CN113887053A - 一种面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法及系统，其中方法包括获取排水设施数据，还包括以下步骤：确定评估范围和评估样本；确定排水设施资料评估指标；确定评估真值；雨水市政排水资料完整度评估；雨水市政排水资料准确度评估；对样本逐一进行质量评估，得到第i个评估样本的雨水市政排水资料质量评估值Z_i；根据各评估样本的汇水区面积权重，计算排水资料质量综合评估值Z；根据综合评估值把所述雨水市政排水资料进行分类，并根据分类结果采用不同的排水模式对城市排水进行模拟。

Description

一种面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法及系统

技术领域

本发明涉及市政工程的技术领域，特别是一种面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法及系统。

背景技术

我国关于市政排水管网设计有专门的设计规范，然而由于部分城市管网设施的修建早于规范，部分管网淤积没有得到有效处理，还有些市政排水管网设施在后期有新建改造工程或受到人为破坏，排水设施资料管理难度大，水务或市政部门掌握的市政管网资料与实际情况仍存在诸多不相符情况，如断头管渠多，雨篦子、雨水检查井、排水口、排水泵站、排水分区等数据缺失或位置不合理等。掌握雨水市政排水资料质量实际情况，对城市排水计算方法选取、城市排水计算精度提升具有重要意义。

亚太建设科技信息研究院、中国建筑设计研究院、中国土木工程学会主办的《给水排水》2018年增刊公开了谷俊鹏等发表的《城市排水管网运营综合评估方法的探讨》，论文采用定性与定量相结合的层次分析法(AHP)，分别从硬件、软件、易涝区/积水点、内窥/ 检测、智慧排水、社会影响共6个方面开展评估，其中硬件指标15项，软件指标22项，易涝区/积水点4项，内窥/检测6项，智慧排水8项，社会影响5项。该方法指标体系较为全面，然而主要为运营单位掌握排水管网的运行状态服务，各项指标选取也主要从管理角度出发，无法为城市排水模拟方法选取提供决策依据。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提出的一种面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法及系统，针对单一样本提出了雨水市政排水资料质量评估方法，针对多样本提出雨水市政排水资料质量综合评估方法，综合计算各样本质量评估值权重，得到最终的质量综合评估值。

本发明的第一目的是提供一种面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法，包括获取排水设施数据，还包括以下步骤：

步骤1：确定评估范围和评估样本；

步骤2：确定排水设施资料评估指标；

步骤3：确定评估真值；

步骤4：雨水市政排水资料完整度评估；

步骤5：雨水市政排水资料准确度评估；

步骤6：对样本逐一进行质量评估，得到所有评估样本的雨水市政排水资料质量评估值Z_i；

步骤7：根据各评估样本的汇水区面积权重，计算排水资料质量综合评估值Z；

步骤8：根据所述排水资料质量综合评估值把所述雨水市政排水资料进行分类，并根据分类结果采用不同的排水模式对城市排水进行模拟。

优选的是，所述步骤1包括确定排水设施资料评估范围，结合排水计算方法原理和排水设施资料特点选取m个汇水区域作为评估样本。

在上述任一方案中优选的是，所述步骤2包括根据排水计算采用的方法原理，确定评估对象为市政排水设施中的雨篦子、雨水检查井、排水管/渠、排水口、排水泵站和雨水排水分区中至少一种，其中排水管/渠为必选评估对象。

在上述任一方案中优选的是，所述步骤3包括获取评估样本区域内雨篦子、雨水检查井、排水管/渠、排水口、排水泵站和雨水排水分区的实际数量和特征值作为评估真值。

在上述任一方案中优选的是，所述步骤4包括对样本逐一进行评估，得到第i个评估样本的雨篦子资料完整度P_ri、第i个评估样本的雨水检查井资料完整度P_wi、第i个评估样本的排水口资料完整度P_oi、第i个评估样本的排水管/渠资料完整度P_pi、第i个评估样本的雨水排水泵站资料完整度P_bi和第i个评估样本的雨水排水分区资料完整度P_ai中至少一种，计算得到第i个评估样本的雨水市政排水资料完整度P_i。

在上述任一方案中优选的是，所述雨水市政排水资料完整度P_i的计算公式为 P_i＝a×P_ri+b×P_wi+c×P_oi+d×P_pi+e×P_bi+f×P_ai，其中，a、b、c、d、e和f分别为雨篦子资料完整度、雨水检查井资料完整度、排水口资料完整度、雨水排水管/渠资料完整度、雨水排水泵站资料完整度和雨水排水分区资料完整度指标的权重系数，a+b+c+d+e+f＝1。

在上述任一方案中优选的是，所述步骤5包括在对选取评估样本的雨水市政排水资料综合分析基础上，逐一对其属性信息匹配度Q_ai和空间关系合理度Q_si进行评估，计算第i 个评估样本的雨水市政排水资料准确度Q_i的计算公式为Q_i＝g×Q_ai+h×Q_si，其中，g和h分别为雨水市政排水资料属性信息的准确度和雨水市政排水资料空间信息的准确度指标的权重系数，g+h＝1。

在上述任一方案中优选的是，所述雨水市政排水资料质量评估值Z_i的计算公式为， Z_i＝P_i×Q_i。

在上述任一方案中优选的是，所述综合评估值包括雨篦子资料完整度综合评估值P_r、雨水检查井资料完整度综合评估值P_w、排水口资料完整度综合评估值P_o、排水管/渠资料完整度综合评估值P_p、排水泵站资料完整度综合评估值P_b、雨水排水分区资料完整度评估值P_a、雨水市政排水资料完整度综合评估值P、属性信息匹配度综合评估值Q_a、空间关系合理度综合评估值Q_s、准确度综合评估值Q和质量综合评估值Z中至少一种，计算公式为：

在上述任一方案中优选的是，所述雨水市政排水资料完整度分为良好、一般和差三类。

在上述任一方案中优选的是，当满足以下条件时，所述雨水市政排水资料完整度为良好，采用“地表-管网-河道”物理机制排水模式对城市排水进行模拟：

1)所述雨篦子资料完整度综合评估值P_r、所述雨水检查井资料完整度综合评估值P_w、所述排水口资料完整度综合评估值P_o、所述排水管/渠资料完整度综合评估值P_p和所述排水泵站资料完整度综合评估值P_b不低于0.8；

