CN114462335A - 一种面向海绵城市的流体动力学系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种面向海绵城市的流体动力学系统与方法，其中，一种面向海绵城市的流体动力学方法，包括如下步骤：构建城市风险定量分析指标体系，城市风险定量分析指标体系包括局部内涝综合指标和整体内涝综合指标；选取各区域污水排水点做为海绵城市污水管网监测点；通过海绵城市污水管网监测点获取排水流量监测数据，识别出排放过程形态参数；构建雨洪排水分析流体动力学模型：模拟城市降雨径流和污染物的运动过程：包括地表径流和排水管网中水流。本发明通过构建城市风险定量分析指标体系，结合雨洪排水分析流体动力学模型计算海绵城市区域内涝情况，有效的实现城市区域风险评价，便于风险防范。

Description

一种面向海绵城市的流体动力学系统与方法
技术领域
本发明涉及风险评价技术领域，尤其涉及一种面向海绵城市的流体动力学系统与方法。
背景技术
海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的"弹性"，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用。海绵城市建设应遵循生态优先等原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护。在海绵城市建设过程中，应统筹自然降水、地表水和地下水的系统性，协调给水、排水等水循环利用各环节，并考虑其复杂性和长期性。
一般城市的长时间积水内涝会影响城市交通、城市设施和居民正常生活，因此，海绵城市内涝风险评价尤为重要。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种面向海绵城市的流体动力学系统与方法。
本发明提出的一种面向海绵城市的流体动力学方法，包括如下步骤：
S1构建城市风险定量分析指标体系，城市风险定量分析指标体系包括局部内涝综合指标和整体内涝综合指标；
S11根据降雨和管路排水特点，一般道路或小区积水深度大于某一预设值时，定义为内涝；
S12构建整体内涝综合指标：基于建立的局部内涝综合指标体系，建立整体内涝指标，对整体内涝指标进行筛选与优化，将指标内容按照类型耦合框架；
S2选取各区域污水排水点做为海绵城市污水管网监测点；
S3通过海绵城市污水管网监测点获取排水流量监测数据，识别出排放过程形态参数；
S4构建雨洪排水分析流体动力学模型：模拟城市降雨径流和污染物的运动过程：包括地表径流和排水管网中水流，且对雨洪排水分析流体动力学模型的参数进行识别；
S5根据城市风险定量分析指标体系，获取数据并对正向指标和逆向指标标准化后，结合雨洪排水分析流体动力学模型，通过对风险指数进行加权求和得出城市风险综合指数；
S6根据城市风险综合指数，对各区域的风险进行评级。
优选的，所述步骤S12整体内涝指标采用局部内涝程度相对于子汇水区面积的加权平均值和变异系数表示，变异系数描述设计排水条件下内涝局部点之间的内涝局部差异程度，变异系数越大，局部内涝越严重。
优选的，所述步骤S4构建雨洪排水分析流体动力学模型还需参考地质条件对降雨产流的影响、地质条件对储蓄雨水的影响、地质条件对排水的影响。
优选的，所述步骤S12在框架的指标体系中，将环境造成的污染作为压力，环境的现状作为状态，城市的社会状况作为影响，城市的措施作为相应，按照此矩阵耦合，指标优化。
优选的，所述步骤S2依据污水荷载空间分布，反演污水主干管各段的流量变化，并获取所有导致主干管流量变化超过30％的支管处作为备选点，获取城市典型的污水出水口处作为备选点，从备选点中找出水力特征、安全特征、通讯条件符合预设条件的建立监测点。
优选的，所述步骤S5获取的数据进行处理分类，并通过分布式存储库进行存储。
优选的，所述步骤S6对各区域的风险进行评级包括重大风险区、较大风险区、一般风险区和低风险区四类不同的区域。
一种面向海绵城市的流体动力学系统，包括体系构建模块、监测点选取模块、数据获取模块、模型构建模块、风险分析模块和评级模块，所述体系构建模块、监测点选取模块、数据获取模块、模型构建模块、风险分析模块和评级模块依次连接。
本发明中，所述一种面向海绵城市的流体动力学系统与方法，通过构建城市风险定量分析指标体系，结合雨洪排水分析流体动力学模型计算海绵城市区域内涝情况，有效的实现城市区域风险评价，便于风险防范。
附图说明
图1为本发明提出的一种面向海绵城市的流体动力学方法的流程图；
图2为本发明提出的一种面向海绵城市的流体动力学系统的框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-2，一种面向海绵城市的流体动力学方法，包括如下步骤：
S1构建城市风险定量分析指标体系，城市风险定量分析指标体系包括局部内涝综合指标和整体内涝综合指标；
S11根据降雨和管路排水特点，一般道路或小区积水深度大于某一预设值时，定义为内涝；
S12构建整体内涝综合指标：基于建立的局部内涝综合指标体系，建立整体内涝指标，对整体内涝指标进行筛选与优化，将指标内容按照类型耦合框架；
S2选取各区域污水排水点做为海绵城市污水管网监测点；
S3通过海绵城市污水管网监测点获取排水流量监测数据，识别出排放过程形态参数；
S4构建雨洪排水分析流体动力学模型：模拟城市降雨径流和污染物的运动过程：包括地表径流和排水管网中水流，且对雨洪排水分析流体动力学模型的参数进行识别；
