(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211060189.4 (22)申请日 2022.09.01 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115130264 A (43)申请公布日 2022.09.30 (73)专利权人 浙江远算科技有限公司 地址 311799 浙江省杭州市淳安县千岛湖 镇阳光路68 8号301室 (72)发明人 詹晗煜　闵皆昇　周璐　吴健明　 高晗　 (74)专利代理 机构 浙江翔隆专利事务所(普通 合伙) 33206 专利代理师 许守金 (51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01)G06F 30/28(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/26(2012.01) G06F 113/08(2020.01) (56)对比文件 CN 111898303 A,2020.1 1.06 CN 110765694 A,2020.02.07 审查员 焦天栋 (54)发明名称 一种基于径流耦合仿真的城市内涝预测方 法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于径流耦合仿真的城 市内涝预测方法及系统， 属于城市内涝预测技术 领域。 现有方案没有考虑积水流动特性对模型的 影响， 导致方案不够科学、 合理， 分析结果可能不 够准确。 本发 明的一种基于径 流耦合仿真的城市 内涝预测方法， 建立地表道路径流模型、 地下管 网系统模型； 并根据地表道路径流模型、 地下管 网系统模型， 构建耦合仿真模型， 进行耦合仿真 计算， 得到城市范围内的水位信息和水流矢量流 速； 再根据水位和水流矢量流速， 预测城市道路 内涝情况。 本发 明充分考虑积水流动特性对模型 的影响， 能够对城市道路的内涝情况进行准确预 测， 方案科学、 合理， 考量因素全面， 分析结果准 确， 有效提升模型 预测的准确性。 权利要求书5页 说明书18页 附图7页 CN 115130264 B 2022.11.25 CN 115130264 B 1.一种基于径流耦合仿真的城市内涝预测方法， 其特 征在于， 包括以下内容： 获取城市地理数据信息， 确定城市区域与边界； 利用预先建立的地表 道路径流模型对 城市区域与边界进行处 理， 得到地表 道路径流； 通过预先搭建的地下管网系统模型对城市地下管网数据进行计算， 确定城市地表的下 渗点位以及地下 管网系统； 通过预先构建的耦合仿真模型， 对地表道路径流、 下渗点位以及地下管网系统进行耦 合仿真计算， 得到城市范围内的水位信息和水流矢量 流速； 根据水位和水流矢量 流速， 预测城市道路内涝情况； 耦合仿真模型通过二维水动力控制方程计算得到城市范围内的水位信息和水流矢量 流速， 其包括触发判断阶段、 耦合逻辑阶段与数据传输阶段； 所述二维水动力控制方程根据城市网格节点的水深、 由地下管网系统模型所带来的额 外水深、 井口半径、 城市网格节点的水流矢量流速、 速度分量、 城市地表高程、 重力加速度、 地表水的粘性系数和额外的流 量矩阵进行构建； 所述触发判断阶段， 通过数据对比以及耦合仿真模型运行状态， 判断耦合过程是否进 入耦合逻辑阶段， 具体包括以下内容： 利用地下 管网系统模型计算时间步长， 确定道路耦合时刻和管路耦合时刻； 获取地下管网系统模型和地表道路径流模型的当前计算 时间步， 并根据道路耦合 时刻 和管路耦合时刻， 判断时间步是否处于预 先设定好的耦合时刻； 根据时间步， 提取下渗点位的计算数据， 或距离下渗点位最近的网格节点处的计算数 据； 若干计算数据形成关键数据组， 其包括井口水深数据、 过充井深数据、 表面水位数据、 水平面数据； 所述井口水深数据为在每一个下渗点位处， 耦合前一 时刻的地下管网系统模型中的井 口水深值； 所述过充井深数据为在每一个下渗点位处， 