[发明专利]一种城市群排水过程模拟方法

权利要求书

1.一种城市群排水过程模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将城市群按照各自独立的汇水区域进行划分，再将各汇水区域划分为若干概念性城市群水文单元，所述概念性城市群水文单元是指每一个雨水井的汇水分区，从而建立城市群的排水模型；

(2)城区汇水零维区域及积水模拟：将城区产流在进入雨水井之前的阶段，概化为零维区域调蓄的过程，得到零维区域调蓄的水位容积曲线；

(3)收集每个雨水井的过流面积、地面高程信息，以及城市群排水管道的排布数据，雨水井按地形与距离最近的管道断面相连；

(4)根据雨水井与管道、河道的连通关系，求解单一管道作用下通过雨水井的流量；包括以下步骤：

(41)建立雨水井流量与雨水井地表水位Z_N1及出水口河道水位Z_N2的关系：

其中：

式中，θ_i，η_i，γ_i，α_i，β_i，ζ_i均为相关系数，为雨水井过堰流量系数，为与河道衔接出水口流量系数；其中所述雨水井过堰流量系数、与河道衔接出水口流量系数计算式分别为：

式中，为雨水井过堰流量系数，Hs为雨水井的宽度 ，B为雨水井的长度，As为雨水井的面积，g是重力加速度；Z_L1、Z_L2为管道首末两端的压力水头；

(42)对步骤(41)中的关系式进行求解，得到通过雨水井的流量Q_i；

(5)对雨水井汇入周边管道或河网进行耦合求解。

2.根据权利要求1所述的城市群排水过程模拟方法，其特征在于：步骤(1)中所述每一个雨水井的汇水分区是按照雨水井及其数字高程模型来确定的。

3.根据权利要求1所述的城市群排水过程模拟方法，其特征在于：步骤(2)中所述的对所述零维区域调蓄的过程进行模拟，包括以下过程：对概念性城市群水文单元上地形的高程分布进行处理，形成对应的高程-面积关系，然后转化得到零维区域调蓄的水位容积曲线。

4.根据权利要求1所述的城市群排水过程模拟方法，其特征在于：步骤(3)中还包括排水流向设计，对排水管道的排布数据进行优化，在所述的收集城市群排水管道的排布数据之后进行，优化过程为：对管道首末节点进行编号，将具有相同连接点的管段按相同路名进行合并，合并处设置管道断面。

5.根据权利要求1所述的城市群排水过程模拟方法，其特征在于：所述步骤(5)包括以下过程：通过雨水井汇入周边管道或河网耦合求解，将水位-流量关系转变为流量边界条件；求解管道或河道的首末节点水位，即可求得管道或河道内部任一断面的水位；再以质量守恒原理为依据建立节点水位方程，最终将水位边界和流量边界带入节点水量平衡方程，求解矩阵方程就可以得出节点水位，进一步求得河道或管道各断面水力要素。

6.根据权利要求1所述的城市群排水过程模拟方法，其特征在于：该方法中所述雨水井的规格采用国家标准的雨水口篦子。