CN115017665A - 用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及城市建设技术，揭露了一种用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法，包括：按照流域特征将城市流域自上游到下游进行分段，得到城市河段集；按照次序逐个从城市河段集中选取一段河段作为目标河段，获取目标河段的区间产流量；对目标河段进行河段改造，并对河段改造后的目标河段进行水文分析；计算出目标河段的允许入河流量，判断允许入河流量是否大于或等于区间产流量；当允许入河流量大于或等于区间产流量时，对目标河段进行排水改造以及达标检验，当允许入河流量小于区间产流量时，对目标河段进行地面蓄洪改造以及达标检验。本发明还提出一种用于城市暴雨洪涝防御的模拟装置、设备以及存储介质。本发明可以提高城市暴雨洪涝防御模拟的灵活度。

Description

用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及城市建设技术领域，尤其涉及一种用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着社会现代化的加剧，越来越多的地区开始进行城镇化建设，水利设施建设作为城镇化建设的一环，在城镇化建设中占有重要地位，为了辅助城镇水利设施的建设，确保城市能够抵御暴雨洪涝的威胁，需要对城市暴雨洪涝防御体系进行模拟，从而根据模拟数据对城市进行防洪改造。
现有的城市暴雨洪涝防御模拟技术多为基于固定模板流程的洪涝防御模拟，例如，根据城市暴雨强度公式以及历史洪涝记录选定重点洪涝区域，在重点洪涝区域进行防洪设施的扩充模拟，实际应用中，基于固定模板流程的洪涝防御模拟可能导致洪涝防御模拟方式过于单一，不能做到针对不同区域制定不同的防洪方案，从而导致进行城市暴雨洪涝防御模拟时的灵活度较低。
发明内容
本发明提供一种用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法、装置、设备及存储介质，其主要目的在于解决进行城市暴雨洪涝防御模拟时的灵活度较低的问题。
为实现上述目的，本发明提供的一种用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法，包括：
按照流域特征将城市流域自上游到下游进行分段，得到城市河段集；
按照次序逐个从所述城市河段集中选取一段河段作为目标河段，获取所述目标河段的区间产流量；
对所述目标河段进行河段改造模拟，并对河段改造模拟后的所述目标河段进行水文分析，得到所述目标河段的规划洪峰流量、规划过流量、规划蓄洪量以及规划网管排洪量；
根据所述规划过流量与所述规划洪峰流量计算出所述目标河段的允许入河流量，并判断所述允许入河流量是否大于或等于所述区间产流量；
当所述允许入河流量大于或等于所述区间产流量时，对所述目标河段进行排水改造模拟，并根据所述排水改造模拟的结果更新所述规划网管排洪量；
根据更新后的所述规划网管排洪量、所述规划蓄洪量以及所述区间产流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行排水改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验；
当所述允许入河流量小于所述区间产流量时，对所述目标河段进行地面蓄洪改造模拟，并根据所述地面蓄洪改造模拟的结果更新所述规划蓄洪量；
根据更新后的所述规划蓄洪量、所述区间产流量、所述规划网管排洪量以及所述允许入河流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行地面蓄洪改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验；
根据通过达标检验后的排水改造模拟数据生成暴雨洪涝防御方案。
可选地，所述获取所述目标河段的区间产流量，包括：
获取所述目标河段对应的地域区间的历史水文数据；
从所述历史水文数据中提取出流域参数、历史降雨量、流域面积以及雨期蒸散发量；
根据所述流域参数生成所述目标河段的蓄水容量曲线；
根据所述蓄水容量曲线、所述历史降雨量、所述流域面积以及所述雨期蒸散发量计算出所述目标河段的区间产流量。
可选地，所述对所述目标河段进行河段改造模拟，包括：
对所述目标河段进行扩宽开卡以及清淤疏浚的改造模拟；
利用拓宽开卡以及清淤疏浚的产生物对所述目标河段进行堤防加高的改造模拟；
在所述目标河段内流速较快的区域中模拟增设排涝泵站。
可选地，所述对河段改造模拟后的所述目标河段进行水文分析，得到所述目标河段的规划洪峰流量、规划过流量、规划蓄洪量以及规划网管排洪量，包括：
对河段改造模拟后的所述目标河段进行水文分析，得到所述目标河段的规划水文数据；
从所述规划水文数据中提取出最大流量与流域汇流时间，根据所述最大流量与所述流域汇流时间计算出所述规划洪峰流量；
从所述规划水文数据中提取出河段过水面积、河段水力半径以及河段流速系数，根据所述河段过水面积、所述河段水力半径以及所述河段流速系数计算出所述规划过流量；
从所述规划水文数据中提取出所述目标河段所在区域的高程值，根据所述高程值计算出所述规划蓄洪量；
从所述规划水文数据中提取出网管过水面积、网管水力半径以及网管流速系数，根据所述网管过水面积、所述网管水力半径以及所述网管流速系数计算出所述规划网管排洪量。