耦合前一 时刻的地下管网系统模型中的过 充井深值； 过充井深值是 过充水面与井口高程之间的距离； 所述表面水位数据为在每一个下渗点位处， 或者距离下渗点位最近的网格节点处， 耦 合前一时刻的地表 道路径流模型中的表面水位 值； 所述水平面数据为在每一个下渗点位处， 或者距离下渗点位最近的城市网格节点处， 耦合前一时刻的地表 道路径流模型中的水平面 值； 对计算数据进行耦合判断， 所述耦合判断包括以下内容： 当不存在过充水的时候， 井口水深数据会小于过充井深数据； 当存在过充水即在 当前井口由于管道承载能力 达到上限而发生井喷现象时， 两者的值 保持相同； 当道路出现积水情况时， 表面水位数据会大于水平面数据； 当道路没有积水时， 表面水位数据会等于水平面数据。 2.如权利要求1所述的一种基于径流耦合仿真的城市内涝预测方法， 其特 征在于， 建立地表道路径流模型的方法如下：权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115130264 B 2基于卫星地图或/和地理数据， 根据需求确定地表 道路径流模型的覆盖区域； 根据覆盖区域， 建立 二维有限元网格， 剔除二维有限元网格中存在建筑物的部分； 对二维有限元网格的每一个城市网格节点进行数据插值， 使得每个城市网格节点都有 地面高程信息； 在城市网格节点的基础上， 根据覆盖区域的下垫面种类及属性， 按照不同的城市街区 设置当前区域的土壤下渗系 数， 并对每条城市道路设定摩擦系 数， 完成地表道路径流模型 的建立。 3.如权利要求1所述的一种基于径流耦合仿真的城市内涝预测方法， 其特 征在于， 搭建地下 管网系统模型的方法如下： 通过城市区域的地下管网设计数据， 合并若干雨水管网和雨水井口， 形成耦合过程所 需的下渗 点位； 根据下渗点位， 并利用城市地下管网系统模型的高程勘测数据， 获取井口标准高度、 井 底标准高程以及地下 管道的管径及形状； 根据地下 管道的材质以及管道的新旧程度， 确定地下 管道的摩擦系数； 根据摩擦系数以及基于城市地下管网系统模型的拓扑关系数据， 还原城市真实管网系 统之间的管线连接， 形成与地表 道路径流模型的覆盖区域相匹配的地下 管网系统模型。 4.如权利要求1所述的一种基于径流耦合仿真的城市内涝预测方法， 其特 征在于， 下渗点位为地表的井口或管网出 水口或泵站入口， 其确定过程如下： 使用统一参考坐标系， 统一地下管网分布和城市道路分布数据， 分别得到地表道路径 流模型与地下 管网系统模型的坐标值； 地表道路径流模型与地下 管网系统模型的坐标相一 致的位置点 为下渗点位； 对于未分布在城市道路区域的下渗点位， 在地表道路径流模型中调 整其坐标至距离最 近的街道处， 使得 所有的下渗 点位于城市道路上。 5.如权利要求 4所述的一种基于径流耦合仿真的城市内涝预测方法， 其特 征在于， 所述耦合逻辑阶段通过导入关键数据组， 按照关键数据组中数据差异选择相应耦合模 型； 根据相应耦合模型计算得到城市范围内的水位信息和水流矢量流速数据， 并转至数据 传输阶段， 具体包括以下内容： 所述相应耦合模型包括： 耦合模型A或/和耦合模型B或/和耦合模型C或/和耦合模型D； 耦合模型A， 用于保持地下管网系统模型的数据不变， 调整地表道路径流模型向少涝发 展； 其激活条件： 地下管网系统模型尚未超载， 处于未涝状态， 而地表道路径流模型呈内涝状态； 或地下 管网系统模型和地表 道路径流模型均未内涝状态； 所述耦合模型A包括以下内容： 获取地下 管网系统模型中的各 下渗水点处的下渗数据， 并将其记录在数据交换库中； 遍历数据交换库中的数据， 检查数据的有效性， 并计算得 出交换流 量数据； 在地表道路径流模型的下渗点位， 以额外流量的形式， 传输交换流量数据至地表道路 径流模型中； 利用地表道路径流模型的二维水动力控制方程， 计算得到其余城市网格节点的水位和 水流矢量 流速；权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115130264 B 3