2)所述质量综合评估值Z的取值范围为0.7-1。

在上述任一方案中优选的是，当满足以下条件时，所述雨水市政排水资料完整度为一般，采用“地表-管网-河道”概化机制排水模式对城市排水进行模拟：

1)所述雨篦子资料完整度综合评估值P_r低于0.5；

2)所述雨水检查井资料完整度综合评估值P_w和所述排水管/渠资料完整度综合评估值 P_p不低于0.8；

3)所述质量综合评估值Z的取值范围为0.4-0.7。

在上述任一方案中优选的是，当满足以下条件时，所述雨水市政排水资料完整度为差，采用“地表-河道”概化机制排水模式对城市排水进行模拟：

1)所述雨篦子资料完整度综合评估值P_r、所述雨水检查井资料完整度综合评估值P_w和所述排水管/渠资料完整度综合评估值P_p低于0.5；

2)所述排水口资料完整度综合评估值P_o和所述雨水排水分区资料完整度综合评估值 P_a不低于0.8。

在上述任一方案中优选的是，所述“地表-管网-河道”物理机制排水模式是指针对地表排水计算采用基于水篦子水量交换物理机制地表排水模拟方法，管网系统通过雨水口与地面连接，实现水量交换的双向耦合，当地表水位高于雨水口水位时，地表积水通过雨水口进入管网，入流过程采用堰流或孔流方式计算；当地表水位低于雨水口内部水位时，管网内水流通过雨水口反灌至地面，地表积水通过雨水口进入管网，随着雨水口处地表积水和管网内水面的变化，地面积水进入雨水口的方式一般可以划分为三种：地面积水较浅时，地表积水以堰流方式进入雨水口；随着水深增加雨水口上方全部被积水覆盖，入流方式变为孔口出流；当雨水口下方被水流充满后，则为有压流。

在上述任一方案中优选的是，所述“地表-管网-河道”概化机制排水模式是指针对每个检查井汇水区内地表网格，通过设置检查井排水能力，把地表积水直接概化排入地下管网的计算方法，如地表积水在检查井排水能力范围内，则通过检查井直接排入地下管网；否则，汇水区内超出检查井排水能力的积水留在地面，参与地表坡面汇流。

基于检查井汇水区的“地表-管网”排水概化模式计算步骤主要包括：

1)确定排水关系，根据地表网格所属的雨篦子/检查井汇水区，设置其排水对象为相应的雨篦子/检查井；

2)设置概化排水能力，结合市政排水设计标准以及地表积水、河道水位流量的实测资料进行校核。

在上述任一方案中优选的是，所述“地表-河道”概化机制排水模式针对每个排水口汇水区内地表计算区域，通过设置汇水区内管网的排水能力，把地表积水直接概化排入河道。如果地表积水在设定的排水能力范围内，则通过管网排水口直接进入河道；否则，汇水区内超出排水能力的积水留在地面，参与地面的坡面汇流。

在上述任一方案中优选的是，地表产汇流计算采用水文水动力模拟模型，通常把地表计算区域概化为若干网格或汇水区，以网格或汇水区为计算单位，采用初损后损法、SCS 模型等经验方法计算降雨产流；再以网格为计算单元，利用水动力方法计算地表坡面汇流。

在上述任一方案中优选的是，地表坡面汇流通常采用二维圣维南方程组计算水流坡面运动，根据模型采用的简化或完全方程组的形式，水动力学模型可以分为运动波、扩散波、简单惯性波、动力波等四大类，其中，二维圣维南方程组的扩散波公式的连续方程与动量方程如下：

其中，H为水深，t为时间，x、y为平面坐标系，M与N分别为x和y方向的垂向平均单宽流量，q为连续方程中源汇项，式中表示有效降雨强度，Z为水位，u和v分别为x 与y方向的平均流速分量，n为曼宁糙率系数，g为重力加速度。

在上述任一方案中优选的是，河道一维水力学模型基于描述具有自由表面的浅水非恒定流的圣维南方程组研制而成，其基本控制方程为：

连续方程：

动量方程：

其中，A为河道过水面积，Q为断面流量，p为侧向来流，p_u为侧向来流在河道方向的流速，X为沿水流方向的水平坐标，Y为河道水位，α为动量修正系数，S_f为摩阻坡降。

在上述任一方案中优选的是，通过求解一维圣维南方程组构建管网水流计算模型，结合Preissmann虚拟窄缝法与圣维南方程组，建立对管网自由表面水流和有压水流精确计算的地下管网汇流模型，修改后的基于虚拟窄缝法的一维圣维南方程组公式为：

其中，B为有压流时虚拟窄缝的宽度。

本发明的第二目的是提供一种面向管网水流计算的市政排水资料质量评估系统，包括用于获取排水设施数据的数据获取模块，还包括以下模块：

评估参数确定模块：用于确定评估范围和评估样本，还用于确定排水设施资料评估指标和评估真值；

评估模块：用于进行雨水市政排水资料完整度评估、雨水市政排水资料准确度评估；

所述评估模块还用于对样本逐一进行质量评估，得到第i个评估样本的雨水市政排水资料质量评估值Z_i；

所述评估模块还用于根据各评估样本的汇水区面积权重，计算排水资料质量综合评估值Z；

分类模块：用于根据所述排水资料质量综合评估值把所述雨水市政排水资料进行分类，并根据分类结果采用不同的排水模式对城市排水进行模拟；

所述系统按照如权利要求1的方法面向管网水流计算的市政排水资料质量评估。

优选的是，所述评估参数确定模块用于确定排水设施资料评估范围，结合排水计算方法原理和排水设施资料特点选取m个汇水区域作为评估样本。

在上述任一方案中优选的是，所述评估参数确定模块还用于根据排水计算采用的方法原理，确定评估对象为市政排水设施中的雨篦子、雨水检查井、排水管/渠、排水口、排水泵站和雨水排水分区中至少一种，其中排水管/渠为必选评估对象。

在上述任一方案中优选的是，所述评估参数确定模块还用于获取评估样本区域内雨篦子、雨水检查井、排水管/渠、排水口、排水泵站和雨水排水分区的实际数量和特征值作为评估真值。

在上述任一方案中优选的是，所述评估模块用于对样本逐一进行评估，得到第i个评估样本的雨篦子资料完整度P_ri、第i个评估样本的雨水检查井资料完整度P_wi、第i个评估样本的排水口资料完整度P_oi、第i个评估样本的排水管/渠资料完整度P_pi、第i个评估样本的雨水排水泵站资料完整度P_bi和第i个评估样本的雨水排水分区资料完整度P_ai中至少一种，计算得到第i个评估样本的雨水市政排水资料完整度P_i。

在上述任一方案中优选的是，所述雨水市政排水资料完整度P_i的计算公式为

P_i＝a×P_ri+b×P_wi+c×P_oi+d×P_pi+e×P_bi+f×P_ai，其中，a、b、c、d、e和f分别为雨篦子资料完整度、雨水检查井资料完整度、排水口资料完整度、雨水排水管/渠资料完整度、雨水排水泵站资料完整度和雨水排水分区资料完整度指标的权重系数，a+b+c+d+e+f＝1。

在上述任一方案中优选的是，所述评估模块还用于在对选取评估样本的雨水市政排水资料综合分析基础上，逐一对其属性信息匹配度Q_ai和空间关系合理度Q_si进行评估，计算第i个评估样本的雨水市政排水资料准确度Q_i的计算公式为Q_i＝g×Q_ai+h×Q_si，其中，g和h分别为雨水市政排水资料属性信息的准确度和雨水市政排水资料空间信息的准确度指标的权重系数，g+h＝1。