可选地，所述根据更新后的所述规划网管排洪量、所述规划蓄洪量以及所述区间产流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行排水改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验，包括：
判断所述规划网管排洪量加上所述规划蓄洪量的总流量是否大于或等于所述区间产流量；
当所述总流量小于所述区间产流量时，返回所述对所述目标河段进行排水改造模拟的步骤；
当所述总流量大于或等于所述区间产流量时，判断所述目标河段通过达标检验。
可选地，所述对所述目标河段进行地面蓄洪改造模拟，包括：
对所述目标河段所在区域的坑塘进行疏浚连通改造模拟；
对所述目标河段所在区域的湿地与绿色花园进行扩充与保护改造模拟；
在所述目标河段所在区域的湖泊与蓄水库附近模拟增设蓄水泵站。
可选地，所述根据更新后的所述规划蓄洪量、所述区间产流量、所述规划网管排洪量以及所述允许入河流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行地面蓄洪改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验，包括：
选取所述规划网管排洪量以及所述允许入河流量之间的最小值作为最小流量，并利用所述区间产流量减去所述最小流量得到最大地面流量；
判断所述规划蓄洪量是否大于或等于所述最大地面流量；
当所述规划蓄洪量小于所述最大地面流量时，返回所述对所述目标河段进行地面蓄洪改造模拟的步骤；
当所述规划蓄洪量大于或等于所述最大地面流量时，判断所述目标河段通过达标检验。
为了解决上述问题，本发明还提供一种用于城市暴雨洪涝防御的模拟装置，所述装置包括：
流域分段模块，用于按照流域特征将城市流域自上游到下游进行分段，得到城市河段集；按照次序逐个从所述城市河段集中选取一段河段作为目标河段，获取所述目标河段的区间产流量；
河段改造模块，用于对所述目标河段进行河段改造模拟，并对河段改造模拟后的所述目标河段进行水文分析，得到所述目标河段的规划洪峰流量、规划过流量、规划蓄洪量以及规划网管排洪量；
过涝判断模块，用于根据所述规划过流量与所述规划洪峰流量计算出所述目标河段的允许入河流量，并判断所述允许入河流量是否大于或等于所述区间产流量；
排水改造模块，用于当所述允许入河流量大于或等于所述区间产流量时，对所述目标河段进行排水改造模拟，并根据所述排水改造模拟的结果更新所述规划网管排洪量；根据更新后的所述规划网管排洪量、所述规划蓄洪量以及所述区间产流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行排水改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验；
蓄洪改造模块，用于当所述允许入河流量小于所述区间产流量时，对所述目标河段进行地面蓄洪改造模拟，并根据所述地面蓄洪改造模拟的结果更新所述规划蓄洪量；根据更新后的所述规划蓄洪量、所述区间产流量、所述规划网管排洪量以及所述允许入河流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行地面蓄洪改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验；
方案生成模块，用于根据通过达标检验后的排水改造模拟数据生成暴雨洪涝防御方案。
为了解决上述问题，本发明还提供一种设备，所述设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述所述的用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法。
为了解决上述问题，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有至少一个计算机程序，所述至少一个计算机程序被设备中的处理器执行以实现上述所述的用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法。
本发明实施例通过流域特征将城市流域自上游到下游进行分段，得到城市河段集，能够方便的对流域进行分段分析规划，提高了每段流域洪涝防御规划布局的准确性与适用性，也提升了城市流域整体洪涝防御规划布局的灵活性；通过对所述目标河段进行河段改造模拟，能够提升河段地区的排洪能力，增强河道的抗洪能力，通过判断所述允许入河流量是否大于或等于所述区间产流量，能够辅助规划人员判断所述目标河段能否消纳所在区间的全部汇流，进而根据判断的结果采取不同的规划方法，达到因地制宜的目的，通过采用从上游到下游，先河道后地面，由表及里的流域多维共治体系，能够在面对超标准暴雨时，相较传统防御体系具有更强的韧性，通过利用通过达标检验后的排水改造模拟数据生成暴雨洪涝防御方案，可以提升城市暴雨洪涝防御模拟的准确性，保证城市暴雨洪涝防御模拟的灵活度。因此本发明提出的用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法、装置、设备及存储介质，可以解决进行城市暴雨洪涝防御模拟时的灵活度较低的问题。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的获取区间产流量的流程示意图；
图3为本发明一实施例提供的进行河段改造模拟的流程示意图；
图4为本发明一实施例提供的用于城市暴雨洪涝防御的模拟装置的功能模块图；
