中国水利水电科学研究院;中电建生态环境集团有限公司陈学凯获国家专利权
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龙图腾网获悉中国水利水电科学研究院;中电建生态环境集团有限公司申请的专利一种考虑雨水箅分流的山前平原型城镇区域水量水质模拟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:CN120893337B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-17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:202510899053.X,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种考虑雨水箅分流的山前平原型城镇区域水量水质模拟方法是由陈学凯;刘晓波;董飞;毛战坡;李今今;阎柳青;姚俊;刘来;张剑楠;张玉林;杨晓晨;刘泽甫;王荣焕;薛登辉;杨江南;贾晨晨设计研发完成,并于2025-07-01向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种考虑雨水箅分流的山前平原型城镇区域水量水质模拟方法在说明书摘要公布了:本发明属于水文动力学及环境工程技术领域,提供了一种考虑雨水箅分流的山前平原型城镇区域水量水质模拟方法,主要步骤包括:基础数据库构建、汇水单元划分、雨水箅确定、排水通道概化,以及关键过程数值计算。本发明考虑了地表径流流速和地形坡度对雨水箅分流的影响,修正建立了不同类型雨水箅的分流计算公式,提升了雨水箅分流计算的准确度,克服了传统方法主观定义地表径流与排水管网之间的水力联系;同时,本发明考虑了山前平原城市地类分布的功能呈现,建立了基于景观格局的地表汇水单位划分方法,能够准确表征地类之间的水力联系、微地形等因素对地表产汇流和污染输出的影响,克服了传统采用泰森多边形、道路切割法等方法的主观性和单一性。
本发明授权一种考虑雨水箅分流的山前平原型城镇区域水量水质模拟方法在权利要求书中公布了:1.一种考虑雨水箅分流的山前平原型城镇区域水量水质模拟方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤: 步骤1,基础数据库构建: 确定待研究的数值模拟区域,收集模拟区域内的空间数据、时间数据以及属性数据;其中,空间数据包括数值模拟区域的流域范围、土地利用类型划分、城镇功能类型划分、排水管网分布、气象站点分布、水文监测站点分布、水质监测站点分布和雨水篦空间分布;时间数据包括气象监测数据、水文监测数据和水质监测数据;属性数据包括数值模拟区域的土地利用类型、地类与功能类型、排水通道信息和雨水篦信息; 步骤2,汇水单元划分: 基于景观格局进行地表汇水单元的划分,具体包括: S21,基于景观生态学和城镇功能区分布特征,确定数值模拟区域的廊道、斑块、基质; S22,基于道路的一级汇水单元划分:采用GIS平台中矢量图层的切割工具,结合S21确定的数值模拟区域廊道、斑块、基质,以数值模拟区域主干道路空间分布特征,切割流域范围,形成若干汇水单元,即一级汇水单元; S23,基于雨水箅的二级汇水单元划分:对某一一级汇水单元,根据其内部的斑块分布,并结合雨水篦分布特征,进一步细化形成二级汇水单元; S24,汇水单元关键参数确定:汇水单元的关键参数包括面积、宽度、坡度、不透水面积、不透水面曼宁系数、透水面曼宁系数、不透水面填洼量和透水面填洼量; 步骤3,雨水箅确定: S31,定位雨水篦空间分布特征,明确各雨水篦主要信息:通过步骤1构建的基础数据库,定位每个雨水篦的位置,明确每个雨水篦的类型、收水范围,确保全覆盖划分的二级汇水单元,明确每个雨水篦的堵塞情况; 所述雨水篦的类型包括平箅式雨水篦、立箅式雨水篦和联合篦雨水篦; S32,建立雨水篦与排水管网的水力联系:通过步骤1构建的基础数据库,依据数值模拟区域排水管网分布,建立每个雨水篦与地下排水管网的水力联系,确保汇水单元输出的径流量和污染负荷通过雨水篦流入地下排水管网中; S33,雨水篦关键参数确定:关键参数包括雨水箅的长度、高度、宽度、孔数; 步骤4,排水通道概化: 城镇排水通道分为地表排水通道和地下排水管道,为保证溢出水量沿主干道路输移,对主干道路地形进行排水通道概化,具体包括: S41,地表排水通道概化:概化参数包括地表主干道路排水廊道的道路宽度、路缘高度、道路横坡、道路曼宁系数、路沟下凹深度、路沟宽度、街道后沿宽度、后沿坡度; S42,地下排水管道概化:对地下排水管网进行合并与删减处理; 步骤5,关键过程数值计算: 数值模拟的关键过程包括地表汇水单元产汇流与污染物累积冲刷过程模拟、雨水篦分流截污过程模拟以及地下排水管网水动力水质过程模拟; 其中,雨水篦分流截污过程模拟具体包括: S51,水流流速V对雨水篦分流的影响 1考虑水流流速V影响的仿堰流公式: 1 式中:Qweir为仿堰流,Cw为堰流系数,L为有效堰长,H为堰上水头,V为水流流速,g为重力加速度,为流速与水头比的修正项; 堰流系数Cw的函数关系式为: 2 式中:Cw0为理想堰流系数,η为篦子间隙率,θ为水流方向与堰体法线的夹角,B为堰顶淹没比,S为地形坡度,n为淹没修正系数,α、β为坡度修正系数; 2考虑水流流速V影响的仿孔口流公式: 4 式中:Qorifice为仿孔口流,Cd为孔口排放系数,A为孔口有效过流面积,hcurb为立篦式雨水篦从底部到顶部开口的垂直高度; 孔口排放系数Cd的函数关系式为: 5 式中:Cd为孔口排放系数,Cd0为理想孔口过流系数,kshape为形状修正系数,kedge为边缘修正系数,Cc为收缩系数,β为坡度修正系数; 立篦式孔口有效过流面积A的计算公式: 6 式中:hopen为有效淹没深度,Winlet为立篦宽度; S52,地形坡度S对雨水篦分流的影响 1考虑坡度影响的堰流公式: 7 式中:Qweir为仿堰流,α为坡度修正系数; 2考虑坡度影响的孔口流公式: 8。
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