在上述任一方案中优选的是，所述雨水市政排水资料质量评估值Z_i的计算公式为， Z_i＝P_i×Q_i。

在上述任一方案中优选的是，所述综合评估值包括雨篦子资料完整度综合评估值P_r、雨水检查井资料完整度综合评估值P_w、排水口资料完整度综合评估值P_o、排水管/渠资料完整度综合评估值P_p、排水泵站资料完整度综合评估值P_b、雨水排水分区资料完整度评估值P_a、雨水市政排水资料完整度综合评估值P、属性信息匹配度综合评估值Q_a、空间关系合理度综合评估值Q_s、准确度综合评估值Q和质量综合评估值Z中至少一种，计算公式为：

在上述任一方案中优选的是，所述雨水市政排水资料完整度分为良好、一般和差三类。

在上述任一方案中优选的是，当满足以下条件时，所述雨水市政排水资料完整度为良好，采用“地表-管网-河道”物理机制排水模式对城市排水进行模拟：

1)所述雨篦子资料完整度综合评估值P_r、所述雨水检查井资料完整度综合评估值P_w、所述排水口资料完整度综合评估值P_o、所述排水管/渠资料完整度综合评估值P_p和所述排水泵站资料完整度综合评估值P_b不低于0.8；

2)所述质量综合评估值Z的取值范围为0.7-1。

在上述任一方案中优选的是，当满足以下条件时，所述雨水市政排水资料完整度为一般，采用“地表-管网-河道”概化机制排水模式对城市排水进行模拟：

1)所述雨篦子资料完整度综合评估值P_r低于0.5；

2)所述雨水检查井资料完整度综合评估值P_w和所述排水管/渠资料完整度综合评估值 P_p不低于0.8；

3)所述质量综合评估值Z的取值范围为0.4-0.7。

在上述任一方案中优选的是，当满足以下条件时，所述雨水市政排水资料完整度为差，采用“地表-河道”概化机制排水模式对城市排水进行模拟：

1)所述雨篦子资料完整度综合评估值P_r、所述雨水检查井资料完整度综合评估值P_w和所述排水管/渠资料完整度综合评估值P_p低于0.5；

2)所述排水口资料完整度综合评估值P_o和所述雨水排水分区资料完整度综合评估值 P_a不低于0.8。

在上述任一方案中优选的是，所述“地表-管网-河道”物理机制排水模式是指针对地表排水计算采用基于水篦子水量交换物理机制地表排水模拟方法，管网系统通过雨水口与地面连接，实现水量交换的双向耦合，当地表水位高于雨水口水位时，地表积水通过雨水口进入管网，入流过程采用堰流或孔流方式计算；当地表水位低于雨水口内部水位时，管网内水流通过雨水口反灌至地面，地表积水通过雨水口进入管网，随着雨水口处地表积水和管网内水面的变化，地面积水进入雨水口的方式一般可以划分为三种：地面积水较浅时，地表积水以堰流方式进入雨水口；随着水深增加雨水口上方全部被积水覆盖，入流方式变为孔口出流；当雨水口下方被水流充满后，则为有压流。

在上述任一方案中优选的是，所述“地表-管网-河道”概化机制排水模式是指针对每个检查井汇水区内地表网格，通过设置检查井排水能力，把地表积水直接概化排入地下管网的计算方法，如地表积水在检查井排水能力范围内，则通过检查井直接排入地下管网；否则，汇水区内超出检查井排水能力的积水留在地面，参与地表坡面汇流。

基于检查井汇水区的“地表-管网”排水概化模式计算步骤主要包括：

1)确定排水关系，根据地表网格所属的雨篦子/检查井汇水区，设置其排水对象为相应的雨篦子/检查井；

2)设置概化排水能力，结合市政排水设计标准以及地表积水、河道水位流量的实测资料进行校核。

在上述任一方案中优选的是，所述“地表-河道”概化机制排水模式针对每个排水口汇水区内地表计算区域，通过设置汇水区内管网的排水能力，把地表积水直接概化排入河道。如果地表积水在设定的排水能力范围内，则通过管网排水口直接进入河道；否则，汇水区内超出排水能力的积水留在地面，参与地面的坡面汇流。

在上述任一方案中优选的是，地表产汇流计算采用水文水动力模拟模型，通常把地表计算区域概化为若干网格或汇水区，以网格或汇水区为计算单位，采用初损后损法、SCS 模型等经验方法计算降雨产流；再以网格为计算单元，利用水动力方法计算地表坡面汇流。

在上述任一方案中优选的是，地表坡面汇流通常采用二维圣维南方程组计算水流坡面运动，根据模型采用的简化或完全方程组的形式，水动力学模型可以分为运动波、扩散波、简单惯性波、动力波等四大类，其中，二维圣维南方程组的扩散波公式的连续方程与动量方程如下：

其中，H为水深，t为时间，x、y为平面坐标系，M与N分别为x和y方向的垂向平均单宽流量，q为连续方程中源汇项，式中表示有效降雨强度，Z为水位，u和v分别为x 与y方向的平均流速分量，n为曼宁糙率系数，g为重力加速度。

在上述任一方案中优选的是，河道一维水力学模型基于描述具有自由表面的浅水非恒定流的圣维南方程组研制而成，其基本控制方程为：

连续方程：

动量方程：

其中，A为河道过水面积，Q为断面流量，p为侧向来流，p_u为侧向来流在河道方向的流速，X为沿水流方向的水平坐标，Y为河道水位，α为动量修正系数，S_f为摩阻坡降。

在上述任一方案中优选的是，通过求解一维圣维南方程组构建管网水流计算模型，结合Preissmann虚拟窄缝法与圣维南方程组，建立对管网自由表面水流和有压水流精确计算的地下管网汇流模型，修改后的基于虚拟窄缝法的一维圣维南方程组公式为：

其中，B为有压流时虚拟窄缝的宽度。

本发明结合影响管网系统排水的关键因素，提出了一种面向管网水流计算的排水资料质量评估方法及系统，评估结果将作为城市排水模拟方法选取的重要依据。

附图说明

图1为按照本发明的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法的一优选实施例的流程图。

图2为按照本发明的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估系统的一优选实施例的模块图。

图3为按照本发明的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法的一优选实施例的雨水市政排水设施资料综合评估图。

图4为按照本发明的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法的一优选实施例的雨水口与地表模型耦合示意图。

图5为按照本发明的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法的一优选实施例的基于雨篦子/检查井汇水区的“地表-管网”排水概化模式示意图。

图6为按照本发明的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法的一优选实施例的基于管网排水口汇水区的地表排水概化模式示意图。

图7为按照本发明的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法的一优选实施例的片区一雨水排水设施的数据资料与实际情况分布图。

图8为按照本发明的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法的一优选实施例的片区二雨水排水设施的数据资料与实际情况分布图。

图9为按照本发明的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法的一优选实施例的具有物理意义地表网格模型示意图。

