[发明专利]一种城市内涝风险快速评估方法及系统

权利要求书

1.一种城市内涝风险快速评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.对于目标区域，根据DEM识别潜在的内涝发生位置，划定每一个内涝发生位置的汇水范围，并构成相应的小流域；

S2.计算每个所述小流域的属性，包括其汇水面积A、平均坡度S、积水体积V；其中：

S21.所述小流域的汇水面积A、平均坡度S计算：所述小流域的汇水面积A为该小流域对应洼地的自身面积与其汇水范围面积之和；平均坡度S采用洼地汇水范围内栅格的平均坡度值；

S22.所述小流域的积水体积V计算：积水体积V为洼地达到危险积水深度所需的水量；先设定积水深度，得到该积水深度对应的水面高程H，统计洼地低于水面高程H的栅格共有m个，且对应的高差为h_i(i＝1,2,...,m)；设定DEM的栅格大小为d；则积水体积V为：

S3.设定降雨情景，根据水量平衡模型，考虑包括排水系统设计标准、土壤渗透和蒸散发的影响，计算在地表形成积水的内涝雨量R_i；其中：

S31.计算降雨量R：

设定一个或多个降雨情景，对于每个降雨情景，执行以下计算：

式中q为设定暴雨强度，t为设定降雨历时，P为设定重现期；其中A₁，C，b，n根据统计方法进行确定；计算得到该降雨情景暴雨强度q后，乘以降雨历时即得到其降雨量：R＝q×t；

S32.计算产流雨量R_f：

当目标区域具备实测的蒸散发量和土壤渗透能力数据时：利用已有的不透水面成果，或者采用监督分类方法从高分遥感影像或航空正射影像中提取不透水面的空间分布，并结合渗透模型计算通过土壤的下渗量；降雨量R扣除实测的蒸散发量和计算下渗量后即得到洼地小流域的产流雨量R_f；

当目标区域不具备实测的蒸散发量和土壤渗透能力数据时：根据洼地流域的土地利用现状确定不同土地利用类型的面积比例，再使用预设的径流系数推荐值，采用面积加权平均的方式计算每个洼地小流域的综合径流系数；降雨量R乘以综合径流系数即得到洼地小流域的产流雨量R_f；

S33.计算管道排水P：管道排水P根据目标区域的城市排水系统的设计资料确定或采用水力模型对目标区域的实际管道排水能力进行校核或根据目标区域的实际降雨事件对应的内涝情况进行经验性的反推；

S34.计算内涝雨量R_i：R_i＝R_f-P，内涝雨量为产流雨量R_f与管道排水P之差；内涝雨量R_i值应为正值，若为非正值则说明无内涝发生；

S4.以所述小流域为单元，以内涝发生快慢作为衡量标准，计算目标区域的内涝风险Risk：Risk＝ln_i×A×S^1//)。

2.根据权利要求1所述的城市内涝风险快速评估方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：

S11.洼地识别：对原始DEM进行填洼，计算填洼后DEM与原始DEM的差值DEM；在所述差值DEM中进行搜索，一组空间上相邻的非零值栅格即为一个洼地；所述空间相邻基于八邻域定义；

S12.阈值分析：对于识别得到的所有洼地，按面积从小到大排序，确定预设的面积阈值；

S13.洼地填充：对于所述面积小于面积阈值的洼地，用填洼后DEM的高程值表示，仅保留面积大于或等于面积阈值的目标洼地；

S14.流域搜索：对于每个目标洼地，采用种子填充算法搜索确定其汇水范围，所述汇水范围与洼地自身构成一个小流域。

3.根据权利要求2所述的城市内涝风险快速评估方法，其特征在于，所述步骤S12中，所述面积阈值的大小设置应为：使得所保留的面积大于或等于面积阈值的目标洼地，占识别得到的所有洼地总面积中的比例不小于80％。

4.根据权利要求2所述的城市内涝风险快速评估方法，其特征在于，步骤S14中所述的采用种子填充算法搜索确定其汇水范围具体为：

以洼地的栅格为种子，按八邻域进行搜索：对于一个种子，将其邻域中高程不小于种子的非洼地栅格标记为汇水栅格，并加入种子集合；不断执行此操作，直至找不到新的汇水栅格；得到的种子集合即为该洼地的汇水范围。