图5为本发明一实施例提供的实现所述用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法的设备的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本申请实施例提供一种用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法。所述用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法的执行主体包括但不限于服务端、终端等能够被配置为执行本申请实施例提供的该方法的设备中的至少一种。换言之，所述用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法可以由安装在终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行，所述软件可以是区块链平台。所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群、云端服务器或云端服务器集群等。所述服务器可以是独立的服务器，也可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、内容分发网络(Content DeliveryNetwork，CDN)、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。
参照图1所示，为本发明一实施例提供的用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法的流程示意图。在本实施例中，所述用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法包括：
S1、按照流域特征将城市流域自上游到下游进行分段，得到城市河段集；
本发明实施例中，所述流域特征包括但不限于流域水系特征、管网汇流特征以及流域地形特征等。
详细地，所述按照流域特征将城市流域自上游到下游进行分段，得到城市河段集，例如将流域水系特征为溪水、泉水、冰川、沼泽或湖泊，管网汇流特征为地面、地下径流汇流速度差距较大，流域地形特征为山脉的流域划分为河源段。
本发明实施例中，通过流域特征将城市流域自上游到下游进行分段，得到城市河段集，能够方便的对流域进行分段分析规划，提高了每段流域洪涝防御规划布局的准确性与适用性，也提升了城市流域整体洪涝防御规划布局的灵活性。
S2、按照次序逐个从所述城市河段集中选取一段河段作为目标河段，获取所述目标河段的区间产流量；
本发明实施例中，所述区间产流量是指所述目标河段所述在地区的产流量，所述产流量是指降雨形成径流的那部分水量，一般通过将降雨量扣除雨水损失得到产流量，降雨损失包括植物截留、下渗、填洼与蒸发的雨水量，由于各流域所处的地理位置不同和各次降雨特性的差异，产流量的情况也相当复杂。
本发明实施例中，参照图2所示，所述获取所述目标河段的区间产流量，包括：
S21、获取所述目标河段对应的地域区间的历史水文数据；
S22、从所述历史水文数据中提取出流域参数、历史降雨量、流域面积以及雨期蒸散发量；
S23、根据所述流域参数生成所述目标河段的蓄水容量曲线；
S24、根据所述蓄水容量曲线、所述历史降雨量、所述流域面积以及所述雨期蒸散发量计算出所述目标河段的区间产流量。
详细地，所述流域参数是用于反映流域中蓄水容量的不均匀性，主要取决流域的地形地址土壤状况、流域气候与植被情况。
具体地，所述雨期蒸散发量是指土壤蒸发与植物蒸腾的总耗水量。
详细地，所述蓄水容量曲线是指蓄水容量与流域面积的比值所建立的关系曲线。
具体地，可以根据B次抛物线与所述流域参数生成所述目标河段的蓄水容量曲线。
详细地，可以将所述蓄水容量曲线、所述历史降雨量、所述流域面积以及所述雨期蒸散发量输入至蓄满产流模型从而计算出所述目标河段的区间产流量。
本发明实施例中，所述获取所述目标河段的区间产流量，能够结合所述目标河段的环境信息与历史记录准确地得到该段流域的区间产流量，从而方便后续基于所述区间产流量的洪涝防御体系规划。
S3、对所述目标河段进行河段改造模拟，并对河段改造模拟后的所述目标河段进行水文分析，得到所述目标河段的规划洪峰流量、规划过流量、规划蓄洪量以及规划网管排洪量；
本发明实施例中，所述规划洪峰流量是指进行规划改造模拟后的所述目标河段的洪峰流量，所述洪峰流量是指当发生暴雨或融雪时，在流域各处所形成的径流，都依其远近先后汇入河槽，这时河水流量开始增加，水位相应上涨，随着汇入河网的径流从上游向下游汇集，河水流量继续增大，当流域大部分高强度的径流汇入时，河水流量增至最大值，称此时流量为洪峰流量。
详细地，所述规划过流量是指进行规划改造模拟后的所述目标河段能够经过的河水流量。
具体地，所述规划蓄洪量是指进行规划改造模拟后的所述目标河段所在区域的坑塘、湿地、湖泊、调蓄池等蓄洪设施能够容纳的总水量。
具体地，所述规划网管排洪量是指进行规划改造模拟后的所述目标河段所在区域内所述蓄洪设施到所述目标河段之间的水路网关的排洪水量。
本发明实施例中，参照图3所示，所述对所述目标河段进行河段改造模拟，包括：
S31、对所述目标河段进行扩宽开卡以及清淤疏浚的改造模拟；
S32、利用拓宽开卡以及清淤疏浚的产生物对所述目标河段进行堤防加高的改造模拟；
S33、在所述目标河段内流速较快的区域中模拟增设排涝泵站。
具体地，所述扩宽开卡是指在所述目标河段的流径较窄的流域进行扩宽。
