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申请/专利权人：河海大学;福建省水利水电勘测设计研究院有限公司

摘要：本发明公开了一种融合分布式动态蓄积与路径水流演进的城市积水二维快速模拟方法，包括如下步骤，S1、基础数据收集及处理；S2、城市积水二维快速模拟方法构建；S3、城市积水淹没二维模型与河道及管网模型集成；S4、城市雨洪时空过程快速模拟及风险分析。优点是：实现了城市地表二维积水过程快速精细模拟，满足城市内涝精细模拟仿真、实时预警预报、快速情景推演等“四预”要求，也可服务于防洪排涝规划设计。

主权项：1.一种融合分布式动态蓄积与路径水流演进的城市积水二维快速模拟方法，其特征在于：包括如下步骤，S1、基础数据收集及处理：收集并处理研究区域的管网数据、高分辨率数字高程数据、下垫面数据和气象水文数据；S2、城市积水二维快速模拟方法构建：基于已处理的研究区域的基础数据，通过ArcGIS工具，识别研究区域内的城市地表洼地、倾泻点、洼地所属集水区、集水区内管网雨水井到洼地的流动路径、不同洼地间的流动路径，绘制数字拓扑关系网络；基于数字拓扑关系网络将城市积水过程按照其发生和发展过程，概化为分布式动态蓄积和路径水流演进两个阶段，基于城市积水淹没二维模型对上述阶段进行模拟；通过将城市积水淹没二维模型的模拟结果与MIKE21模型的模拟结果以及地面积水观测值进行对照，从而对城市积水淹没二维模型进行参数率定，获取率定好的城市积水淹没二维模型；其中，分布式动态蓄积阶段模拟：管网雨水井溢流量在城市地表低洼处形成积水，采用洼地水位容量曲线法模拟洼地积水过程；分布式动态蓄积阶段模拟具体为，当暴雨产流强度超过雨水井排水能力时，径流从管网雨水井溢流至城市地表低洼处形成积水；先计算从雨水井或流动路径中流入洼地的水量，通过洼地水位容量曲线法得到洼地内的积水水位，用该积水水位减去洼地内的各栅格原始高程值，得到对应栅格的积水水深；路径水流演进阶段模拟：管网雨水井溢流量和洼地溢流量按照相应的流动路径在洼地之间进行水量交互，采用惯性浅水方程模拟计算水流运动过程；路径水流演进阶段模拟具体为，当出现管网雨水井溢流或洼地蓄满，水流将从管网雨水井或洼地的倾泻点沿着流动路径网络流入下一个洼地，该过程中的水流运动采用惯性浅水方程描述；求解惯性浅水方程，根据时间步长对其离散化，并采用Courant-Friedrichs-Lewy条件对时间步长进行约束，确保计算结果能够收敛；所述惯性浅水方程为，忽略对流项保留惯性项的浅水方程；分布式动态填洼与路径水流演进耦合模拟：降雨产流后，产流量首先排入管网雨水井，超过排水能力的部分在井口溢出，流动至洼地，洼地不断蓄积水量直至超过洼地容量，在倾泻点溢出，通过堰流公式计算溢流量；分布式动态填洼与路径水流演进耦合模拟具体为，当管网超载时，溢流首先从管网雨水井通过流动路径流向集水区内的洼地，待洼地蓄满，则通过流动路径流向下一个洼地，洼地和流动路径的水量交换则通过堰流公式计算；所有的洼地蓄积过程和路径水流的流动过程是按照自适应步长动态演进的，具有明确的时间属性；S3、城市积水淹没二维模型与管网及河道模型集成：将率定好的城市积水淹没二维模型与一维管网模型、一维河道模型进行集成，获取完整的城市雨洪模型；S4、城市雨洪时空过程快速模拟及风险分析：基于城市雨洪模型，接入未来气象水文预测数据，实时预测城市积水过程及退水过程，获取城市地表淹没范围；基于城市地表淹没范围建立城市洪涝风险指标，并基于城市洪涝风险指标绘制城市积水二维风险图。

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