图10为按照本发明的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法的一优选实施例的建模范围内地类分布示意图。

图11为按照本发明的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法的一优选实施例的管网模型示意图。

图12为按照本发明的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法的一优选实施例的部分泵站模型结构示意图。

图13为按照本发明的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法的一优选实施例的降雨过程数据示意图。

图14为按照本发明的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法的一优选实施例的地表最大积水深度空间分布计算结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例一

如图1、2所示，执行步骤100，数据获取模块200获取排水设施数据。

执行步骤110，评估参数确定模块210确定评估范围和评估样本。确定排水设施资料评估范围，结合排水计算方法原理和排水设施资料特点选取m个汇水区域作为评估样本。

执行步骤120，评估参数确定模块210确定排水设施资料评估指标。根据排水计算采用的方法原理，确定评估对象为市政排水设施中的雨篦子、雨水检查井、排水管/渠、排水口、排水泵站和雨水排水分区中至少一种，其中排水管/渠为必选评估对象。

执行步骤130，评估参数确定模块210确定评估真值。获取评估样本区域内雨篦子、雨水检查井、排水管/渠、排水口、排水泵站和雨水排水分区的实际数量和特征值作为评估真值。

执行步骤140，评估模块220进行雨水市政排水资料完整度评估。对样本逐一进行评估，得到第i个评估样本的雨篦子资料完整度P_ri、第i个评估样本的雨水检查井资料完整度P_wi、第i个评估样本的排水口资料完整度P_oi、第i个评估样本的排水管/渠资料完整度P_pi、第i个评估样本的雨水排水泵站资料完整度P_bi和第i个评估样本的雨水排水分区资料完整度P_ai中至少一种，计算得到第i个评估样本的雨水市政排水资料完整度P_i。所述雨水市政排水资料完整度P_i的计算公式为

P_i＝a×P_ri+b×P_wi+c×P_oi+d×P_pi+e×P_bi+f×P_ai，其中，a、b、c、d、e和f分别为雨篦子资料完整度、雨水检查井资料完整度、排水口资料完整度、雨水排水管/渠资料完整度、雨水排水泵站资料完整度和雨水排水分区资料完整度指标的权重系数，a+b+c+d+e+f＝1。

执行步骤150，评估模块220进行雨水市政排水资料准确度评估。在对选取评估样本的雨水市政排水资料综合分析基础上，逐一对其属性信息匹配度Q_ai和空间关系合理度Q_si进行评估，计算第i个评估样本的雨水市政排水资料准确度Q_i的计算公式为Q_i＝g×Q_ai+h×Q_si，其中，g和h分别为雨水市政排水资料属性信息的准确度和雨水市政排水资料空间信息的准确度指标的权重系数，g+h＝1。

执行步骤160，评估模块220进行对样本逐一进行质量评估，到第i个评估样本的雨水市政排水资料质量评估值Z_i。所述雨水市政排水资料质量评估值Z_i的计算公式为，Z_i＝P_i×Q_i。

执行步骤170，评估模块220根据各评估样本的汇水区面积权重，计算综合评估值。所述综合评估值包括雨篦子资料完整度综合评估值P_r、雨水检查井资料完整度综合评估值P_w、排水口资料完整度综合评估值P_o、排水管/渠资料完整度综合评估值P_p、排水泵站资料完整度综合评估值P_b、雨水排水分区资料完整度评估值P_a、雨水市政排水资料完整度综合评估值P、属性信息匹配度综合评估值Q_a、空间关系合理度综合评估值Q_s、准确度综合评估值Q和质量综合评估值Z中至少一种，计算公式为：

执行步骤180，分类模块230根据所述排水资料质量综合评估值Z把所述雨水市政排水资料进行分类，并根据分类结果采用不同的排水模式对城市排水进行模拟。所述雨水市政排水资料完整度分为良好、一般和差三类。

1、当满足以下条件时，所述雨水市政排水资料完整度为良好，采用“地表-管网-河道”物理机制排水模式对城市排水进行模拟：

1)所述雨篦子资料完整度综合评估值P_r、所述雨水检查井资料完整度综合评估值P_w、所述排水口资料完整度综合评估值P_o、所述排水管/渠资料完整度综合评估值P_p和所述排水泵站资料完整度综合评估值P_b不低于0.8；

2)所述质量综合评估值Z的取值范围为0.7-1。

所述“地表-管网-河道”物理机制排水模式是指针对地表排水计算采用基于水篦子水量交换物理机制地表排水模拟方法，管网系统通过雨水口与地面连接，实现水量交换的双向耦合，当地表水位高于雨水口水位时，地表积水通过雨水口进入管网，入流过程采用堰流或孔流方式计算；当地表水位低于雨水口内部水位时，管网内水流通过雨水口反灌至地面，地表积水通过雨水口进入管网，随着雨水口处地表积水和管网内水面的变化，地面积水进入雨水口的方式一般可以划分为三种：地面积水较浅时，地表积水以堰流方式进入雨水口；随着水深增加雨水口上方全部被积水覆盖，入流方式变为孔口出流；当雨水口下方被水流充满后，则为有压流。

2、当满足以下条件时，所述雨水市政排水资料完整度为一般，采用“地表-管网-河道”概化机制排水模式对城市排水进行模拟：

1)所述雨篦子资料完整度综合评估值P_r低于0.5；

2)所述雨水检查井资料完整度综合评估值P_w和所述排水管/渠资料完整度综合评估值 P_p不低于0.8；

3)所述质量综合评估值Z的取值范围为0.4-0.7。

所述“地表-管网-河道”概化机制排水模式是指针对每个检查井汇水区内地表网格，通过设置检查井排水能力，把地表积水直接概化排入地下管网的计算方法，如地表积水在检查井排水能力范围内，则通过检查井直接排入地下管网；否则，汇水区内超出检查井排水能力的积水留在地面，参与地表坡面汇流。

3、当满足以下条件时，所述雨水市政排水资料完整度为差，采用“地表-河道”概化机制排水模式对城市排水进行模拟：

1)所述雨篦子资料完整度综合评估值P_r、所述雨水检查井资料完整度综合评估值P_w和所述排水管/渠资料完整度综合评估值P_p低于0.5；

2)所述排水口资料完整度综合评估值P_o和所述雨水排水分区资料完整度综合评估值P_a不低于0.8。

基于检查井汇水区的“地表-管网”排水概化模式计算步骤主要包括：

1)确定排水关系，根据地表网格所属的雨篦子/检查井汇水区，设置其排水对象为相应的雨篦子/检查井；

2)设置概化排水能力，结合市政排水设计标准以及地表积水、河道水位流量的实测资料进行校核。

所述“地表-河道”概化机制排水模式针对每个排水口汇水区内地表计算区域，通过设置汇水区内管网的排水能力，把地表积水直接概化排入河道。如果地表积水在设定的排水能力范围内，则通过管网排水口直接进入河道；否则，汇水区内超出排水能力的积水留在地面，参与地面的坡面汇流。

