[发明专利]基于雨洪模拟耦合模型的城市内涝快速预测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于内涝快速模拟耦合模型的城市内涝预测方法及系统，包括：采集研究区域的管网数据和水文数据；构建二维地形模型，对二维地形模型分别进行建筑区域高程处理和道路分布区域高程处理；基于处理后的二维地形模型，搭建二维水动力模型；分别构建管网的水动力模型和管网的水文模型，连接上述两个模型得到排水管网模型；将二维水动力模型与排水管网模型进行耦合，得到城市内涝模拟耦合模型，通过城市内涝快速模拟耦合模型对城市内涝积水点分布及积水深度进行预测。本发明具有操作简单、数值模拟速度快、需求数据量小、精度较高的特点，可应用于应急性的城市内涝快速模拟。

技术领域

本发明涉及城市内涝模拟技术领域，尤其涉及一种基于内涝快速模拟耦合模型的城市内涝预测方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着城市化进程的加快与全球气候的变化，城市区域的产汇流规律以及下垫面情况发生了巨大的变化。降雨作为城市内涝的主要致灾因子之一，汛期强降雨发生的频率也逐年增加。

在汛期暴雨频发时期，城市区域淹没水深及范围的模拟与预测，对于洪水风险管理以及政府部门决策是至关重要的。相比自然流域地形，城市区域由于道路纵横交错，高楼林立，下垫面类型复杂，形成了特殊的地形与产汇流特征。发明人发现，传统的城市内涝模拟模型建立过程中需要大量的数据，如地表高程、河道断面、城市建筑分布、管网等数据，地表高程数据和管网数据需从不同的部门获取，地表高程数据需从国土规划部门获取，管网数据需从水务或排水管理部门获取。不同的数据来源，会由于测量时的规范和存储格式不同，需对获取的原始数据进行数据格式统一与规范化处理，工作量巨大，难以实现城市内涝应急性的快速模拟、预测与预警、为城市防洪决策提供技术支持的目标。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于内涝快速模拟耦合模型的城市内涝预测方法及系统，针对大部分城市目前道路行洪的特点，通过对城市下垫面数据的处理，构建城市区域的基础地形文件，并以此建立二维水动力模型与管网模型的耦合内涝快速模拟模型，此耦合模型的建立方法具有操作简单、数值模拟速度快、数据需求量小、精度较高的特点，可应用于应急性的城市内涝快速模拟、预测与预警。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

基于内涝快速模拟耦合模型的城市内涝预测方法，包括：

采集研究区域的管网数据和水文数据；

构建二维地形模型，对二维地形模型分别进行建筑区域高程处理和道路分布区域高程处理；

基于处理后的二维地形模型，设置干湿水深，搭建二维水动力模型；

分别构建管网的水动力模型和水文模型，耦合上述两个模型得到排水管网模型；

将二维水动力模型与排水管网模型进行耦合，得到城市内涝模拟耦合模型；

利用所述城市内涝模拟耦合模型，输入设定的降水条件，对城市内涝积水点分布及积水深度进行预测。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

基于内涝快速模拟耦合模型的城市内涝预测系统，包括：

用于采集研究区域的管网数据和水文数据的装置；

用于构建二维地形模型，对二维地形模型分别进行建筑区域高程处理和道路分布区域高程处理的装置；

用于基于处理后的二维地形模型，通过设置干湿水深，搭建二维水动力模型的装置；

用于分别构建管网的水动力模型和管网的水文模型，并得到排水管网模型的装置；

用于将二维水动力模型与排水管网模型进行耦合，得到城市内涝模拟耦合模型的装置。