[发明专利]基于SWMM与竖向边界耦合的地表积水模拟方法

权利要求书

1.基于SWMM与竖向边界耦合的地表积水模拟方法，其特征在于：

以SWMM模拟结果为基础，提取管网的溢流量/排水量时间序列过程，并以竖向边界流动区的形式设置于二维水动力模型中，模拟水量通过竖向边界流动区在地表形成积水、积水通过竖向边界流动区排出的过程，从而可获得地表积水分布与积水水深的结果，包括以下步骤：

(1)制作SWMM的inp输入文件，并模拟得到out结果文件；

(2)完成检查井与竖向边界流动区网格之间的拓扑关联；

(3)提取SWMM模拟结果并创建溢流量/排水量时间序列过程的竖向边界流动区输入文件；

(4)将竖向边界流动区输入文件和其他类型输入文件载入二维水动力模型，模拟相关区域在指定降雨情景的内涝积水分布与积水水深。

2.根据权利要求1所述的基于SWMM与竖向边界耦合的地表积水模拟方法，其特征在于，具体包括以下操作步骤：

(1)根据排水管网矢量数据、土地利用数据、降雨过程数据制作SWMM一维管网水动力模型inp输入文件，并调用swmm动态链接库读取inp文件执行模拟，生成out结果文件；

(2)利用研究区域矢量文件创建地表二维网格，运用地理信息系统软件的空间连接工具将地表二维网格在空间位置上与检查井进行匹配，包含一对一和多对一的匹配关系，得到竖向边界流动区矢量面以及竖向边界流动区编号与检查井编号之间的匹配关系；

(3)依据竖向边界流动区编号与检查井编号之间的匹配关系读取SWMM模拟结果，得到各个竖向边界流动区的溢流量/排水量时间序列过程，并转化为二维水动力模型所需的输入文件格式；

(4)将竖向边界流动区输入文件和其他类型基础输入文件载入二维水动力模型进行模拟计算，得到内涝积水演变过程、积水面积、积水范围。

3.根据权利要求2所述的基于SWMM与竖向边界耦合的地表积水模拟方法，其特征在于，步骤(1)中，如果有井下液位过程实测数据，在完成SWMM的inp输入文件制作后，进行模型率定，得到率定后的SWMM模拟结果。

4.根据权利要求2所述的基于SWMM与竖向边界耦合的地表积水模拟方法，其特征在于，步骤(2)中，当以竖向边界流动区作为目标要素匹配检查井时，检查井即为连接要素；此时连接操作选择一对多的操作，而匹配选项选择相交，即目标要素与连接要素产生相交的情况，而输出要素类即为在空间连接完成后，输出的带有检查井匹配信息的竖向边界流动区矢量面要素。

5.根据权利要求2所述的基于SWMM与竖向边界耦合的地表积水模拟方法其特征在于，步骤(3)包含溢流/排水状态判断、溢流量写入、剩余排水能力计算，创建各个竖向边界流动区的溢流量/排水量时间序列过程这四个步骤；通过调用SWMM的动态连接库读取结果并进行判断，进而计算管道剩余排水能力。

6.根据权利要求5所述的基于SWMM与竖向边界耦合的地表积水模拟方法其特征在于，步骤(3)的溢流/排水状态判断规则为：通过逐结果步长读取模拟结果中节点的溢流量，若不为0，说明节点此时属于溢流状态，则写入此时刻的溢流量大小；若为0，说明节点此时不发生溢流，则读取节点对应下游管道的充满度α，判断充满度的状态，进而计算管道剩余排水能力。

7.根据权利要求6所述的基于SWMM与竖向边界耦合的地表积水模拟方法其特征在于，步骤(3)的管道充满度分为5种状态进行判断：α＝0、0＜α0.5、α＝0.5、0.5＜α＜1、α＝1；其中，当0＜α＜0.5时，管道二分之一湿周弧长与管道中心形成的角度设为θ，当0.5＜α＜1时，管道二分之一非湿周弧长与管道中心形成的角度设为θ，θ取值角度范围均为0＜θ＜180°。