[发明专利]基于管网和道路双系统SWMM对城市涝积水深模拟方法

说明书

本发明公开了一种基于管网和道路双系统SWMM对城市涝积水深模拟方法：基础数据的收集；基础数据的拓扑结构处理；基础数据的属性添加；管网和道路双系统的构建；模型构建及模拟；积水深度结果输出。本发明在SWMM模型的基础上，将管网和道路结合起来构成双系统，能够模拟溢流水量在道路的漫流，从而计算出二维的路面洪涝积水深度，弥补了SWMM模型常规模水力模拟无法计算出积水深度的缺陷。

技术领域

本发明属于城市内涝风险评估领域，更具体的说，是涉及一种基于管网和道路双系统SWMM对城市涝积水深模拟方法。

背景技术

近年来，快速的城市化发展造成城市内涝灾害频繁发生，为缓解暴雨带来的城市内涝问题，大量的城市雨洪模型应运而生。PCSWMM、DigitalWater、MOUSE和InfoWorks ICM软件的功能强大，均能进行排水管网的评估、一维管道与二维地表耦合的模拟计算，但由于这些软件都是付费软件，在各类高校和企业的应用受到一定的限制。相比之下，SWMM作为一种免费的开源软件，操作简便，应用十分广泛，在模拟地下排水管网方面具有显著的优势，但作为一维的水文水动力模型，其无法模拟节点的溢流水量在地表的漫流过程，因而无法计算积水范围及水深，故具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供了一种基于管网和道路双系统SWMM对城市涝积水深模拟方法，在SWMM模型的基础上，将管网和道路结合起来构成双系统，能够模拟溢流水量在道路的漫流，从而计算出二维的路面洪涝积水深度，弥补了SWMM模型常规模水力模拟无法计算出积水深度的缺陷。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的基于管网和道路双系统SWMM对城市涝积水深模拟方法，包括以下步骤：

步骤一，基础数据的收集：

对研究区域内的地形数据(包括道路、高程点)、用地类型数据、管网节点数据、水力构筑物数据、降雨数据进行收集和整理；

步骤二，基础数据的拓扑结构处理：

利用ArcGIS处理各种CAD格式的基础数据，得到shp格式的矢量数据，对研究区域高程点进行空间插值得到研究区域的DEM数据，利用DEM数据进一步对研究区域进行汇水区的大致划分，得到较大汇水区，然后按照街道和管线的流向进一步对汇水区进行细化，得到建模的子汇水区；

步骤三，基础数据的属性添加：

①节点：节点主要包括集水井和排放口，每一个集水井要有唯一的名称、井底标高、井深属性，每一个排放口至少要有排放口的名称和底标高属性；

②管线：管线要有管线的名称、上下游的节点名称、上下游节点的偏移量、管长、管径、曼宁系数属性；

③子汇水区：每一个子汇水区均要有一个汇水节点(集水井)、名称、面积、特征宽度、不透水率、坡度属性；

步骤四，管网和道路双系统的构建：

在处理好SWMM常规水力建模所需的数据之后，复制一套管线数据，将管线的名称统一替换掉，得到的这套管线称之为道路系统；保持道路系统的上下游节点名称不变，上下游节点的偏移量改变，道路系统的管径改变，所有的圆管均改为明渠；利用ArcGIS将管线和道路系统的数据合并即得到了管网和道路双系统；

步骤五，模型构建及模拟：

利用inpPINS插件将处理好的节点、管网和道路双系统、子汇水区这些矢量数据转换成SWMM能直接识别的inp格式的文件，直接用SWMM打开该文件，添加雨量计，并输入相应的降雨数据，设置好SWMM常规水力模拟所需设置的参数，包括模拟时间；

步骤六，积水深度结果输出：