详细地，所述对河段改造模拟后的所述目标河段进行水文分析，得到所述目标河段的规划洪峰流量、规划过流量、规划蓄洪量以及规划网管排洪量，包括：
对河段改造模拟后的所述目标河段进行水文分析，得到所述目标河段的规划水文数据；
从所述规划水文数据中提取出最大流量与流域汇流时间，根据所述最大流量与所述流域汇流时间计算出所述规划洪峰流量；
从所述规划水文数据中提取出河段过水面积、河段水力半径以及河段流速系数，根据所述河段过水面积、所述河段水力半径以及所述河段流速系数计算出所述规划过流量；
从所述规划水文数据中提取出所述目标河段所在区域的高程值，根据所述高程值计算出所述规划蓄洪量；
从所述规划水文数据中提取出网管过水面积、网管水力半径以及网管流速系数，根据所述网管过水面积、所述网管水力半径以及所述网管流速系数计算出所述规划网管排洪量。
具体地，可以利用洪峰推理公式根据所述最大流量与所述流域汇流时间计算出所述规划洪峰流量。
详细地，可以利用过流能力公式根据所述河段过水面积、所述河段水力半径以及所述河段流速系数计算出所述规划过流量。
具体地，可以利用数字高程模型根据所述高程值计算出所述规划蓄洪量。
详细地，所述根据所述网管过水面积、所述网管水力半径以及所述网管流速系数计算出所述规划网管排洪量的方法与上述步骤S3中的根据所述河段过水面积、所述河段水力半径以及所述河段流速系数计算出所述规划过流量的方法一致，这里不再赘述。
本发明实施例中，通过对所述目标河段进行河段改造模拟，能够提升河段地区的排洪能力，增强河道的抗洪能力，通过对河段改造模拟后的所述目标河段进行水文分析，得到所述目标河段的规划洪峰流量、规划过流量、规划蓄洪量以及规划网管排洪量，能够为后续的规划布局提供数据基础，提升了城市流域整体洪涝防御规划布局的准确性。
S4、根据所述规划过流量与所述规划洪峰流量计算出所述目标河段的允许入河流量；
本发明实施例中，所述允许入河流量是指所述目标河段能够消纳的汇流流量。
本发明实施例中，可以将所述规划过流量减去所述规划洪峰流量得到所述允许入河流量。
S5、判断所述允许入河流量是否大于或等于所述区间产流量；
本发明实施例中，通过判断所述允许入河流量是否大于或等于所述区间产流量，能够辅助规划人员判断所述目标河段能否消纳所在区间的全部汇流，进而根据判断的结果采取不同的规划方法，达到因地制宜的目的。
S6、当所述允许入河流量大于或等于所述区间产流量时，对所述目标河段进行排水改造模拟，并根据所述排水改造模拟的结果更新所述规划网管排洪量；
本发明实施例中，所述对所述目标河段进行排水改造模拟，包括：
对所述目标河段的河道管网进行漏损管道翻修以及水管管径扩大改造模拟；
在所述目标河段的河道管网之间模拟增设雨水泵站。
详细地，所述根据所述排水改造模拟的结果更新所述规划网管排洪量的方法与上述步骤S3中的从所述规划水文数据中提取出网管过水面积、网管水力半径以及网管流速系数，根据所述网管过水面积、所述网管水力半径以及所述网管流速系数计算出所述规划网管排洪量的方法一致，这里不再赘述。
本发明实施例中，当所述允许入河流量大于或等于所述区间产流量时，意味着河道可消纳区间全部汇流，此时地面蓄排工程布局重点解决地面积水问题，通过所述目标河段进行排水改造模拟，能够提高所述目标河段的河道管网的过水能力，从而改善地面积水的问题。
S7、根据更新后的所述规划网管排洪量、所述规划蓄洪量以及所述区间产流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行排水改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验；
本发明实施例中，所述根据更新后的所述规划网管排洪量、所述规划蓄洪量以及所述区间产流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行排水改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验，包括：
判断所述规划网管排洪量加上所述规划蓄洪量的总流量是否大于或等于所述区间产流量；
当所述总流量小于所述区间产流量时，返回所述对所述目标河段进行排水改造模拟的步骤；
当所述总流量大于或等于所述区间产流量时，判断所述目标河段通过达标检验。
本发明实施例中，通过判断所述规划网管排洪量加上所述规划蓄洪量的总流量是否大于或等于所述区间产流量，能够方便规划人员检验是否解决地面积水的问题，进而保证地面不产生内涝。
S8、当所述允许入河流量小于所述区间产流量时，对所述目标河段进行地面蓄洪改造模拟，并根据所述地面蓄洪改造模拟的结果更新所述规划蓄洪量；
本发明实施例中，所述对所述目标河段进行地面蓄洪改造模拟，包括：
对所述目标河段所在区域的坑塘进行疏浚连通改造模拟；
对所述目标河段所在区域的湿地与绿色花园进行扩充与保护改造模拟；
在所述目标河段所在区域的湖泊与蓄水库附近模拟增设蓄水泵站。
详细地，所述根据所述地面蓄洪改造模拟的结果更新所述规划蓄洪量的方法与上述步骤S3中的从所述规划水文数据中提取出所述目标河段所在区域的高程值，根据所述高程值计算出所述规划蓄洪量的方法一致，这里不再赘述。
本发明实施例中，当所述允许入河流量小于所述区间产流量时，意味着则河道无法完全消纳区间汇流，需对区间汇流进行管控，减小入河流量，重点是提升地面蓄滞能力，通过对所述目标河段进行地面蓄洪改造模拟，能够提高地面蓄洪能力。
S9、根据更新后的所述规划蓄洪量、所述区间产流量、所述规划网管排洪量以及所述允许入河流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行地面蓄洪改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验。
