[发明专利]一种基于排涝模型的城市积水预测与安全预警系统

说明书

本发明专利提出了一种基于排涝模型的城市积水预测与安全预警系统，该系统将排洪模型、天气预报、积水在线监测系统和决策支持系统相结合，实现了对城市积水预测与安全预警的支持。本系统包括如下步骤：（1）将管网模型和产汇流模型相结合，构建排洪模型；（2）依托排洪模型，进行多情景降雨模拟并入库；（3）实时雨情数据采集与上报；（4）多情景降雨库的调用；（5）道路积水的在线预测与安全预警。提出的基于排涝模型的城市积水预测与安全预警系统能够有效、准确地实时动态预报城市易积水点的防洪排涝情况，有利于管理部门的决策支持。

技术领域

本发明涉及智慧城市管理领域，具体为一种基于排涝模型的城市积水预测与安全预警系统。

背景技术

随着社会的发展，尤其是科学技术的进步，大大促进了社会生产力的飞速发展，使得人们的生活得到了很大的改善与提高，尤其是城镇化的飞速发展，更是使大量的人口在有限的土地上集聚，形成了越来越多的城市集群。

随着我国城镇化迅猛发展，许多的城市存在城市排水系统的规划、建设跟不上城镇规模的快速扩张的问题，造成在遭遇强降雨天气时，极易形成区域积水难排，导致城市内涝。城市内涝严重威胁了市民的出行安全,造成大量的财产安全损失和人员伤亡。因此,对于易积水的道路进行准确的监测预警是很有必要的。

现有的城市内涝检测预警的解决方法，一般采用积水液位探测传感器实时监测易积水道路的技术情况，将采集的数据通过网络传输至管理平台，相关人员可及时掌握城市易积水点的积水情况，并作出指挥调度。相对于传统的人工现场监测，积水液位在线监测系统的工作效率上有很大提升，避免了资源的浪费，保护了人民群众生命财产安全。但是，城镇化的发展和人口的增多对于城市管理提出更严峻的挑战，仅依靠积水液位在线监测系统也不能很好解决积水安全隐患，最佳解决方案是在积水即将形成前完成预测分析提高应急指挥能力，帮助政府部门提早做好应对措施，合理分配抢救资源，同时对于即将超出警戒值的积水点可以提前警告市民，让市民做好路线规划，尽量避开水位较深的路口，减少道路拥堵同时避免灾害的发生，为管理部门相关资源的调配提供决策支持。

因此，提供一种能够在强降雨天气到来之前，就可以对城市积水进行预测与安全预警系统的系统，是一个使得研究的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种根据气象局提供的专业天气预报进行未来时间段积水分布预测。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于排涝模型的城市积水预测与安全预警系统，包括排洪内涝模型建模和排洪模型在线预测与安全预警系统；

所述排洪内涝模型建模，是通过构建排洪内涝模型，生成模型构建区域内现状管网评估报告，对现有管网易溢和易涝部位进行汇总，分析管网结构瓶颈；分析结果对未来管网规划改造提供技术建议，并给根据规划方案进行内涝结果仿真模拟，形成多情景降雨库；

所述的排洪内涝模型在线预测与安全预警系统是根据安装在现场的液位计和自动雨量计进行雨情监测，并根据实时监测量的变化情况进行在线计算，分别预测致灾时间、消灾时间，以便调度人员参考；同时，系统根据传感设备采集的状态数据，自动预测未来某时间段的积水内涝情况或根据气象局提供的专业天气预报进行未来时间段积水分布预测；

所述的排洪内涝模型的构建是在区域管网模型的基础上，通过与地表二维模型耦合，模拟超标降雨情况下的地表内涝积水状况；通过模拟积水变化的整个过程，从而可以分析计算得到内涝积水的影响范围、积水的深度和时间；

排洪内涝模型采用数学方法集中描述城市地表降雨径流排除和超标降雨地表积水漫流的整个过程的模型体系；基于实际物理过程，内涝模型分为五个部分，分别为区域降雨过程、形成净雨的产流过程、净雨的地表径流过程、管网的汇流过程和溢流水量的地表漫流过程；