地表产汇流计算采用水文水动力模拟模型，通常把地表计算区域概化为若干网格或汇水区，以网格或汇水区为计算单位，采用初损后损法、SCS模型等经验方法计算降雨产流；再以网格为计算单元，利用水动力方法计算地表坡面汇流。

地表坡面汇流通常采用二维圣维南方程组计算水流坡面运动，根据模型采用的简化或完全方程组的形式，水动力学模型可以分为运动波、扩散波、简单惯性波、动力波等四大类，其中，二维圣维南方程组的扩散波公式的连续方程与动量方程如下：

其中，H为水深，t为时间，x、y为平面坐标系，M与N分别为x和y方向的垂向平均单宽流量，q为连续方程中源汇项，式中表示有效降雨强度，Z为水位，u和v分别为x 与y方向的平均流速分量，n为曼宁糙率系数，g为重力加速度。

河道一维水力学模型基于描述具有自由表面的浅水非恒定流的圣维南方程组研制而成，其基本控制方程为：

连续方程：

动量方程：

其中，A为河道过水面积，Q为断面流量，p为侧向来流，p_u为侧向来流在河道方向的流速，X为沿水流方向的水平坐标，Y为河道水位，α为动量修正系数，S_f为摩阻坡降。

通过求解一维圣维南方程组构建管网水流计算模型，结合Preissmann虚拟窄缝法与圣维南方程组，建立对管网自由表面水流和有压水流精确计算的地下管网汇流模型，修改后的基于虚拟窄缝法的一维圣维南方程组公式为：

其中，B为有压流时虚拟窄缝的宽度。

实施例二

本实施例提出了一种雨水市政排水资料质量评估方法。

结合雨水市政管网资料完整度和准确度两项指标，针对单一评估样本，提出雨水市政排水资料质量评估方法。雨水市政排水资料质量评估值(Z_i)计算公式如下：

Z_i＝P_i×Q_i (式1)

式中：Z_i为第i个评估样本的雨水市政排水资料质量评估值；P_i为第i个评估样本的雨水市政排水资料完整度评估值；Q_i为第i个评估样本的雨水市政排水资料准确度评估值；i为第 i个评估样本。

雨水市政排水资料质量评估值(Z_i)取值范围为0-1，数值越大表明数据资料与实际情况吻合度越高，该方法适用于包括雨篦子、雨水检查井、排水管(渠)、排放口、排水泵站、雨水排水分区等在内的复杂条件下雨水市政排水资料质量评估。

1、雨水市政排水资料完整程度评估方法

雨水市政排水系统一般包括雨篦子、雨水检查井、排水管(渠)、排放口、排水泵站等，本发明以雨水排水管网现场勘查情况或其他可靠数据为真值，对收集的雨水市政排水管网数据完整程度展开评估。雨水市政排水资料完整度(P_i)评估包括雨篦子资料完整度(P_ri)、雨水检查井资料完整度(P_wi)、排水口资料完整度(P_oi)、雨水排水管(渠)资料完整度(P_pi)、雨水排水泵站资料完整度(P_bi)、雨水排水分区资料完整度(P_ai)等六个方面。

(1)雨篦子资料完整度评估：完整度用评估区域内位置、尺寸与实际情况一致雨篦子的数量所占雨篦子实际数量的比例来表示。

(2)雨水检查井资料完整度评估：由于地下雨水检查井尺寸信息不易测量，完整度用评估区域内位置与实际情况一致雨水检查井数据的数量所占实际雨水检查井数量的比例来表示。

(3)排水口资料完整度评估：完整度用评估区域内与实际位置、尺寸一致排水口数据的数量所占实际排水口数量的比例来表示。

(4)雨水排水管(渠)资料完整度评估：完整度用评估片区内与实际情况一致的雨水排水管(渠)长度所占实际雨水排水管(渠)长度的比例来表示。由于排水干管是管网排水的“骨干”，如果排水干管完整度好，则雨水排水管(渠)资料完整度评估值应不低于50％；否则评估值应不高于50％。

(5)雨水排水泵站资料完整度评估：完整度用评估区域内服务范围、抽排能力等参数与实际情况一致排水泵站数据的数量所占实际排水泵站数量的比例来表示。

(6)雨水排水分区资料完整度评估：完整度用评估区域内所有排水口汇水区占排水管网覆盖区域的面积比例来表示。

雨水排水管网资料完整度评估计算公式如下：

P_i＝a×P_ri+b×P_wi+c×P_oi+d×P_pi+e×P_bi+f×P_ai (式2)

a+b+c+d+e+f＝1 (式3)

式中：P_i为第i个评估样本的雨水市政排水资料完整度；P_ri为第i个评估样本的雨篦子资料完整度；P_wi为第i个评估样本的雨水检查井资料完整度；P_oi为第i个评估样本的排水口资料完整度；P_pi为第i个评估样本的雨水排水管(渠)资料完整度；P_bi为第i个评估样本的雨水排水泵站资料完整度；P_ai为第i个评估样本的雨水排水分区资料完整度；i为第i 个评估样本。a、b、c、d、e为雨篦子资料完整度、雨水检查井资料完整度、排水口资料完整度、雨水排水管(渠)资料完整度、雨水排水泵站资料完整度、雨水排水分区资料完整度等指标的权重系数。

说明：根据管网排水计算方法原理，可选择其中任意1-6个要素作为雨水市政排水资料完整度(P_i)评估指标构成，未被选为评估指标的，其权重系数设为0。其中，雨水排水管(渠)资料完整度(P_pi)为必选指标。

2、雨水市政排水资料准确性评估方法

雨水市政排水资料准确性指雨水市政排水资料各类数据之间、数据内部不同信息的匹配合理度，资料的准确性评估是对用于排水计算的市政排水资料自身的综合评估，评估内容包括其属性信息匹配度和空间关系合理度两方面。

属性信息匹配表现为雨水市政排水资料遵循雨水检查井底高程不高于相连管(渠)的底高程、雨水检查井顶高程不低于相连管(渠)顶高程的最大值、雨水检查井低高程不高于相连管(渠)底高程的最小值、雨水检查井直径不小于相连管(渠)的最大尺寸(直径、宽或高)、下游排水管(渠)行洪截面面积不低于上游等原则。雨水市政排水资料属性信息匹配度(Q_ai)为满足属性信息匹配原则的管段长度占被评估数据管段总长度的比例。

空间信息合理表现为雨水市政排水资料遵循排水管(渠)连通且有出水口、无环形管 (渠)等、排水泵站是否与排水管网相连、雨水排水分区空间分布合理原则。其中，排水管(渠)连通且有出水口指排水管(渠)之间应该相互连通，无断头管(渠)，最终通过排水口与河道或水体相连；无环形管指没有不合理、自闭合环形相连的排水管(渠)；雨水排水分区空间分布合理指雨水排水分区与排水管网的连通性相符。雨水市政排水资料空间关系合理度(Q_si)为满足空间关系合理原则的管段长度占被评估数据管段总长度的比例。

