[发明专利]城市雨水排水调蓄计算模型及方法

说明书

技术领域：

给水排水

背景技术：

我国的城市产、汇流机制要比天然流域复杂，城市的排水系统内具有多种水流形态的约束条件，传统排水系统的设计计算一直沿用推理公式法，经研究表明，它只能计算洪峰流量，无法推求完整的排水系统超载分析及地面积水过程的模拟计算，不利于规划设计和运行管理方案的优化。目前，国际上发达国家的数学模型法，基本原理是模拟管道充满，通过溢流井仿真地面的积水过程，就是忽视了在雨水口控制下这一排水的重要技术环节，同时还需具备有十年以上实测径流数据进行模拟，才能获得良好的准确度。本发明针对国内外城市的雨水排水系统设计计算方法存在的技术弊病，在综合国内外各类城市排水系统设计计算方法、结构形式和运行方式分析的基础上，提出了运用水力学、水文学、地貌学的基本理论，在GIS技术支持下建立的城市暴雨水调蓄模型，模拟不同城市、同一城市不同区域在暴雨期间的各种复杂流态，客观反映地面最大积水深度、积水范围、积水地点、积水时间及积水深度变化过程等。

发明内容：

1、汇水单元应根据雨水口布置划分，计算汇水单元面积。对雨水口的箅式，单箅、双箅或多箅的泄流能力，首次建立雨水箅流量-水位关系式(包括参数)。

2、坡面容积曲线，采用1∶2000或更大比例的电子地形图结合数字高程模型(DEM)技术处理。绘制地面积水深度～积水量曲线。

3、根据中国城市新一代暴雨强度公式及设计概化雨型计算降水过程。

4、地表径流过程线采用非线性水箱和运动波法计算地表径流过程线。设计过程以流量过程线为核心，计算每一个设计过水断面的流量过程线。

5、流量调节经过各种类型箅式的单箅、双箅或多箅的雨水口，进入支管和干管，最后以自排或强排排入容泄区。雨水口或管段汇水面积内的降水产流，一方面通过雨水口进入管网流走，另一方面在坡面积水，其连续方程和动力方程：

式中：w——雨水口或管段汇水面积内的蓄水量(1)；

Q_入(t)——降水产流量(1/s)；

Q_出(t)——通过雨水口进入管网的流量(1/s)；

H_i——雨水口前水头(mm)；

A_i、B_i——参数。

应用式(2)、(3)可进行调节计算。具体计算时，式(2)采用差分格式：

式中：Δw——时段内调蓄水量的增量，Δw_未-Δw_始；

Δt——时段。

雨水箅流量-水位关系公式：Q＝AH^B。

6、基于GIS技术支持下，首次建立在雨水口控制条件下的调蓄模型，彻底改变传统推理公式法计算城市峰值流量的方法，解决了暴雨期间地面最大积水深度、积水范围、积水时间及积水深度变化过程等实际问题。