[发明专利]一种城市暴雨洪涝演化过程的预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种淹没演化过程的预测方法，尤其是一种城市暴雨洪涝演化过程的预测方法。

背景技术

我国是一个自然灾害十分频繁的国家，其中以洪涝灾害尤为严重。随着我国城市化进程的加快，城市人口的激增，城市暴雨洪涝等自然灾害对人口稠密、工商业发达、建筑物繁多的城市构成了严重的威胁；而另一方面，城市中的防洪标准偏低、都市化洪水效应、原有河道水系的填占毁坏、超量开采地下水、缺少适洪工程建筑等人为因素所造成的不利影响，使得我国大城市已经进入暴雨洪涝灾害高发期。2007年10月，台风“罗莎”在浙江境内肆虐了约20个小时，受台风“罗莎”与冷空气交汇影响，浙江大部分地区持续强降雨，造成浙江省538万人受灾，损失近46亿元，直接经济损失4.6亿元。40年未遇的强暴雨致使杭州部分地区严重内涝，191.3毫米的日降水量创历史记录，使得主城区有533处道路积水，最大水深达1.5米，主城区洪涝面积达82.198千公顷，受灾人口超过21万人，其中1500多户居民家中进水，部分小区停水停电，19所学校被淹停课，交通一度陷入瘫痪，对正常的生产生活秩序产生一定影响，造成较为严重的财产损失。

现有技术中，对于城市暴雨洪涝演化的预测只是简单地根据暴雨量来预测演化，或者只是一些简单数学公式的计算，经过多少暴雨时间，淹没多少面积，取平均值来得出水深面积。以上方法的最大缺点就是没有考虑地面因素，例如，各个地区海拔不同(决定区域是否会有水流进入)，地面糙度不同(影响水流速度，从而导致水流在一定时间被是否能够达到)，区块连通不同(决定水流是否被阻隔，影响洪水走向)，泄洪因素不同(决定各区块的泄洪程度，从而导致水深及水速)。因为没有考虑以上因素，导致演化的预测都只停留在取平均的状态，对于不同区块的各种特性得不到很好的体现。举例来说，某区块海拔较高，那它一定是在暴雨比较大或者持续时间比较长的情况下，才能淹没到，而且水深肯定要稍比其他区块要浅。同样，现有技术没有考虑地面糙度，从而无法准确判断后续区块在何时才能被淹没到。在考虑区块连通问题上，现有技术是不判断区块时间是否因为大山或者其他因素而被阻隔的，对淹没情况下的所有区块一视同仁，淹没只是根据时间。此外在现有技术中没有考虑泄洪因素，其没有泄洪这个概念。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在给定具体暴雨洪涝爆发信息的条件下，得到城市地理空间中任一点淹没状态，对暴雨洪涝演化过程进行预测的方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该预测方法的步骤如下：

(1)初始化以下数据：当前时间步T、起始洪水爆发点的流速V、某一城市地形的任意多边形网格区块集合S、起始洪水爆发点的区域块号K∈S；

(2)创建一个空的用于保存递归过程中区块对象的淹没队列，再创建用于返回洪水漫延到的所有区块列表的返回列表；

(3)将起始爆发点的区域块K加入淹没队列中，继续步骤(4)；

(4)判断淹没队列是否为空，如为空，跳转到步骤(8)，如为非空，取出淹没队列的第一区块对象K1，继续步骤(5)；

(5)计算K1在时间步T的水深D1，计算K1与其相邻区块的海拔差D2，如果D1>D2，说明水深已超过海拔差，洪水将蔓延到下一区块，继续步骤(6)，反之则直接跳转到步骤(7)；

(6)计算洪水到达K1相邻区块所需的时间T2，如果T>T2，说明洪水能到达所邻区块，将满足条件的所邻区块加入淹没队列中，继续步骤(7)，反之则直接跳转到步骤(7)；

(7)将K1加入到返回列表中，返回到步骤(4)；

(8)结束算法；最后所得的返回列表中保存有从时间步T到某一时刻的所有淹没区块对象的信息。

本发明所述步骤(1)、(5)中如考虑暴雨因素，还需初始化暴雨因素所产生的初始流量增速V1这一数据，并需计算水深的增加量D3，如D1+D3>D2，说明水深已超过海拔差，洪水将蔓延到下一区块，继续步骤(6)，反之则直接跳转到步骤(7)；所述步骤(6)中如考虑暴雨因素，需计算所减少的洪水到达时间T3，如T>T2-T3，说明洪水能到达所邻区块，将满足条件的所邻区块加入淹没队列中，继续步骤(7)，反之则直接跳转到步骤(7)。