雨水市政排水资料准确度的计算公式如下：

Q_i＝g×Q_ai+h×Q_si (式4)

g+h＝1 (式5)

式中：Q_i为第i个评估样本的雨水市政排水资料准确度；Q_ai为第i个评估样本的雨水市政排水资料属性信息匹配度；Q_si为第i个评估样本的雨水市政排水资料空间关系合理度。 g、h为雨水市政排水资料属性信息的准确度、雨水市政排水资料空间信息的准确度指标的权重系数。

3、雨水市政排水资料质量综合评估方法

在雨水市政排水资料质量评估方法基础上，结合实际应用，针对多样本提出雨水市政排水资料综合评估方法。对于m个样本综合评估时，假定各评估样本的汇水区面积权重(W_i)，雨篦子资料完整度综合评估值(P_r)的计算方法见(式6)，雨水检查井资料完整度综合评估值(P_w)的计算方法见(式7)，排水口资料完整度综合评估值(P_o)的计算方法见(式 8)，排水管(渠)资料完整度综合评估值(P_p)的计算方法见(式9)，排水泵站资料完整度综合评估值(P_b)的计算方法见(式10)，雨水排水分区资料完整度评估值(P_a)的计算方法见(式11)，雨水市政排水资料完整度综合评估值(P)的计算方法见(式12)，属性信息匹配度综合评估值(Q_a)的计算方法见(式13)，空间关系合理度综合评估值(Q_s) 的计算方法见(式14)，准确度综合评估值(Q)的计算方法见(式15)，质量综合评估值 (Z)的计算方法见(式16)。Z值的范围为0-1，0表示建模数据质量与实际情况完全不吻合，1表示建模数据质量与实际情况完全吻合。所有样本面积权重之和为1，如(式17) 所示。

4、雨水市政排水资料综合评估技术流程

如图3所示，雨水市政排水设施资料质量综合评估步骤如下：

(1)排水设施数据收集与整理。收集、整理用以排水计算的雨篦子、雨水检查井、排水管(渠)、排水口等雨水排水设施数据。

(2)确定评估范围和评估样本。确定排水设施资料评估范围，结合排水计算方法原理和排水设施资料特点选取m个汇水区域作为评估样本。

(3)确定排水设施资料评估指标。根据排水计算采用的方法原理，确定评估对象为市政排水设施中的雨篦子、雨水检查井、排水口、排水管(渠)、排水泵站、雨水排水分区中的一种或多种组合，其中排水管(渠)为必选评估指标；

(4)确定评估真值。通过现场勘查、走访等方式，获取评估样本区域内雨篦子、雨水检查井、排水口、排水管(渠)、排水泵站、雨水排水分区的数量和特征值作为评估真值。

(5)雨水市政排水资料完整度评估。对样本逐一进行评估，得到雨篦子资料完整度(P_ri)、雨水检查井资料完整度(P_wi)、排水口资料完整度(P_oi)、排水管(渠)资料完整度(P_pi)、雨水排水泵站资料完整度(P_bi)、雨水排水分区资料完整度(P_ai)，依据(式2) 计算得到第i个评估样本的雨水市政排水资料完整度(P_i)；

(6)雨水市政排水资料准确度评估。在对选取评估样本的雨水市政排水资料综合分析基础上，逐一对其属性信息匹配度(Q_ai)和空间关系合理度(Q_si)进行评估，依据(式4)计算第i个评估样本的雨水市政排水资料准确度(Q_i)；

(7)依据公式(式1)对样本逐一进行质量评估，得到第i个评估样本的雨水市政排水资料质量评估值(Z_i)；

(8)根据各评估样本的汇水区面积权重(W_i)，依据(式6)计算雨篦子资料完整度综合评估值(P_r)，依据(式7)计算雨水检查井资料完整度综合评估值(P_w)，依据(式8) 计算排水口资料完整度综合评估值(P_o)，依据(式9)计算排水管(渠)资料完整度综合评估值(P_p)，依据(式10)计算雨水排水泵站资料完整度综合评估值(P_b)；依据(式11) 计算雨水排水分区资料完整度评估值(P_a)；依据(式12)计算雨水市政排水资料完整度综合评估值(P)，依据(式13)计算属性信息匹配度综合评估值(Q_a)，依据(式14)计算空间关系合理度综合评估值(Q_s)，依据(式15)计算准确度综合评估值(Q)，依据(式 16)计算质量综合评估值(Z)。

针对排水管网的现有评估的方法中，几乎全部忽略了雨水排水泵站对于排水系统总体质量的影响，当计算区域存在雨水排水泵站时，就会带来潜在误差，从而影响评估的结果。

4、面向城市排水计算的管网数据质量标准

城市暴雨洪涝过程一般包括降水产流、地表坡面汇流、河网汇流、管网汇流等过程。降雨产流形成的净雨一部分流通过雨篦子进入地下排水管(渠)系统，一部分通过地面漫流汇入河道或湖库，剩余部分存留在地表低洼区域形成涝水。在对城市洪涝模拟技术和下垫面资料现状分析基础上，根据模型组成及地表排水计算方法，把城市排水的模拟方法分为“地表—管网—河道”物理机制排水模式、“地表—管网—河道”概化排水模式、“地表—河道”概化排水模式三类(如表1所示)。其中，采用“地表-管网-河道”物理机制排水模式计算管网排水时，对雨水市政排水资料要求较高，需要雨篦子、雨水检查井、排水管 (渠)、雨水排水口等排水资料信息；采用“地表-管网-河道”概化排水模式计算管网排水时，需要雨水检查井、排水管(渠)、排水口等资料；采用“地表-河道”概化排水模式，需要入河排水口、雨水排水分区位置信息。

表1城市地表排水模拟方法

在雨水市政排水资料质量综合评估方法基础上，结合各评估对象对排水计算的影响程度，根据质量综合评估值(Z)把用于排水计算的雨水市政排水资料分为良好、一般、差三类。经过试算，发明认为：

(1)当雨篦子、雨水检查井、排水管(渠)、排水口、排水泵站资料较齐全(完整程度评估值一般均不低于0.8)，且管网质量综合评估值参考范围为0.7-1时，城市排水的模拟方法采取“地表-管网-河道”物理机制排水模式可以取得较好计算精度；

(2)当雨篦子资料不完整(完整程度评估值低于0.5)，但雨水检查井和排水管(渠)资料较齐全(其完整程度评估值一般均不低于0.8)，且管网质量综合评估值参考范围为0.4-0.7时，城市排水的模拟方法采取“地表-管网-河道”概化排水模式可以取得较好计算精度；

(3)当雨篦子、雨水检查井、排水管(渠)资料均较差(完整程度评估值低于0.5)，但入河排水口、雨水排水分区资料较齐全(完整程度评估值一般均不低于0.8)，城市排水的模拟方法采取“地表-河道”概化排水模式可以取得较好计算精度。

