[发明专利]一种平原水网地区内涝风险的模块化分析方法

摘要

本发明一种适用于平原水网地区不同尺度区域的内涝风险的模块化分析方法，通过该分析方法可建立分析对象区域与内涝风险相关的各个模块数据库，通过数据概化处理、模块耦合和多维模拟运行，可定量分析内涝风险区的积水深度和积水时间，并输出内涝风险等级区划。可为城市排水及内涝设施布局以及海绵基础设施布局提供基本依据。

主权项

一种平原水网地区内涝风险的模块化分析方法，其特征在于该方法包括六个模块：地形模块，所述地形模块由众多高程点数据的组合而形成；水力模块，所述水力模块通过管线普查数据或管线规划数据，提取节点属性：编号、系统类型、坐标、井底高程，以及管线属性：拓扑关系、长度、形状、宽度高度、糙率；通过管线上下游节点编号建立空间拓扑关系，水流在管道内部以一维圣维南方程组为基础依据进行水动力学计算，精确模拟回水和溢流现象；水文模块，反映子集水区特性、具有空间特征的属性信息，包括汇水区面积、不透水率、平均坡度以及漫流宽度；水工模块，收集各类水工构筑物的信息资料，输入水工设施和设备的相关参数，首先确定其在坐标系中连接节点的坐标，确定连接关系，之后根据构筑物运行控制方式进行设施属性设置；河网模块，通过河道中心线、横断面线、河岸线、坐标、拓扑关系的设置确定河网的基本属性、连接关系以及河道走向，来模拟复杂的河网和滞洪区，包括树枝状的、分叉的和回路河网，以及受堤坝或防洪堤保护的滞洪区，河网内的水可以通过连接方式与外界发生联通与交换；降雨模块，降雨模块用于模拟实际降雨或设计降雨；该方法包括四个流程：数据采集流程，用于获取水文模块、地形模块、降雨模块、水力模块、水工模块及河网模块所需的原始数据；概化分析流程，在数据采集流程收集数据的基础上进行信息的提取和挖掘，整合成为上述模块能够识别的数据格式；模块耦合流程，水力模块、水文模块、降雨模块三者相互耦合，进行一维分析：即降雨去除蒸发后降落到水文模块，通过定义在水文模块内部的产汇流方式将降雨转化为地表径流，地表径流根据子集水区的划分进入对应管道，即水力模块，在水力模块内部通过水力计算公式进行管内水力计算，形成一维模型；一维模型耦合地形模块、河网模块、水工模块形成二维模型，进行二维分析：即水力模块末端与河网模块耦合，管道末端出流进入河道，河道水位提升又会对管道内部水流产生顶托作用，影响管道水流排放，当河道水位上升到最高水位时，管道出口无法继续排水，在节点处产生溢水，水流在二维地形模块上形成二维积水，从而可以进行内涝风险分析；多维运行流程，利用上述模块耦合流程进行多维模拟分析。