量；

所述雨水利用经济效益评价单元为，Z_max=∑D_jX_j；其中，∑X_j=X₀；0≤X_j≤[X_j]，j=1,2,3,4…；式中D_j为使用处理后的雨水与其他水源之间的单位效益差值；X_j为相应各种用途的用水量；X₀为可用雨水资源量；[X_j]为某种用途时的最大需水量；

所述气候生态效益评估单元为：；

F为由雨水利用模式和技术手段组合所改善的平均污染物质量，a为雨水利用模式和技术手段组合措施中第a种措施，K代表雨水利用模式和技术手段组合措施中措施的个数，A_a为未采用第a种措施下的平均污染物质量，B_a为采用第a种措施后的平均污染物质量。