[发明专利]城市雨水利用时空动态调配模拟方法和系统

说明书

本发明公开了一种城市雨水利用时空动态调配模拟方法和系统，该方法包括查找城市区域中雨水收集利用系统的覆盖范围，并将流域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；构建流域水文水动力模拟模型并计算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，计算各个措施的有效深度和区域雨水利用比值；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，以城市降雨数据和水文数据作为输入数据，计算并获得城市雨水收集利用的模拟数据；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。本发明提高了雨水利用率，具有很高的实用价值。

技术领域

本发明涉及雨水利用仿真计算方法，尤其是城市雨水利用时空动态调配模拟方法。

背景技术

目前，水资源供需短缺矛盾日趋严峻，雨水资源利用需求大，城市雨水资源利用已成为保障国家水资源安全的现实需求和战略选择。在我国的很多城市，降雨时空分布不均，不同地理气候类型缺水城市雨水资源赋与用水需求也有显著差异，针对不同气候地理类型缺水城市雨水资源特征，进行雨水资源利用研究十分必要。

为了解决城市雨水资源时空分布不均，调蓄能力不足，雨水资源利用率低等问题，现有技术提供了一些方法和系统。主要是从储水的角度进行设计研究，建设更多的雨水收集和储备系统。从城市这一空间尺度的模拟和仿真，目前研究较少。

因此，需要研究技术方案来解决上述问题。

发明内容

发明目的：一方面，提供一种城市雨水利用时空动态调配模拟方法，以解决现有技术存在的上述问题。另一方面，提供一种实现上述方法的系统。

技术方案：提供一种城市雨水利用时空动态调配模拟方法，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和区域雨水利用比值；

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，以城市降雨数据和水文数据作为输入数据，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。

根据本申请的一个方面，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；