本发明实施例中，所述根据更新后的所述规划蓄洪量、所述区间产流量、所述规划网管排洪量以及所述允许入河流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行地面蓄洪改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验，包括：
选取所述规划网管排洪量以及所述允许入河流量之间的最小值作为最小流量，并利用所述区间产流量减去所述最小流量得到最大地面流量；
判断所述规划蓄洪量是否大于或等于所述最大地面流量；
当所述规划蓄洪量小于所述最大地面流量时，返回所述对所述目标河段进行地面蓄洪改造模拟的步骤；
当所述规划蓄洪量大于或等于所述最大地面流量时，判断所述目标河段通过达标检验。
本发明实施例中，通过判断所述规划蓄洪量是否大于或等于所述最大地面流量，能够方便规划人员检验地面蓄洪能力是否达标，保证地面不产生内涝的同时满足河道防洪的安全要求。
S10、根据通过达标检验后的排水改造模拟数据生成暴雨洪涝防御方案。
本发明实施例中，所述排水改造模拟数据包括所述地面蓄洪改造模拟的数据以及所述排水改造模拟的数据。
本发明实施例中，通过利用通过达标检验后的排水改造模拟数据生成暴雨洪涝防御方案，可以提升城市暴雨洪涝防御模拟的准确性，保证城市暴雨洪涝防御模拟的灵活度。
本发明实施例通过流域特征将城市流域自上游到下游进行分段，得到城市河段集，能够方便的对流域进行分段分析规划，提高了每段流域洪涝防御规划布局的准确性与适用性，也提升了城市流域整体洪涝防御规划布局的灵活性；通过对所述目标河段进行河段改造模拟，能够提升河段地区的排洪能力，增强河道的抗洪能力，通过判断所述允许入河流量是否大于或等于所述区间产流量，能够辅助规划人员判断所述目标河段能否消纳所在区间的全部汇流，进而根据判断的结果采取不同的规划方法，达到因地制宜的目的，通过采用从上游到下游，先河道后地面，由表及里的流域多维共治体系，能够在面对超标准暴雨时，相较传统防御体系具有更强的韧性，通过利用通过达标检验后的排水改造模拟数据生成暴雨洪涝防御方案，可以提升城市暴雨洪涝防御模拟的准确性，保证城市暴雨洪涝防御模拟的灵活度。因此本发明提出的用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法，可以解决进行城市暴雨洪涝规划布局时的灵活度较低的问题。
如图4所示，是本发明一实施例提供的用于城市暴雨洪涝防御的模拟装置的功能模块图。
本发明所述用于城市暴雨洪涝防御的模拟装置100可以安装于设备中。根据实现的功能，所述用于城市暴雨洪涝防御的模拟装置100可以包括流域分段模块101、河段改造模块102、过涝判断模块103、排水改造模块104、蓄洪改造模块105及方案生成模块106。本发明所述模块也可以称之为单元，是指一种能够被设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在设备的存储器中。
在本实施例中，关于各模块/单元的功能如下：
所述流域分段模块101，用于按照流域特征将城市流域自上游到下游进行分段，得到城市河段集；按照次序逐个从所述城市河段集中选取一段河段作为目标河段，获取所述目标河段的区间产流量；
所述河段改造模块102，用于对所述目标河段进行河段改造模拟，并对河段改造模拟后的所述目标河段进行水文分析，得到所述目标河段的规划洪峰流量、规划过流量、规划蓄洪量以及规划网管排洪量；
所述过涝判断模块103，用于根据所述规划过流量与所述规划洪峰流量计算出所述目标河段的允许入河流量，并判断所述允许入河流量是否大于或等于所述区间产流量；
所述排水改造模块104，用于当所述允许入河流量大于或等于所述区间产流量时，对所述目标河段进行排水改造模拟，并根据所述排水改造模拟的结果更新所述规划网管排洪量；根据更新后的所述规划网管排洪量、所述规划蓄洪量以及所述区间产流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行排水改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验；
所述蓄洪改造模块105，用于当所述允许入河流量小于所述区间产流量时，对所述目标河段进行地面蓄洪改造模拟，并根据所述地面蓄洪改造模拟的结果更新所述规划蓄洪量；根据更新后的所述规划蓄洪量、所述区间产流量、所述规划网管排洪量以及所述允许入河流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行地面蓄洪改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验；
所述方案生成模块106，用于根据通过达标检验后的排水改造模拟数据生成暴雨洪涝防御方案。
详细地，本发明实施例中所述用于城市暴雨洪涝防御的模拟装置100中所述的各模块在使用时采用与上述图1至图3中所述的用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法一样的技术手段，并能够产生相同的技术效果，这里不再赘述。
如图5所示，是本发明一实施例提供的实现用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法的设备的结构示意图。