5、城市地表排水模拟方法

如上所示，本专利提及的三种城市地表排水模拟方法在地表产汇流模拟、河道水流计算采用相同计算方法，针对城市排水中的“管网排水”采用不同的模拟方法。

5.1“地表-管网-河道”物理机制排水模式

5.1.1地表产汇流计算原理

地表产汇流计算采用水文水动力模拟模型，通常把地表计算区域概化为若干网格(规则网格或不规则网格)或汇水区，以网格或汇水区为计算单位，采用初损后损法、SCS模型等经验方法计算降雨产流；再以网格为计算单元，利用水动力方法计算地表坡面汇流。地表坡面汇流通常采用二维圣维南方程组计算水流坡面运动。根据模型采用的简化或完全方程组的形式，水动力学模型可以分为运动波、扩散波、简单惯性波、动力波等四大类。

其中，二维圣维南方程组的扩散波公式的连续方程与动量方程如下：

式中：H为水深；t为时间；x、y为平面坐标系；与N分别为x和y方向的垂向平均单宽流量；q为连续方程中源汇项，式中表示有效降雨强度；Z为水位；u和v分别为x与y方向的平均流速分量；n为曼宁糙率系数；g为重力加速度。

二维圣维南方程组的数值离散常用方法包括有限元法、有限差分法、有限体积法等。

5.1.2河道水流计算原理

河道一维水力学模型基于描述具有自由表面的浅水非恒定流的圣维南方程组研制而成，其基本控制方程为：

连续方程：

动量方程：

式中：A为河道过水面积；Q为断面流量；p为侧向来流；p_u为侧向来流在河道方向的流速；t为时间；X为沿水流方向的水平坐标；Y为河道水位；α为动量修正系数；g为重力加速度；S_f为摩阻坡降，可由曼宁公式求解。

5.1.3管网水流计算原理

通过求解一维圣维南方程组构建管网水流计算模型，计算原理同“河道水流计算”。随着管网中水量变化，水流在管网运动会出现明渠流和满管流两种不同流态，明渠流即无压流，满管流即有压流。为解决计算中这两种流态交替的平滑过渡，模型采用Preissmann窄缝技术处理，把有压水流中水头等同于无压流的水位。结合Preissmann虚拟窄缝法与圣维南方程组，建立对管网自由表面水流和有压水流精确计算的地下管网汇流模型。基于虚拟窄缝法的一维圣维南方程组公式(式21)改为下式：

式中：B为有压流时，虚拟窄缝的宽度(m)。

5.1.4地表排水模拟原理

“地表-管网-河道”物理机制排水模式指，针对地表排水计算采用基于雨篦子水量交换物理机制地表排水模拟方法，管网系统通过雨水口与地面连接，实现水量交换的双向耦合。当地表水位高于雨水口水位时，地表积水通过雨水口进入管网，入流过程采用堰流或孔流方式计算。当地表水位低于雨水口内部水位时，管网内水流通过雨水口反灌至地面，如图4所示。地表积水通过雨水口进入管网，随着雨水口处地表积水和管网内水面的变化，地面积水进入雨水口的方式一般可以划分为三种：地面积水较浅时，地表积水以堰流方式进入雨水口；随着水深增加雨水口上方全部被积水覆盖，入流方式变为孔口出流；当雨水口下方被水流充满后，则为有压流。

5.2“地表-管网-河道”概化排水模式

“地表-管网-河道”概化排水模式中地表产汇流、河道水流、管网水流的计算原理同“‘地表-管网-河道’物理机制排水模式”，针对城市排水中的“管网排水”采用基于检查井汇水区的“地表-管网-河道”概化排水模拟方法。该方法如下所述：

基于检查井汇水区的“地表-管网”排水概化模式如图5所示，计算步骤主要包括：1) 确定排水关系，根据地表计算区域所属的雨篦子/检查井汇水区，设置其排水对象为相应的雨篦子/检查井。2)设置概化排水能力，结合市政排水设计标准以及地表积水、河道水位流量的实测资料进行校核。

5.3“地表-河道”概化排水模式

“地表-河道”概化排水模式无管网模型，地表产汇流、河道水流的计算原理同“‘地表-管网-河道’物理机制排水模式”，针对城市排水中的“管网排水”采用基于排水口汇水区的“地表-河道”概化排水模拟方法。该方法如下所述：

基于管网排水口汇水区的“地表-河道”排水概化模式。针对每个排水口汇水区内地表计算区域，通过设置排水口汇水区内管网的排水能力，把地表积水直接概化排入河道。如果地表积水在设定的排水能力范围内，则通过管网排水口直接进入河道；否则，汇水区内超出排水能力的积水留在地面，参与地面的坡面汇流。基于管网排水口汇水区的“地表- 河道”排水概化模式如图6所示。

实施例三

1、排水管网资料评估

本实施例以深圳市罗湖小区为例，选出排入深圳河和罗雨干渠各1个排水口汇水区作为评估对象，分别命名为片区一、片区二，以经过现场调查和相关业务主管部门核实后的雨水排水设施资料为实际情况，评估收集的罗湖小区管网的数据资料质量。

片区一位于深圳火车站东侧，管网排水口在深圳河右岸汇入河道，面积0.128km²。片区一雨水排水设施的数据资料与实际情况的空间分布信息如图7所示。片区二位于罗雨干渠下端北侧，片区内排水管网从右岸汇入罗雨干渠，面积0.128km²。片区二雨水排水设施的数据资料与实际情况的空间分布信息如图8所示。

首先，确定评估指标为雨篦子、雨水检查井、排水管(渠)、排水口4类。再对两个排水分区内实际情况雨篦子数量、雨水检查井数量、排水口数量以及排水管(渠)长度进行了统计。然后，对两个排水分区内与实际情况一致的雨篦子数量、雨水检查井数量、排水口数据数量以及排水管(渠)长度进行了统计。最后，本文分析了数据资料自身的属性信息和空间关系的匹配合理性，针对没有属性信息匹配问题的管段长度、没有空间关系问题的管段长度进行了统计。两个片区的雨水排水设施的数据资料与实际情况统计信息如表2 所示。

表2两个片区的雨水排水设施的数据资料与实际情况统计表

在对两个评估样本的雨水排水设施数据资料与实际情况统计基础，按照上述方法，首先，对每个片区的P_ri、P_wi、P_oi、P_pi、P_bi和P_ai分别评估，权重系数a、b、c、d、e和f 分别取0.2、0.2、0.1、0.5、0、0，计算得到P_i。再针对每个片区评估其Q_ai、Q_si，权重系数f、g分别取0.5、0.5，计算得到Q_i。然后，计算每个样本的质量评估值(Z_i)。最后，根据各评估样本的汇水区面积权重(W_i)，计算得到P_r、P_w、P_o、P_p、P、Q_a、Q_s、Q和Z。深圳市罗湖小区雨水市政排数资料综合评估结果信息如表3所示，总体质量评估值为0.91。

