中国水利水电科学研究院喻海军获国家专利权
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龙图腾网获悉中国水利水电科学研究院申请的专利一种基于网格聚合产流的城市洪涝计算方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121389521B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511817405.9,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种基于网格聚合产流的城市洪涝计算方法是由喻海军;孙琳;于汪洋;吴滨滨;阚光远;史虹键;宋安琪;刘春果设计研发完成,并于2025-12-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于网格聚合产流的城市洪涝计算方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种基于网格聚合产流的城市洪涝计算方法,包括以下步骤:步骤1、排水管网拓扑检查与概化;步骤2、排水节点产流区划定;步骤3、网格剖分与产流参数确定;步骤4、网格与排水节点产流区拓扑关系建立;步骤5、网格产流计算;步骤6、网格产流量分配;步骤7、网格与排水节点交互流量预估;步骤8、网格与排水节点交互流量校正;步骤9、排水节点净入流量计算。本发明基于网格聚合产流的思想,将特定范围的网格进行“聚合”产流,直接流入排水管网节点,其他地表洪水量仍然按传统方法进行地表节点交互方法计算,在未大幅度增加计算量的情况,避免了地表产流无法汇入排水管网的问题,实现了更精确的城市洪涝计算。
本发明授权一种基于网格聚合产流的城市洪涝计算方法在权利要求书中公布了:1.一种基于网格聚合产流的城市洪涝计算方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤: 步骤1、排水管网拓扑检查与概化:对于城市研究区域,收集排水管网数据、河流水系数据、河道断面数据,并对排水管网进行拓扑检查、属性检查和概化处理; 步骤2、排水节点产流区划定:基于排水节点的分布,采用泰森多边形方法或者人工手动划分的方法,确定每个排水节点的产流范围; 步骤3、网格剖分与产流参数确定:将研究区域划分为若干个二维网格单元,假设共有NE个网格单元,分别为E1、E2、...、ENE;结合下垫面条件,为每个网格单元设置产流参数; 步骤4、网格与排水节点产流区拓扑关系建立:根据网格与排水节点产流范围的空间位置,确定每个网格单元中包含排水节点产流范围的面积; 步骤5、网格产流计算:根据实时或者预报降雨以及每个网格单元的产流参数,计算每个网格单元面积上的产流量RP,根据周边网格汇入水量和管道溢量计算每个网格单元汇入量RE,结合网格产流量和网格汇入量,更新全部网格单元水位和水深; 其中每个网格单元的产流参数包括降雨强度P、蒸散发量E、洼蓄量D、地面下渗F,计算步长为,每个网格单元面积上的产流量RP的计算过程为: 产流由三部分组成:1透水地表的降雨损失包括洼蓄和下渗,产流量RP1表示为:;2有洼蓄不透水地表上的降雨损失为填洼和蒸发,产流量RP2表示为:;3无洼蓄不透水地表上的降雨损失为蒸发,产流量RP3表示为:;产流量RP为上述三项和,即; 步骤6、网格产流量分配:假定某网格单元Eii=1,2,...,NE中产流量RP全部按面积分配至产流区对应的节点,即采用下式计算: 1 式中:为网格单元Ei分配给第k个排水节点的产流量,m3;为节点产流区落入网格单元Ei中的面积,m2;为网格单元Ei的面积,m2;为第k个排水节点的面积,m2;为第k个排水节点当前水位,m;为第k个排水节点顶部高程,m; 步骤7、网格与排水节点交互流量预估:结合排水节点顶部高程、排水节点水位、过水宽度或周长以及地表水位和水深参数,计算排水节点与网格的交互流量,最大净交互量为RE;采用下式预估交互流量: 2 式中:为第k个排水节点与网格单元Ei的交互流量;和均为流量系数,取值范围为[0,1];为侧收缩系数,根据雨水口形状确定;为地表水位与排水节点顶部高程之差;为排水节点水位与排水节点顶部高程之差;为节点的周长或者雨水口的宽度; 公式2计算地表往排水节点回流,当节点溢流时,则用溢流流量作为交互流量,即; 步骤8、网格与排水节点交互流量校正:以网格单元为计算单位,计算每个网格单元内排水节点校正回流量;假定第i个网格单元Ei内排水节点的回流量校正系数为,采用公式3计算: 3 4 5 式中:为网格单元水深;为二维模型计算时间步长;n表示位于网格单元Ei内排水节点的数量;为所有位于网格单元Ei内排水节点的溢流量之和;为所有位于网格单元Ei内排水节点回流流量之和; 第k个排水节点与网格单元Ei的交互流量为,则网格单元Ei内第k个排水节点校正后的最终回流量为: 6 式中:为校正后的最终节点回流量,m3;为最大限制交互流量; 步骤9、排水节点净入流量计算:每个排水节点对应的排水节点产流区包含多个网格单元,产流量部分为所有网格单元分配给该排水节点产流区的产流量之和,回流量部分只计算排水节点所在的网格单元交互量部分,因此假设网格单元Ei内第k个排水节点净入流量为RNk,则有: 7 式中:为所有与该排水节点产流区有关联的网格分配给该节点的产流量。
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