[發(fā)明專利]基于LID措施的城市雨水徑流調(diào)控方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110053406.6
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112663760A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛志廣;王月;王沖
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 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(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 曹玉平

本發(fā)明公開了一種基于LID措施的城市雨水徑流調(diào)控方法，包括：步驟1：使用拉格朗日插值法獲取開發(fā)前徑流系數(shù)；利用暴雨管理模型中LID控制編輯模塊，獲取LID措施參數(shù)取值范圍；再根據(jù)設(shè)計(jì)需要調(diào)整表面層、路面層、土壤層、蓄水層和暗渠的參數(shù)；步驟2：劃分子匯水區(qū)域，形成以主干河流為中心的一級匯水區(qū)域，根據(jù)細(xì)化的DEM圖劃分二級匯水區(qū)；再根據(jù)排水設(shè)施空間的分布情況，形成三級匯水區(qū)域；步驟3：執(zhí)行水文過程模擬；步驟4：執(zhí)行水力過程模擬。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雨水管理技術(shù)，具體涉及一種基于低沖擊開發(fā)(Low ImpactDevelopment， LID)措施的城市雨水徑流調(diào)控方法。

背景技術(shù)

目前，我國大多數(shù)城市的雨水排水系統(tǒng)依照傳統(tǒng)雨水排水設(shè)計(jì)方法建造。傳統(tǒng)的城市雨水排水設(shè)計(jì)多采用快速排出雨水的方式，在短期內(nèi)保證了城市雨水排水系統(tǒng)安全。但是，隨著城市化水平的提高，城市不透水面積比例逐年增加，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式下的重現(xiàn)期水平已不能滿足現(xiàn)代城市的雨水排水需求。尤其是特大暴雨發(fā)生時，對短時間內(nèi)匯集的大量雨水，缺乏有效的、及時的排水方式是造成城市排水系統(tǒng)癱瘓和內(nèi)澇的根本原因。我國人均水資源擁有量比較匱乏，但污染輕，水量大的雨水資源的利用率卻很低。此外，雨水對地面的快速沖刷和排放又會為區(qū)域水環(huán)境帶來嚴(yán)重的面源污染問題。

以上現(xiàn)象暴露出我國現(xiàn)有的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)存在以下問題。第一，排水管網(wǎng)等基礎(chǔ)市政工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)普遍較低，目前我國省會以上城市的排水標(biāo)準(zhǔn)一般只有一年一遇到兩年一遇，其它城市的排水標(biāo)準(zhǔn)更低；第二，近年來，我國城市化進(jìn)程明顯加快，隨之而來的是城市的急速擴(kuò)張，隨著市區(qū)的擴(kuò)張，房屋建筑更加密集，混凝土鋪蓋的不透水面積不斷增加，而地表植被和坑塘不斷減少，致使地表的持水、滯水及滲透能力減弱，暴雨來臨時產(chǎn)匯流時間縮短，地表及河道徑流量增大，內(nèi)澇災(zāi)害加劇；第三，目前的城市排水系統(tǒng)只關(guān)注將雨水資源盡快排走，未考慮雨水的面源污染控制以及雨水資源的利用。由此可見，改變現(xiàn)有的我國傳統(tǒng)的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)理念，以期達(dá)到防治城市內(nèi)澇、利用雨水資源和控制面源污染的目標(biāo)具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是基于LID技術(shù)的城鎮(zhèn)可持續(xù)排水系統(tǒng)(Sustainable UrbanDrainage System，SUDS)的研究，從城市區(qū)域的雨水管理出發(fā)，針對城市區(qū)域高不透水率，低可開發(fā)空間的特點(diǎn)，采用LID技術(shù)措施作為雨水徑流進(jìn)入排水管網(wǎng)前的源頭控制措施，提出基于LID措施的城市雨水徑流調(diào)控方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種基于LID措施的城市雨水徑流調(diào)控方法，包括：

步驟1：使用拉格朗日插值法獲取開發(fā)前徑流系數(shù)

首先利用暴雨管理模型(Storm water management model，SWMM)中LID控制編輯模塊，獲取LID措施參數(shù)取值范圍；再根據(jù)設(shè)計(jì)需要調(diào)整表面層、路面層、土壤層、蓄水層和暗渠的參數(shù)；

然后利用SWMM接收降雨數(shù)據(jù)，模擬水流在地表的運(yùn)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(qū)域

按照待模擬的城市實(shí)際匯流情況將研究區(qū)域劃分為若干子匯水區(qū)域，形成以具有實(shí)際匯水能力的主干河流為中心的一級匯水區(qū)域；在一級匯水區(qū)內(nèi)，將影響匯流途徑的因子信息融入進(jìn)數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)圖，再根據(jù)細(xì)化的DEM圖進(jìn)行二級匯水區(qū)劃分，從而形成二級匯水區(qū)；在二級匯水區(qū)內(nèi)，根據(jù)排水設(shè)施空間的分布情況，利用Voronoi圖進(jìn)行三級劃分，從而形成三級匯水區(qū)；

使用DEM圖作為輸入數(shù)據(jù)，通過空間分析(Spatial Analyst)組件根據(jù)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(chǎn)生徑流的過程來完成對匯水區(qū)域的劃分；

步驟3：執(zhí)行水文過程模擬