所述设备1可以包括处理器10、存储器11、通信总线12以及通信接口13，还可以包括存储在所述存储器11中并可在所述处理器10上运行的计算机程序，如用于城市暴雨洪涝防御的模拟程序。
其中，所述处理器10在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器(Central Processing unit，CPU)、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述处理器10是所述设备的控制核心(Control Unit)，利用各种接口和线路连接整个设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器11内的程序或者模块(例如执行用于城市暴雨洪涝防御的模拟程序等)，以及调用存储在所述存储器11内的数据，以执行设备的各种功能和处理数据。
所述存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如：SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述存储器11在一些实施例中可以是设备的内部存储单元，例如该设备的移动硬盘。所述存储器11在另一些实施例中也可以是设备的外部存储设备，例如设备上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡(Smart Media Card，SMC)、安全数字(Secure Digital，SD)卡、闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器11还可以既包括设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器11不仅可以用于存储安装于设备的应用软件及各类数据，例如用于城市暴雨洪涝防御的模拟程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所述通信总线12可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，简称EISA)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线被设置为实现所述存储器11以及至少一个处理器10等之间的连接通信。
所述通信接口13用于上述设备与其他设备之间的通信，包括网络接口和用户接口。可选地，所述网络接口可以包括有线接口和/或无线接口(如WI-FI接口、蓝牙接口等)，通常用于在该设备与其他设备之间建立通信连接。所述用户接口可以是显示器(Display)、输入单元(比如键盘(Keyboard))，可选地，用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在设备中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
图中仅示出了具有部件的设备，本领域技术人员可以理解的是，图中示出的结构并不构成对所述设备的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
例如，尽管未示出，所述设备还可以包括给各个部件供电的电源(比如电池)，优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器10逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述设备还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。
应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。
所述设备1中的所述存储器11存储的用于城市暴雨洪涝防御的模拟程序是多个指令的组合，在所述处理器10中运行时，可以实现：
按照流域特征将城市流域自上游到下游进行分段，得到城市河段集；
按照次序逐个从所述城市河段集中选取一段河段作为目标河段，获取所述目标河段的区间产流量；
对所述目标河段进行河段改造模拟，并对河段改造模拟后的所述目标河段进行水文分析，得到所述目标河段的规划洪峰流量、规划过流量、规划蓄洪量以及规划网管排洪量；
根据所述规划过流量与所述规划洪峰流量计算出所述目标河段的允许入河流量，并判断所述允许入河流量是否大于或等于所述区间产流量；
当所述允许入河流量大于或等于所述区间产流量时，对所述目标河段进行排水改造模拟，并根据所述排水改造模拟的结果更新所述规划网管排洪量；
根据更新后的所述规划网管排洪量、所述规划蓄洪量以及所述区间产流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行排水改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验；
当所述允许入河流量小于所述区间产流量时，对所述目标河段进行地面蓄洪改造模拟，并根据所述地面蓄洪改造模拟的结果更新所述规划蓄洪量；
根据更新后的所述规划蓄洪量、所述区间产流量、所述规划网管排洪量以及所述允许入河流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行地面蓄洪改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验；
