[發明專利]城市地下排水管網改造及改造評價方法

有效

• 申請號: 201710096529.1
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106897516B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 唐爐亮;胡錦程;李清泉
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/20;G06F113/14
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡艷

本發明公開了了一種城市地下排水管網改造及改造評價方法，包括：步驟1，根據排水管網數據構建排水管網系統模型；步驟2，基于SWMM識別排水管網系統模型中的瓶頸管道；步驟3，基于迭代法對瓶頸管道進行改造，實現排水管網系統排水能力的優化；步驟4，依據排水管網系統的排水能力與降雨重現期的關聯性，評價改造前后排水管網系統的排水能力。本發明通過分析排水管網數據的幾何拓撲關系，利用數學模型等科學方法，定量的分析出瓶頸管道，為實地排查提供經驗知識；本發明基于瓶頸管道，利用迭代法對管網進行改造及改造評價，實現了管網排水能力的優化；經評價，改造后管網排水能力得到了提升。

技術領域

本發明屬于地理信息系統與市政工程研究技術領域，具體涉及城市地下排水管網改造及改造評價方法。

背景技術

近年來，由于地下排水管網系統建設的不完善、系統管理經驗不足等原因，我國城市洪水內澇事故頻發，市區長時間積水，道路堵塞，交通秩序混亂，嚴重影響了人民群眾日常出行安全。

地下排水管網系統是城市發展的重要基礎設施之一，承擔著防治洪水、排泄雨水污水和保護生態環境的重要責任。因此必須采取有效的手段來加強對城市地下排水系統的檢測、管理和維護，使得城市地下排水管網能真正發揮其功能，美化城市的環境，提升城市的經濟效益。

現在排水管道的檢測方法分為定性和定量兩種，定性的方法是指進入管道內，利用人眼或機器拍攝圖像，對排水管道進行定性評價。定量的方法是指借助煙霧、水壓、空氣壓等手段，分析評價管網的破裂、堵塞、薄弱段。這些方法都停留在人工檢測階段，而針對整個城市的地下排水管網進行的大規模的人工檢測既費時又費力。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于排水管網數據的幾何拓撲關系和數學模型的城市地下排水管網改造及改造評價方法，該方法可從復雜的地下排水管網結構中挖掘出瓶頸管道，并對瓶頸管道進行科學改造，從而為實地人工檢測提供方向和經驗。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一、城市地下排水管網改造方法，包括：

步驟1，根據排水管網數據構建排水管網系統模型，具體為：

將排水管網的節點、管道、城市匯水區分別概化為點、線、面，構建排水管網系統模型；所構建的排水管網系統模型中，每個城市匯水區內有一個出水口，所有的出水口連接在節點和排水管道所組成的排水網絡中；

步驟2，識別排水管網系統模型中的瓶頸管道，具體為：

采用芝加哥雨型設計降雨，將降雨施加到排水管網系統模型，利用暴雨洪水管理模型模擬排水管網系統模型的水文水動力過程；統計降雨過程中達到滿流狀態的管道，即瓶頸管道；

步驟3，基于迭代法對瓶頸管道進行改造，本步驟進一步包括：

3.1采用步驟2所述的方法識別當前排水管網系統模型中的瓶頸管道，若無瓶頸管道，則改造結束，當前排水管網系統模型采用步驟1所構建的排水管網系統模型初始化；否則，將當前排水管網系統模型中滿流時間最長的一條瓶頸管道記為Qm，m的初始值取為1；

3.2對Qm進行循環改造，本步驟進一步包括：

3.2a第一次改造，即將Qm改造至非瓶頸狀態，將改造后的Qm記為C1；

3.2b基于C1、C2…Ck-1的狀態進行第k次改造，k的初始值取2，具體為：

①采用步驟2所述的方法識別上一次改造后的排水管網系統模型中的瓶頸管道，若無瓶頸管道，結束本次循環改造，以當前C1的狀態作為Qm的狀態，然后執行步驟3.3；否則，將滿流時間最長的一條瓶頸管道改造為非瓶頸狀態，將該改造為非瓶頸狀態的瓶頸管道記為Ck，然后，執行步驟②；