S5根据城市风险定量分析指标体系，获取数据并对正向指标和逆向指标标准化后，结合雨洪排水分析流体动力学模型，通过对风险指数进行加权求和得出城市风险综合指数；
S6根据城市风险综合指数，对各区域的风险进行评级。
本发明中，步骤S12整体内涝指标采用局部内涝程度相对于子汇水区面积的加权平均值和变异系数表示，变异系数描述设计排水条件下内涝局部点之间的内涝局部差异程度，变异系数越大，局部内涝越严重。
本发明中，步骤S4构建雨洪排水分析流体动力学模型还需参考地质条件对降雨产流的影响、地质条件对储蓄雨水的影响、地质条件对排水的影响。
本发明中，步骤S12在框架的指标体系中，将环境造成的污染作为压力，环境的现状作为状态，城市的社会状况作为影响，城市的措施作为相应，按照此矩阵耦合，指标优化。
本发明中，步骤S2依据污水荷载空间分布，反演污水主干管各段的流量变化，并获取所有导致主干管流量变化超过30％的支管处作为备选点，获取城市典型的污水出水口处作为备选点，从备选点中找出水力特征、安全特征、通讯条件符合预设条件的建立监测点。
本发明中，步骤S5获取的数据进行处理分类，并通过分布式存储库进行存储。
本发明中，步骤S6对各区域的风险进行评级包括重大风险区、较大风险区、一般风险区和低风险区四类不同的区域。
一种面向海绵城市的流体动力学系统，包括体系构建模块、监测点选取模块、数据获取模块、模型构建模块、风险分析模块和评级模块，体系构建模块、监测点选取模块、数据获取模块、模型构建模块、风险分析模块和评级模块依次连接。
本发明：构建城市风险定量分析指标体系，城市风险定量分析指标体系包括局部内涝综合指标和整体内涝综合指标；根据降雨和管路排水特点，一般道路或小区积水深度大于某一预设值时，定义为内涝；构建整体内涝综合指标：基于建立的局部内涝综合指标体系，建立整体内涝指标，对整体内涝指标进行筛选与优化，将指标内容按照类型耦合框架；选取各区域污水排水点做为海绵城市污水管网监测点；通过海绵城市污水管网监测点获取排水流量监测数据，识别出排放过程形态参数；构建雨洪排水分析流体动力学模型：模拟城市降雨径流和污染物的运动过程：包括地表径流和排水管网中水流，且对雨洪排水分析流体动力学模型的参数进行识别；根据城市风险定量分析指标体系，获取数据并对正向指标和逆向指标标准化后，结合雨洪排水分析流体动力学模型，通过对风险指数进行加权求和得出城市风险综合指数；根据城市风险综合指数，对各区域的风险进行评级。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种面向海绵城市的流体动力学方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1构建城市风险定量分析指标体系，城市风险定量分析指标体系包括局部内涝综合指标和整体内涝综合指标；
S11根据降雨和管路排水特点，一般道路或小区积水深度大于某一预设值时，定义为内涝；
S12构建整体内涝综合指标：基于建立的局部内涝综合指标体系，建立整体内涝指标，对整体内涝指标进行筛选与优化，将指标内容按照类型耦合框架；
S2选取各区域污水排水点做为海绵城市污水管网监测点；
S3通过海绵城市污水管网监测点获取排水流量监测数据，识别出排放过程形态参数；
S4构建雨洪排水分析流体动力学模型：模拟城市降雨径流和污染物的运动过程：包括地表径流和排水管网中水流，且对雨洪排水分析流体动力学模型的参数进行识别；
S5根据城市风险定量分析指标体系，获取数据并对正向指标和逆向指标标准化后，结合雨洪排水分析流体动力学模型，通过对风险指数进行加权求和得出城市风险综合指数；
S6根据城市风险综合指数，对各区域的风险进行评级。
2.根据权利要求1所述的一种面向海绵城市的流体动力学方法，其特征在于，所述步骤S12整体内涝指标采用局部内涝程度相对于子汇水区面积的加权平均值和变异系数表示，变异系数描述设计排水条件下内涝局部点之间的内涝局部差异程度，变异系数越大，局部内涝越严重。
3.根据权利要求1所述的一种面向海绵城市的流体动力学方法，其特征在于，所述步骤S4构建雨洪排水分析流体动力学模型还需参考地质条件对降雨产流的影响、地质条件对储蓄雨水的影响、地质条件对排水的影响。
4.根据权利要求1所述的一种面向海绵城市的流体动力学方法，其特征在于，所述步骤S12在框架的指标体系中，将环境造成的污染作为压力，环境的现状作为状态，城市的社会状况作为影响，城市的措施作为相应，按照此矩阵耦合，指标优化。
5.根据权利要求1所述的一种面向海绵城市的流体动力学方法，其特征在于，所述步骤S2依据污水荷载空间分布，反演污水主干管各段的流量变化，并获取所有导致主干管流量变化超过30％的支管处作为备选点，获取城市典型的污水出水口处作为备选点，从备选点中找出水力特征、安全特征、通讯条件符合预设条件的建立监测点。
6.根据权利要求1所述的一种面向海绵城市的流体动力学方法，其特征在于，所述步骤S5获取的数据进行处理分类，并通过分布式存储库进行存储。
7.根据权利要求1所述的一种面向海绵城市的流体动力学方法，其特征在于，所述步骤S6对各区域的风险进行评级包括重大风险区、较大风险区、一般风险区和低风险区四类不同的区域。
8.一种面向海绵城市的流体动力学系统，其特征在于，包括体系构建模块、监测点选取模块、数据获取模块、模型构建模块、风险分析模块和评级模块，所述体系构建模块、监测点选取模块、数据获取模块、模型构建模块、风险分析模块和评级模块依次连接。
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