一种对道路洪水的模拟方法技术

技术编号:13738201 阅读:44 留言:0更新日期:2016-09-22 09:51
本发明专利技术提供了一种对道路洪水的模拟方法,该方法通过将道路设定为特殊型通道,所述特殊型通道给定高程和长宽尺寸,与其它通道计算同步进行,将特殊型通道两侧的阻水建筑物设为堤防;以特殊型通道两侧的节点作为计算循环变量,节点所连的N条通道为计算道路数,所述节点和所述N条通道组成一个计算单元,所述计算单元中每条通道取一半长度;利用计算单元内的水位与网格水位计算通道两侧的流量,每条通道两侧各有一个流量,共计2N个流量;计算相邻通道之间的流量,即沿街水流流量,共计N个流量;通过获得的3N个流量获得计算单元内的水位。本发明专利技术有效模拟亚网格尺度的顺街行洪现象,突破了城市洪涝计算的速度瓶颈。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于给排水
,尤其涉及一种对道路洪水的模拟方法
技术介绍
现代城市被纵横交错的街道分割成一个个街区,由于街区里建筑物密度增大,道路交通的发展给人们的出行带来了便利,但街道成为相对低洼易涝的地方,这导致降雨的集中快速汇流,甚至出现顺街行洪的现象。近年来,城市内涝问题非常严重,这不仅给排水系统带来了很大挑战,并且,给人民的生命财产造成了巨大的损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种对道路洪水的模拟方法,旨在解决城市洪涝计算的速度较慢的问题。本专利技术是这样实现的,一种对道路洪水的模拟方法,该方法包括以下步骤:S1、将道路设定为特殊型通道,所述特殊型通道给定高程和长宽尺寸,与其它通道计算同步进行,将特殊型通道两侧的阻水建筑物设为堤防;所述特殊型通道特殊之处有两点:1、除具备普通通道均有的长度和通道顶高程属性外,还给定了路面高程、马路牙高程和道路宽度属性;2、作为虚拟计算单元,参与了与其相邻网格的水流交换计算;S2、以特殊型通道两侧的节点作为计算循环变量,节点所连的N条通道为计算道路数,所述节点和所述N条通道组成一个计算单元,所述计算单元中每条通道取一半长度;其中,所述节点是指通道两端的点;S3、利用计算单元内的水位与网格水位计算通道两侧的流量,每条通道两
侧各有一个流量,共计2N个流量;S4、计算相邻通道之间的流量,即沿街水流流量,共计N个流量;S5、通过获得的3N个流量获得计算单元内的水位。优选地,在步骤S1中,所述其他通道包括普通通道、阻水通道、特殊河道通道以及边界通道。优选地,在步骤S3中,特殊型通道与网格间的流量采用堰流公式计算,公式如下: Q j T + D T = σ m 2 g h j 3 / 2 - - - ( 1 ) ]]>式中:T为时刻;DT为计算时间步长;j为特殊型通道的编号;为在T+DT时刻从与该通道相邻的一侧网格流入的单宽流量;σ为宽顶堰淹没出流系数;m为宽顶堰流量系数;g为重力加速度;hj为道路一侧的堰顶水深,由特殊型通道水位和网格水位共同确定。优选地,在步骤S4中,相邻通道之间的流量Qk的计算公式为: Q k T + D T = Q k T - D T - 2 DTgH k T Z j 2 T - Z j 1 T L k - 2 D T g n 2 Q k T + D T | Q k T - D T | ( H k T ) 7 / 3 - - - ( 2 ) ]]>式中:T为时刻,DT为计算时间步长,k为特殊型通道的编号,为T+DT时刻特殊型通道k上的单宽流量,为T-DT时刻特殊型通道k上的单宽流量,g为重力加速度,为该通道在T时刻的平均水深,和分别为通道两侧节点在T时刻的水位,Lk为通道长度,n为通道的糙率。优选地,在步骤S5中,所述计算单元内的水位计算公式为: H d i T + 2 D T = H d i T + 2 D T A d i ( Σ k = 1 N Q i k T + D T b i k + Σ j = 1 2 N Q i j T + D 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对道路洪水的模拟方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:S1、将道路设定为特殊型通道,所述特殊型通道给定高程和长宽尺寸,与其它通道计算同步进行,将特殊型通道两侧的阻水建筑物设为堤防;S2、以特殊型通道两侧的节点作为计算循环变量,节点所连的N条通道为计算道路数,所述节点和所述N条通道组成一个计算单元,所述计算单元中每条通道取一半长度;S3、利用计算单元内的水位与网格水位计算通道两侧的流量,每条通道两侧各有一个流量,共计2N个流量;S4、计算相邻通道之间的流量,即沿街水流流量,共计N个流量;S5、通过获得的3N个流量获得计算单元内的水位。

【技术特征摘要】
1.一种对道路洪水的模拟方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:S1、将道路设定为特殊型通道,所述特殊型通道给定高程和长宽尺寸,与其它通道计算同步进行,将特殊型通道两侧的阻水建筑物设为堤防;S2、以特殊型通道两侧的节点作为计算循环变量,节点所连的N条通道为计算道路数,所述节点和所述N条通道组成一个计算单元,所述计算单元中每条通道取一半长度;S3、利用计算单元内的水位与网格水位计算通道两侧的流量,每条通道两侧各有一个流量,共计2N个流量;S4、计算相邻通道之间的流量,即沿街水流流量,共计N个流量;S5、通过获得的3N个流量获得计算单元内的水位。2.如权利要求1所述的对道路洪水的模拟方法,其特征在于,在步骤S1中,所述其他通道包括普通通道、阻水通道、特殊河道通道以及边界通道。3.如权利要求1所述的对道路洪水的模拟方法,其特征在于,在步骤S3中,特殊型通道与网格间的流量采用堰流公式计算,公式如下: Q j T + D T = σ m 2 g h j 3 / 2 - - - ( 1 ) ]]>式中:T为时刻;DT为计算时间步长;j为特殊型通道的编号;为在T+DT时刻从与该通道相邻的一侧网格流入的单宽流量;σ为宽顶堰淹没出流系数;m为宽顶堰流量系数;g为重力加速度;hj为道路一侧的堰顶水深,由特殊型通道水位和网格水位共同确定。4.如权利要求1所述的对道路洪水的模拟方法,其特征在于,在步骤S4中,相邻通道之间的流量Qk的计算公式为: Q k T + D T = Q k T - D T - 2 DTgH k T Z j 2 T - Z j 1 T L k - 2 D T g n 2 Q k T + D T | Q k T - D T | ( H k T ...

【专利技术属性】
技术研发人员:李娜王静高建标张念强田庆奇郑敬伟杜晓鹤徐卫红姜付仁韩松王杉俞茜
申请(专利权)人:中国水利水电科学研究院
类型:发明
国别省市:北京;11

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