[發明專利]基于LID措施的城市雨水徑流調控方法

在審

• 申請號: 202110053406.6
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112663760A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 牛志廣;王月;王沖
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E03F1/00
• 分類號: E03F1/00;E03F5/10;G06Q50/26;G06F30/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

1.一種基于LID措施的城市雨水徑流調控方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1：使用拉格朗日插值法獲取開發前徑流系數

首先利用暴雨管理模型(以下簡稱SWMM)中LID控制編輯模塊，獲取LID措施參數取值范圍，再根據設計需要調整表面層、路面層、土壤層、蓄水層和暗渠的參數；

然后利用SWMM接收降雨數據，模擬水流在地表的運動，模擬水流和污染物的傳輸遷移過程；

步驟2：劃分子匯水區域

按照待模擬的城市實際匯流情況將研究區域劃分為若干子匯水區域，形成以具有實際匯水能力的主干河流為中心的一級匯水區域；在一級匯水區內，將影響匯流途徑的因子信息融入進數字高程模型圖(以下簡稱DEM圖)，再根據細化的DEM圖進行二級匯水區劃分，從而形成二級匯水區；在二級匯水區內，根據排水設施空間的分布情況，利用Voronoi圖進行三級劃分，從而形成三級匯水區；

使用DEM圖作為輸入數據，通過空間分析組件根據DEM中柵格的水流方向，確定下游柵格中匯流的積累量來模擬水流在重力作用下匯集產生徑流的過程來完成對匯水區域的劃分；

步驟3：執行水文過程模擬

地表徑流采用非線性水庫法和曼寧公式聯立，在水量平衡原則下計算徑流流量：

式中，W為子匯水區域寬度；n為子匯水區域的曼寧系數；S為子匯水區域的坡度，m/m；d為水深；d_s為最大洼地蓄水深度；

利用格林-安普特方程計算徑流下滲值；當凈降水量小于土壤飽和含水量時沒有下滲水量產生；大于土壤含水量并且小于土壤飽和含水量時，有下滲水量產生，計算方程如下式所示：

式中，Q為下滲水量，單位為m³；a₀為土壤平均吸附力；K_s為飽和土壤導水率；Q_m為最大下滲水量，單位為m³；

當凈降雨量大于土壤飽和含水量時，穩定下滲率如下式所示：

式中，f_t為穩定下滲率；

步驟4：執行水力過程模擬

運動波法模擬計算采用連續方程和運動方程，模擬管段水流過程隨時間和空間的變化，模型假定水面坡度和管段坡度一致；管段可輸送水量用曼寧公式計算，其計算公式如下：

S_f＝S₀

其中，A為水流斷面面積，m²；Q為斷面流量，m³/s；q_L為網格單元或河道的單寬流量，m³/s；n為曼寧粗糙系數；R為水力半徑；S₀為網格單元地表坡降或河道的縱向坡降；S_f為摩擦坡降。