[發(fā)明專利]基于城市下凹式立交橋區(qū)DEM的流域匯水范圍制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410117494.1
• 申請(qǐng)日: 2014-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN103886152B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周玉文;趙見;劉子龍;王宏利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于城市下凹式立交橋區(qū)DEM的流域匯水范圍制作方法，屬于市政工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國(guó)目前城市內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)，尤其是城市下凹式立交橋區(qū)，在強(qiáng)降雨中發(fā)生嚴(yán)重積水導(dǎo)致交通堵塞甚至癱瘓。由于城市下凹式立交橋所處地理位置的重要性以及其排水設(shè)施的特殊性，必須在規(guī)劃設(shè)計(jì)層面上綜合考慮制定科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，綜合解決城市內(nèi)澇問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn)城市下凹式立交橋匯水區(qū)域在低重現(xiàn)期暴雨條件下一般是低匯水區(qū)域的暴雨徑流進(jìn)入排水泵站，而在高重現(xiàn)期暴雨條件下一般是低匯水區(qū)域加上部分高區(qū)的暴雨徑流進(jìn)入排水泵站，所以構(gòu)造城市下凹式立交橋區(qū)內(nèi)澇模型具有一定復(fù)雜性。為了科學(xué)分析城市下凹式立交橋區(qū)產(chǎn)生內(nèi)澇災(zāi)害的原因，需要通過(guò)構(gòu)建不同暴雨情景下城市下凹式立交橋區(qū)內(nèi)澇模型，以便分析城市下凹式立交橋區(qū)的內(nèi)澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和提出解決策略。構(gòu)建不同暴雨情景下城市下凹式立交橋區(qū)內(nèi)澇模型需要城市下凹式立交橋所處地理位置的低匯水區(qū)和高匯水區(qū)不同匯水范圍的地表高程數(shù)字模型（DEM）作為輸入信息。一般在建模過(guò)程中，橋區(qū)低匯水區(qū)1:500測(cè)繪地形圖可以提供，但涉及到高匯水區(qū)時(shí)，1:500測(cè)繪地形圖需要采購(gòu)，本方法采用試算的方法確定高匯水區(qū)匯水范圍，減少了盲目采購(gòu)高區(qū)1:500測(cè)繪地形圖的數(shù)量，節(jié)約了成本。城市下凹式立交橋?qū)儆诔鞘刑貏e重要的地區(qū)，傳統(tǒng)的橋區(qū)匯水流域劃定方法無(wú)法滿足城市下凹式立交橋應(yīng)對(duì)突發(fā)暴雨的能力要求，因?yàn)樵诓煌┯昵榫跋拢鞘邢掳际搅⒔粯騾^(qū)匯水流域范圍是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，只有準(zhǔn)確掌握不同暴雨情景下城市下凹式立交橋區(qū)匯水流域范圍，才能更好地構(gòu)建城市立交橋改造工程規(guī)劃設(shè)計(jì)水力模型。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，為了準(zhǔn)確掌握不同暴雨情景下城市下凹式立交橋區(qū)匯水流域范圍，本發(fā)明涉及一種基于城市下凹式立交橋區(qū)DEM的流域匯水范圍制作方法，用來(lái)指導(dǎo)城市下凹式立交橋區(qū)匯水流域劃分。

本發(fā)明以橋區(qū)周圍高精度DEM為分析對(duì)象，旨在用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同暴雨情景下城市下凹式立交橋區(qū)匯水流域范圍的劃定，并能對(duì)現(xiàn)狀橋區(qū)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)估，實(shí)時(shí)的模擬下凹式立交橋區(qū)匯水流域范圍的動(dòng)態(tài)變化，為城市下凹式立交橋區(qū)匯水流域范圍的確定提供更為真實(shí)、直觀的方法。該方法以初始的城市下凹式立交橋區(qū)匯水流域高精度DEM為初始輸入；利用二維圣維南方程對(duì)立交橋區(qū)進(jìn)行二維地表漫流模型演算；根據(jù)重新定義了基于柵格單元流量的單流向法D8法確定柵格單元水流方向；不斷擴(kuò)大計(jì)算范圍，利用試算外包線找尋不同暴雨情景下城市下凹式立交橋區(qū)匯水流域范圍；實(shí)現(xiàn)了不同暴雨情景下，下凹式立交橋區(qū)匯水流域范圍實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化的計(jì)算機(jī)模擬過(guò)程，形象、真實(shí)、直觀且準(zhǔn)確。由于下凹式立交橋內(nèi)澇積水災(zāi)害頻發(fā)，該方法能夠?yàn)闃?gòu)建下凹式立交橋改造及規(guī)劃設(shè)計(jì)模型提供數(shù)據(jù)依據(jù)，因此，本方法具有很好的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于城市下凹式立交橋區(qū)DEM的流域匯水范圍制作方法，其特征在于：所述方法具體步驟如下：

一種基于城市下凹式立交橋區(qū)DEM的流域匯水范圍制作方法，其特征在于：所述方法具體步驟如下：

（1）根據(jù)1:500測(cè)繪地形圖，制作橋區(qū)高精度DEM，高精度DEM即數(shù)字地面高程模型:網(wǎng)格精度不低于5m×5m，橋區(qū)設(shè)計(jì)低區(qū)網(wǎng)格精度不低于1m×1m；具體步驟如下：

根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》和下凹式立交橋周邊基礎(chǔ)測(cè)繪地形圖，參考原始設(shè)計(jì)文件，可以確定下凹式立交橋區(qū)低區(qū)的匯水流域。

在此基礎(chǔ)上將圍繞下凹式立交橋區(qū)低區(qū)的匯水流域周邊擴(kuò)充1個(gè)測(cè)繪單元，即：將1∶500（50cm×50cm正方形圖幅）數(shù)字地形圖擴(kuò)充到原來(lái)的匯水流域中，制作成初始的橋區(qū)高精度DEM。

（2）根據(jù)初始的橋區(qū)高精度DEM，計(jì)算二維地表漫流，進(jìn)行流向分析，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)智能劃定匯水流域。按以下步驟進(jìn)行：

（2.1）根據(jù)步驟（1）制作得來(lái)的地形柵格數(shù)據(jù)，利用設(shè)計(jì)降雨進(jìn)行二維地表漫流計(jì)算得出每個(gè)柵格流量值和水深，用二維圣維南方程描述城市雨水地面徑流過(guò)程：