表3市政管网资料质量综合评估结果表

2地表排水模型构建

评估显示，评估样本区域的雨篦子、雨水检查井、排水管(渠)、排水口资料的完整程度评估值高于0.9，管网质量综合评估值为0.91，采取第一种排水计算方法构建该区域的城市洪涝模型。

2.1地表产汇流模型构建

根据前文提出的地表产汇流模型精细化构建方法，在充分考虑下垫面信息(包括道路边界和中线、铁路边界、小区边界、水体边界、河道堤防、桥涵、重点保护对象、三级以上医院等)基础上，控制边长在5-20米剖分地表网格，结合地形、影像、街景资料，构建了具有实物含义的地表地形模型，如图9所示。

利用空间分辨率约0.3m的谷歌影像，解译获取研究范围内的居住用地、商务政务用地、铁路设施用地、绿地、林地、公路和水体等地类的空间分布信息，如图10所示，借助地类数据对地表模型的产汇流参数进行赋值。

2.2管网汇流模型构建

在对研究区排水设施数据分析、复核、修订、标准化等处理基础上，根据管网数据之间的属性和拓扑关系规则，推求、完善缺失属性信息，修订错误的拓扑关系。再考虑管网数据与河道一维模型、地表模型的数据间协调问题，进一步修订管网数据。最后，构建了地下管网汇流模型，如图11所示。其中，火车站1#泵站与文锦渡泵站模型结构如图12所示。

2.3模型耦合

模型耦合包括管网模型通过雨篦子、雨水检查井、地表排水口与地表二维模型实现物理机制耦合，雨篦子、雨水检查井、地表排水口与对应地表网格建立耦合关系。

3模型计算

2018年8月29日至30日，深圳连续两日出现了大暴雨，局地特大暴雨。利用构建的罗湖小区排水模型对该场暴雨进行模拟。

3.1计算条件

本文采用深圳河流域深圳境内27个气象测站的“2018.8.29特大暴雨”5分钟历时降雨资料，其中罗湖气象站2018年8月28日0点至30日24点的降雨过程数据如图13所示。

3.2计算结果

地表最大积水深度空间分布计算结果如图14所示，计算结果显示，积水主要集中在下凹桥区、低洼社区等易积水区域。

为了更好地理解本发明，以上结合本发明的具体实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本发明技术方案的范围。本说明书中每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

Claims (10)

1.一种面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法，包括获取排水设施数据，其特征在于，还包括以下步骤：

步骤1：确定评估范围和评估样本；

步骤2：确定排水设施资料评估指标；

步骤3：确定评估真值；

步骤4：雨水市政排水资料完整度评估；

步骤5：雨水市政排水资料准确度评估；

步骤6：对样本逐一进行质量评估，得到所有评估样本的雨水市政排水资料质量评估值Z_i；

步骤7：根据各评估样本的汇水区面积权重，计算排水资料质量综合评估值Z；

步骤8：根据所述排水资料质量综合评估值把所述雨水市政排水资料进行分类，并根据分类结果采用不同的排水模式对城市排水进行模拟。

2.如权利要求1所述的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法，其特征在于，所述步骤1包括确定排水设施资料评估范围，结合排水计算方法原理和排水设施资料特点选取m个汇水区域作为评估样本。

3.如权利要求2所述的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法，其特征在于，所述步骤2包括根据排水计算采用的方法原理，确定评估对象为市政排水设施中的雨篦子、雨水检查井、排水管/渠、排水口、排水泵站和雨水排水分区中至少一种，其中排水管/渠为必选评估对象。

4.如权利要求1所述的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法，其特征在于，所述步骤3包括获取评估样本区域内雨篦子、雨水检查井、排水管/渠、排水口、排水泵站和雨水排水分区的实际数量和特征值作为评估真值。

5.如权利要求1所述的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法，其特征在于，所述步骤4包括对样本逐一进行评估，得到第i个评估样本的雨篦子资料完整度P_ri、第i个评估样本的雨水检查井资料完整度P_wi、第i个评估样本的排水口资料完整度P_oi、第i个评估样本的排水管/渠资料完整度P_pi、第i个评估样本的雨水排水泵站资料完整度P_bi和第i个评估样本的雨水排水分区资料完整度P_ai中至少一种，计算得到第i个评估样本的雨水市政排水资料完整度P_i。

6.如权利要求5所述的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法，其特征在于，所述雨水市政排水资料完整度P_i的计算公式为P_i＝a×P_ri+b×P_wi+c×P_oi+d×P_pi+e×P_bii+f×P_ai，其中，a、b、c、d、e和f分别为雨篦子资料完整度、雨水检查井资料完整度、排水口资料完整度、雨水排水管/渠资料完整度、雨水排水泵站资料完整度和雨水排水分区资料完整度指标的权重系数，a+b+c+d+e+f＝1。

7.如权利要求6所述的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法，其特征在于，所述步骤5包括在对选取评估样本的雨水市政排水资料综合分析基础上，逐一对其属性信息匹配度Q_ai和空间关系合理度Q_si进行评估，计算第i个评估样本的雨水市政排水资料准确度Q_i的计算公式为Q_i＝g×Q_ai+h×Q_si，其中，g和h分别为雨水市政排水资料属性信息的准确度和雨水市政排水资料空间信息的准确度指标的权重系数，g+h＝1。

8.如权利要求7所述的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法，其特征在于，所述雨水市政排水资料质量评估值Z_i的计算公式为，Z_i＝P_i×Q_i。

9.如权利要求8所述的面向管网水流计算的市政排水资料质量评估方法，其特征在于，所述综合评估值包括雨篦子资料完整度综合评估值P_r、雨水检查井资料完整度综合评估值P_w、排水口资料完整度综合评估值P_o、排水管/渠资料完整度综合评估值P_p、排水泵站资料完整度综合评估值P_b、雨水排水分区资料完整度评估值P_a、雨水市政排水资料完整度综合评估值P、属性信息匹配度综合评估值Q_a、空间关系合理度综合评估值Q_s、准确度综合评估值Q和质量综合评估值Z中至少一种，计算公式为：

其中，W_i为第i个样本的汇水区面积权重。

10.一种面向管网水流计算的市政排水资料质量评估系统，包括用于获取排水设施数据的数据获取模块，其特征在于，还包括以下模块：

评估参数确定模块：用于确定评估范围和评估样本，还用于确定排水设施资料评估指标和评估真值；

评估模块：用于进行雨水市政排水资料完整度评估、雨水市政排水资料准确度评估；

所述评估模块还用于对样本逐一进行质量评估，得到所有评估样本的雨水市政排水资料质量评估值Z_i；

所述评估模块还用于根据各评估样本的汇水区面积权重，计算排水资料质量综合评估值Z；

分类模块：用于根据所述排水资料质量综合评估值把所述雨水市政排水资料进行分类，并根据分类结果采用不同的排水模式对城市排水进行模拟；

所述系统按照如权利要求1的方法面向管网水流计算的市政排水资料质量评估。

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