[发明专利]城市地下排水管网改造及改造评价方法

说明书

本发明公开了了一种城市地下排水管网改造及改造评价方法，包括：步骤1，根据排水管网数据构建排水管网系统模型；步骤2，基于SWMM识别排水管网系统模型中的瓶颈管道；步骤3，基于迭代法对瓶颈管道进行改造，实现排水管网系统排水能力的优化；步骤4，依据排水管网系统的排水能力与降雨重现期的关联性，评价改造前后排水管网系统的排水能力。本发明通过分析排水管网数据的几何拓扑关系，利用数学模型等科学方法，定量的分析出瓶颈管道，为实地排查提供经验知识；本发明基于瓶颈管道，利用迭代法对管网进行改造及改造评价，实现了管网排水能力的优化；经评价，改造后管网排水能力得到了提升。

技术领域

本发明属于地理信息系统与市政工程研究技术领域，具体涉及城市地下排水管网改造及改造评价方法。

背景技术

近年来，由于地下排水管网系统建设的不完善、系统管理经验不足等原因，我国城市洪水内涝事故频发，市区长时间积水，道路堵塞，交通秩序混乱，严重影响了人民群众日常出行安全。

地下排水管网系统是城市发展的重要基础设施之一，承担着防治洪水、排泄雨水污水和保护生态环境的重要责任。因此必须采取有效的手段来加强对城市地下排水系统的检测、管理和维护，使得城市地下排水管网能真正发挥其功能，美化城市的环境，提升城市的经济效益。

现在排水管道的检测方法分为定性和定量两种，定性的方法是指进入管道内，利用人眼或机器拍摄图像，对排水管道进行定性评价。定量的方法是指借助烟雾、水压、空气压等手段，分析评价管网的破裂、堵塞、薄弱段。这些方法都停留在人工检测阶段，而针对整个城市的地下排水管网进行的大规模的人工检测既费时又费力。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于排水管网数据的几何拓扑关系和数学模型的城市地下排水管网改造及改造评价方法，该方法可从复杂的地下排水管网结构中挖掘出瓶颈管道，并对瓶颈管道进行科学改造，从而为实地人工检测提供方向和经验。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一、城市地下排水管网改造方法，包括：

步骤1，根据排水管网数据构建排水管网系统模型，具体为：

将排水管网的节点、管道、城市汇水区分别概化为点、线、面，构建排水管网系统模型；所构建的排水管网系统模型中，每个城市汇水区内有一个出水口，所有的出水口连接在节点和排水管道所组成的排水网络中；

步骤2，识别排水管网系统模型中的瓶颈管道，具体为：

采用芝加哥雨型设计降雨，将降雨施加到排水管网系统模型，利用暴雨洪水管理模型模拟排水管网系统模型的水文水动力过程；统计降雨过程中达到满流状态的管道，即瓶颈管道；

步骤3，基于迭代法对瓶颈管道进行改造，本步骤进一步包括：

3.1采用步骤2所述的方法识别当前排水管网系统模型中的瓶颈管道，若无瓶颈管道，则改造结束，当前排水管网系统模型采用步骤1所构建的排水管网系统模型初始化；否则，将当前排水管网系统模型中满流时间最长的一条瓶颈管道记为Qm，m的初始值取为1；

3.2对Qm进行循环改造，本步骤进一步包括：

3.2a第一次改造，即将Qm改造至非瓶颈状态，将改造后的Qm记为C1；

3.2b基于C1、C2…Ck-1的状态进行第k次改造，k的初始值取2，具体为：

①采用步骤2所述的方法识别上一次改造后的排水管网系统模型中的瓶颈管道，若无瓶颈管道，结束本次循环改造，以当前C1的状态作为Qm的状态，然后执行步骤3.3；否则，将满流时间最长的一条瓶颈管道改造为非瓶颈状态，将该改造为非瓶颈状态的瓶颈管道记为Ck，然后，执行步骤②；