[發明專利]基于管網和道路雙系統SWMM對城市澇積水深模擬方法

在審

• 申請號: 201810290768.5
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108763615A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 彭越;趙鵬
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 吳學穎

本發明公開了一種基于管網和道路雙系統SWMM對城市澇積水深模擬方法：基礎數據的收集；基礎數據的拓撲結構處理；基礎數據的屬性添加；管網和道路雙系統的構建；模型構建及模擬；積水深度結果輸出。本發明在SWMM模型的基礎上，將管網和道路結合起來構成雙系統，能夠模擬溢流水量在道路的漫流，從而計算出二維的路面洪澇積水深度，彌補了SWMM模型常規模水力模擬無法計算出積水深度的缺陷。

技術領域

本發明屬于城市內澇風險評估領域，更具體的說，是涉及一種基于管網和道路雙系統SWMM對城市澇積水深模擬方法。

背景技術

近年來，快速的城市化發展造成城市內澇災害頻繁發生，為緩解暴雨帶來的城市內澇問題，大量的城市雨洪模型應運而生。PCSWMM、DigitalWater、MOUSE和InfoWorks ICM軟件的功能強大，均能進行排水管網的評估、一維管道與二維地表耦合的模擬計算，但由于這些軟件都是付費軟件，在各類高校和企業的應用受到一定的限制。相比之下，SWMM作為一種免費的開源軟件，操作簡便，應用十分廣泛，在模擬地下排水管網方面具有顯著的優勢，但作為一維的水文水動力模型，其無法模擬節點的溢流水量在地表的漫流過程，因而無法計算積水范圍及水深，故具有一定的局限性。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供了一種基于管網和道路雙系統SWMM對城市澇積水深模擬方法，在SWMM模型的基礎上，將管網和道路結合起來構成雙系統，能夠模擬溢流水量在道路的漫流，從而計算出二維的路面洪澇積水深度，彌補了SWMM模型常規模水力模擬無法計算出積水深度的缺陷。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

本發明的基于管網和道路雙系統SWMM對城市澇積水深模擬方法，包括以下步驟：

步驟一，基礎數據的收集：

對研究區域內的地形數據(包括道路、高程點)、用地類型數據、管網節點數據、水力構筑物數據、降雨數據進行收集和整理；

步驟二，基礎數據的拓撲結構處理：

利用ArcGIS處理各種CAD格式的基礎數據，得到shp格式的矢量數據，對研究區域高程點進行空間插值得到研究區域的DEM數據，利用DEM數據進一步對研究區域進行匯水區的大致劃分，得到較大匯水區，然后按照街道和管線的流向進一步對匯水區進行細化，得到建模的子匯水區；

步驟三，基礎數據的屬性添加：

①節點：節點主要包括集水井和排放口，每一個集水井要有唯一的名稱、井底標高、井深屬性，每一個排放口至少要有排放口的名稱和底標高屬性；

②管線：管線要有管線的名稱、上下游的節點名稱、上下游節點的偏移量、管長、管徑、曼寧系數屬性；

③子匯水區：每一個子匯水區均要有一個匯水節點(集水井)、名稱、面積、特征寬度、不透水率、坡度屬性；

步驟四，管網和道路雙系統的構建：

在處理好SWMM常規水力建模所需的數據之后，復制一套管線數據，將管線的名稱統一替換掉，得到的這套管線稱之為道路系統；保持道路系統的上下游節點名稱不變，上下游節點的偏移量改變，道路系統的管徑改變，所有的圓管均改為明渠；利用ArcGIS將管線和道路系統的數據合并即得到了管網和道路雙系統；

步驟五，模型構建及模擬：

利用inpPINS插件將處理好的節點、管網和道路雙系統、子匯水區這些矢量數據轉換成SWMM能直接識別的inp格式的文件，直接用SWMM打開該文件，添加雨量計，并輸入相應的降雨數據，設置好SWMM常規水力模擬所需設置的參數，包括模擬時間；

步驟六，積水深度結果輸出：