根据通过达标检验后的排水改造模拟数据生成暴雨洪涝防御方案。
具体地，所述处理器10对上述指令的具体实现方法可参考附图对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。
进一步地，所述设备1集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个存储介质中。所述存储介质可以是易失性的，也可以是非易失性的。例如，所述存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)。
本发明还提供一种存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序在被设备的处理器所执行时，可以实现：
按照流域特征将城市流域自上游到下游进行分段，得到城市河段集；
按照次序逐个从所述城市河段集中选取一段河段作为目标河段，获取所述目标河段的区间产流量；
对所述目标河段进行河段改造模拟，并对河段改造模拟后的所述目标河段进行水文分析，得到所述目标河段的规划洪峰流量、规划过流量、规划蓄洪量以及规划网管排洪量；
根据所述规划过流量与所述规划洪峰流量计算出所述目标河段的允许入河流量，并判断所述允许入河流量是否大于或等于所述区间产流量；
当所述允许入河流量大于或等于所述区间产流量时，对所述目标河段进行排水改造模拟，并根据所述排水改造模拟的结果更新所述规划网管排洪量；
根据更新后的所述规划网管排洪量、所述规划蓄洪量以及所述区间产流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行排水改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验；
当所述允许入河流量小于所述区间产流量时，对所述目标河段进行地面蓄洪改造模拟，并根据所述地面蓄洪改造模拟的结果更新所述规划蓄洪量；
根据更新后的所述规划蓄洪量、所述区间产流量、所述规划网管排洪量以及所述允许入河流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行地面蓄洪改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验；
根据通过达标检验后的排水改造模拟数据生成暴雨洪涝防御方案。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。
本申请实施例可以基于人工智能技术对相关的数据进行获取和处理。其中，人工智能(Artificial Intelligence，AI)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。
此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一、第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法，其特征在于，所述方法包括：
按照流域特征将城市流域自上游到下游进行分段，得到城市河段集；
按照次序逐个从所述城市河段集中选取一段河段作为目标河段，获取所述目标河段的区间产流量；
对所述目标河段进行河段改造模拟，并对河段改造模拟后的所述目标河段进行水文分析，得到所述目标河段的规划洪峰流量、规划过流量、规划蓄洪量以及规划网管排洪量；
根据所述规划过流量与所述规划洪峰流量计算出所述目标河段的允许入河流量，并判断所述允许入河流量是否大于或等于所述区间产流量；
当所述允许入河流量大于或等于所述区间产流量时，对所述目标河段进行排水改造模拟，并根据所述排水改造模拟的结果更新所述规划网管排洪量；
根据更新后的所述规划网管排洪量、所述规划蓄洪量以及所述区间产流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行排水改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验；
当所述允许入河流量小于所述区间产流量时，对所述目标河段进行地面蓄洪改造模拟，并根据所述地面蓄洪改造模拟的结果更新所述规划蓄洪量；
根据更新后的所述规划蓄洪量、所述区间产流量、所述规划网管排洪量以及所述允许入河流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行地面蓄洪改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验；
根据通过达标检验后的排水改造模拟数据生成暴雨洪涝防御方案。
2.如权利要求1所述的用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法，其特征在于，所述获取所述目标河段的区间产流量，包括：
获取所述目标河段对应的地域区间的历史水文数据；
从所述历史水文数据中提取出流域参数、历史降雨量、流域面积以及雨期蒸散发量；
根据所述流域参数生成所述目标河段的蓄水容量曲线；
根据所述蓄水容量曲线、所述历史降雨量、所述流域面积以及所述雨期蒸散发量计算出所述目标河段的区间产流量。
3.如权利要求1所述的用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法，其特征在于，所述对所述目标河段进行河段改造模拟，包括：
对所述目标河段进行扩宽开卡以及清淤疏浚的改造模拟；
利用拓宽开卡以及清淤疏浚的产生物对所述目标河段进行堤防加高的改造模拟；
