[發明專利]一種城市暴雨洪澇演化過程的預測方法

無效

• 申請號: 200810062266.3
• 申請日: 2008-06-17
• 公開（公告）號: CN101441683A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 吳朝暉;張凌;吳健;尹建偉;鄧水光;李瑩
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 杭州裕陽專利事務所（普通合伙）
• 代理人: 張驍敏

技術領域

本發明涉及一種淹沒演化過程的預測方法，尤其是一種城市暴雨洪澇演化過程的預測方法。

背景技術

我國是一個自然災害十分頻繁的國家，其中以洪澇災害尤為嚴重。隨著我國城市化進程的加快，城市人口的激增，城市暴雨洪澇等自然災害對人口稠密、工商業發達、建筑物繁多的城市構成了嚴重的威脅；而另一方面，城市中的防洪標準偏低、都市化洪水效應、原有河道水系的填占毀壞、超量開采地下水、缺少適洪工程建筑等人為因素所造成的不利影響，使得我國大城市已經進入暴雨洪澇災害高發期。2007年10月，臺風“羅莎”在浙江境內肆虐了約20個小時，受臺風“羅莎”與冷空氣交匯影響，浙江大部分地區持續強降雨，造成浙江省538萬人受災，損失近46億元，直接經濟損失4.6億元。40年未遇的強暴雨致使杭州部分地區嚴重內澇，191.3毫米的日降水量創歷史記錄，使得主城區有533處道路積水，最大水深達1.5米，主城區洪澇面積達82.198千公頃，受災人口超過21萬人，其中1500多戶居民家中進水，部分小區停水停電，19所學校被淹停課，交通一度陷入癱瘓，對正常的生產生活秩序產生一定影響，造成較為嚴重的財產損失。

現有技術中，對于城市暴雨洪澇演化的預測只是簡單地根據暴雨量來預測演化，或者只是一些簡單數學公式的計算，經過多少暴雨時間，淹沒多少面積，取平均值來得出水深面積。以上方法的最大缺點就是沒有考慮地面因素，例如，各個地區海拔不同(決定區域是否會有水流進入)，地面糙度不同(影響水流速度，從而導致水流在一定時間被是否能夠達到)，區塊連通不同(決定水流是否被阻隔，影響洪水走向)，泄洪因素不同(決定各區塊的泄洪程度，從而導致水深及水速)。因為沒有考慮以上因素，導致演化的預測都只停留在取平均的狀態，對于不同區塊的各種特性得不到很好的體現。舉例來說，某區塊海拔較高，那它一定是在暴雨比較大或者持續時間比較長的情況下，才能淹沒到，而且水深肯定要稍比其他區塊要淺。同樣，現有技術沒有考慮地面糙度，從而無法準確判斷后續區塊在何時才能被淹沒到。在考慮區塊連通問題上，現有技術是不判斷區塊時間是否因為大山或者其他因素而被阻隔的，對淹沒情況下的所有區塊一視同仁，淹沒只是根據時間。此外在現有技術中沒有考慮泄洪因素，其沒有泄洪這個概念。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種在給定具體暴雨洪澇爆發信息的條件下，得到城市地理空間中任一點淹沒狀態，對暴雨洪澇演化過程進行預測的方法。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：該預測方法的步驟如下：

(1)初始化以下數據：當前時間步T、起始洪水爆發點的流速V、某一城市地形的任意多邊形網格區塊集合S、起始洪水爆發點的區域塊號K∈S；

(2)創建一個空的用于保存遞歸過程中區塊對象的淹沒隊列，再創建用于返回洪水漫延到的所有區塊列表的返回列表；

(3)將起始爆發點的區域塊K加入淹沒隊列中，繼續步驟(4)；

(4)判斷淹沒隊列是否為空，如為空，跳轉到步驟(8)，如為非空，取出淹沒隊列的第一區塊對象K1，繼續步驟(5)；

(5)計算K1在時間步T的水深D1，計算K1與其相鄰區塊的海拔差D2，如果D1>D2，說明水深已超過海拔差，洪水將蔓延到下一區塊，繼續步驟(6)，反之則直接跳轉到步驟(7)；

(6)計算洪水到達K1相鄰區塊所需的時間T2，如果T>T2，說明洪水能到達所鄰區塊，將滿足條件的所鄰區塊加入淹沒隊列中，繼續步驟(7)，反之則直接跳轉到步驟(7)；

(7)將K1加入到返回列表中，返回到步驟(4)；

(8)結束算法；最后所得的返回列表中保存有從時間步T到某一時刻的所有淹沒區塊對象的信息。

本發明所述步驟(1)、(5)中如考慮暴雨因素，還需初始化暴雨因素所產生的初始流量增速V1這一數據，并需計算水深的增加量D3，如D1+D3>D2，說明水深已超過海拔差，洪水將蔓延到下一區塊，繼續步驟(6)，反之則直接跳轉到步驟(7)；所述步驟(6)中如考慮暴雨因素，需計算所減少的洪水到達時間T3，如T>T2-T3，說明洪水能到達所鄰區塊，將滿足條件的所鄰區塊加入淹沒隊列中，繼續步驟(7)，反之則直接跳轉到步驟(7)。