在所述目标河段内流速较快的区域中模拟增设排涝泵站。
4.如权利要求1所述的用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法，其特征在于，所述对河段改造模拟后的所述目标河段进行水文分析，得到所述目标河段的规划洪峰流量、规划过流量、规划蓄洪量以及规划网管排洪量，包括：
对河段改造模拟后的所述目标河段进行水文分析，得到所述目标河段的规划水文数据；
从所述规划水文数据中提取出最大流量与流域汇流时间，根据所述最大流量与所述流域汇流时间计算出所述规划洪峰流量；
从所述规划水文数据中提取出河段过水面积、河段水力半径以及河段流速系数，根据所述河段过水面积、所述河段水力半径以及所述河段流速系数计算出所述规划过流量；
从所述规划水文数据中提取出所述目标河段所在区域的高程值，根据所述高程值计算出所述规划蓄洪量；
从所述规划水文数据中提取出网管过水面积、网管水力半径以及网管流速系数，根据所述网管过水面积、所述网管水力半径以及所述网管流速系数计算出所述规划网管排洪量。
5.如权利要求1所述的用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法，其特征在于，所述根据更新后的所述规划网管排洪量、所述规划蓄洪量以及所述区间产流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行排水改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验，包括：
判断所述规划网管排洪量加上所述规划蓄洪量的总流量是否大于或等于所述区间产流量；
当所述总流量小于所述区间产流量时，返回所述对所述目标河段进行排水改造模拟的步骤；
当所述总流量大于或等于所述区间产流量时，判断所述目标河段通过达标检验。
6.如权利要求1所述的用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法，其特征在于，所述对所述目标河段进行地面蓄洪改造模拟，包括：
对所述目标河段所在区域的坑塘进行疏浚连通改造模拟；
对所述目标河段所在区域的湿地与绿色花园进行扩充与保护改造模拟；
在所述目标河段所在区域的湖泊与蓄水库附近模拟增设蓄水泵站。
7.如权利要求1至6中任一项所述的用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法，其特征在于，所述根据更新后的所述规划蓄洪量、所述区间产流量、所述规划网管排洪量以及所述允许入河流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行地面蓄洪改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验，包括：
选取所述规划网管排洪量以及所述允许入河流量之间的最小值作为最小流量，并利用所述区间产流量减去所述最小流量得到最大地面流量；
判断所述规划蓄洪量是否大于或等于所述最大地面流量；
当所述规划蓄洪量小于所述最大地面流量时，返回所述对所述目标河段进行地面蓄洪改造模拟的步骤；
当所述规划蓄洪量大于或等于所述最大地面流量时，判断所述目标河段通过达标检验。
8.一种用于城市暴雨洪涝防御的模拟装置，其特征在于，所述装置包括：
流域分段模块，用于按照流域特征将城市流域自上游到下游进行分段，得到城市河段集；按照次序逐个从所述城市河段集中选取一段河段作为目标河段，获取所述目标河段的区间产流量；
河段改造模块，用于对所述目标河段进行河段改造模拟，并对河段改造模拟后的所述目标河段进行水文分析，得到所述目标河段的规划洪峰流量、规划过流量、规划蓄洪量以及规划网管排洪量；
过涝判断模块，用于根据所述规划过流量与所述规划洪峰流量计算出所述目标河段的允许入河流量，并判断所述允许入河流量是否大于或等于所述区间产流量；
排水改造模块，用于当所述允许入河流量大于或等于所述区间产流量时，对所述目标河段进行排水改造模拟，并根据所述排水改造模拟的结果更新所述规划网管排洪量；根据更新后的所述规划网管排洪量、所述规划蓄洪量以及所述区间产流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行排水改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验；
蓄洪改造模块，用于当所述允许入河流量小于所述区间产流量时，对所述目标河段进行地面蓄洪改造模拟，并根据所述地面蓄洪改造模拟的结果更新所述规划蓄洪量；根据更新后的所述规划蓄洪量、所述区间产流量、所述规划网管排洪量以及所述允许入河流量对所述目标河段进行达标检验，并根据检验的结果对所述目标河段重新进行地面蓄洪改造模拟，直至所述目标河段通过达标检验；
方案生成模块，用于根据通过达标检验后的排水改造模拟数据生成暴雨洪涝防御方案。
9.一种设备，其特征在于，所述设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至7中任意一项所述的用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法。
10.一种存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的用于城市暴雨洪涝防御的模拟方法。
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