本發(fā)明涉及城市內(nèi)澇建模領(lǐng)域，具體為一種城市內(nèi)澇的建模預(yù)測方法。

背景技術(shù)：

近年來，我國許多城市頻繁遭遇暴雨襲擊，引發(fā)嚴(yán)重的城市內(nèi)澇，出現(xiàn)“逢雨必澇，遇澇則癱”的現(xiàn)象，城市內(nèi)澇的頻發(fā)，不但會導(dǎo)致交通癱瘓，還可引發(fā)城市水電、通訊、地下線纜故障，造成市場、倉庫、廠房及人民財(cái)產(chǎn)被淹，甚至人身傷亡，引發(fā)社會秩序混亂驚慌；其中影響城市內(nèi)澇的因素有：植被覆蓋率、地勢高低及降雨量的多少，通常情況下，植被覆蓋率越低，地勢越低，降雨量越多，則發(fā)生城市內(nèi)澇的可能性越大。

但城市內(nèi)澇始終沒有一個(gè)好的方法來預(yù)防，只能在發(fā)生城市內(nèi)澇后，一味通過加大排水站、排水車的使用來加快城市排水速度，沒有充足的時(shí)間對城市內(nèi)澇采取合理的解決方法，這極大的消耗了人力和物力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1．要解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的在城市內(nèi)澇發(fā)生前不能及時(shí)預(yù)防的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種城市內(nèi)澇的建模預(yù)測方法，實(shí)現(xiàn)提前預(yù)測城市內(nèi)澇的發(fā)生。

2.技術(shù)方案

為解決上述問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。

一種城市內(nèi)澇的建模預(yù)測方法，包括以下步驟：

（1）構(gòu)建模型，通過城市水循環(huán)系統(tǒng)，利用白盒測試法，建立城市內(nèi)澇模型，模型如下：

M=H-Q；

其中：M為城市積水量，是指城市降水量與城市去水量之差；

H為單位時(shí)間內(nèi)某地區(qū)的城市降水量；

Q為城市去水量，是指植被土壤吸收水和排水管網(wǎng)系統(tǒng)以及地表流量的水量；

（2）確定內(nèi)澇發(fā)生時(shí)間段，查詢城市每年降水量的高峰期，在城市降水量的高峰期內(nèi)城市發(fā)生內(nèi)澇的概率最大；

（3）確定城市內(nèi)澇等級，將城市內(nèi)澇設(shè)置為微風(fēng)險(xiǎn)、低風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)四個(gè)等級，每個(gè)等級確定城市積水深度的范圍；

（4）城市降水量的計(jì)算，通過統(tǒng)計(jì)城市每年降水量高峰期時(shí)的每日平均降水量得出城市降水量頻次、頻率以及等級劃分表；

（5）城市降水量的圖形表示，將城市降水量具體數(shù)值作為圖片處理中的數(shù)值，處理后的圖片疊加得到城市降水效果圖；

（6）城市去水量的計(jì)算，獲取城市地勢圖和城市植被覆蓋圖，并對圖片進(jìn)行灰度處理，灰度處理后的城市地勢圖及城市植被覆蓋圖進(jìn)行疊加擬合之后得到城市去水效果圖，將城市降水效果圖與城市去水效果圖疊加得到城市積水效果圖；

（7）確定城市內(nèi)澇等級，確定一個(gè)城市內(nèi)澇發(fā)生的灰度值，一一對比城市積水效果圖中不同地方的灰度值即可得到城市不同地方的內(nèi)澇發(fā)生預(yù)測值，通過內(nèi)澇發(fā)生預(yù)測值對應(yīng)城市內(nèi)澇等級得到城市內(nèi)澇等級；通過建模的方法得出城市內(nèi)澇發(fā)生的可能性，根據(jù)城市內(nèi)澇是由于自然情況的去水量小于降水量，采用數(shù)形結(jié)合的方式，分別計(jì)算城市去水量和城市降水量，利用軟件將城市去水量和城市降水量轉(zhuǎn)化為城市去水效果圖及城市降水效果圖，再次疊加得到城市積水效果圖，這種處理方式減去了大量繁瑣的數(shù)據(jù)處理，同時(shí)考慮到實(shí)際情況中城市地貌及時(shí)得到最新城市去水情況，可參考價(jià)值大，通過分析城市積水效果圖實(shí)現(xiàn)提前預(yù)測城市內(nèi)澇的發(fā)生。

優(yōu)選地，所述的步驟（6）中城市去水量包括城市植被覆蓋率、排水管網(wǎng)和地表流量，所述的城市植被覆蓋率、排水管網(wǎng)和地表流量分別對應(yīng)城市植被覆蓋圖、無、城市地勢圖，將城市植被覆蓋圖和城市地勢圖分別進(jìn)行灰度處理，得到的不同灰度圖進(jìn)行疊加，得到城市去水效果圖；結(jié)合現(xiàn)代繪圖軟件的使用，將城市植被覆蓋圖和城市地勢圖進(jìn)行灰度處理得到的不同灰度圖，進(jìn)行疊加得到去水量總和效果圖，通過圖片就可簡單了解城市不同地方去水情況，其中圖片中灰度疊加越大即越黑的地方表示植被少地勢低，則積水概率越大，灰度疊加越小即越白的地方表示植被多地勢高，則積水的概率越小。

優(yōu)選地，所述的步驟（2）通過查詢某一地區(qū)最近四十年的各月降水量，求取月平均降水量，選取月平均降水量最大的三個(gè)月為降水量高峰期，通過這種方式可以科學(xué)統(tǒng)計(jì)近年來城市降水情況，使數(shù)據(jù)更接近未來實(shí)際數(shù)值。

優(yōu)選地，所述的步驟（4）通過查詢某一地區(qū)最近四十年每年降水量高峰期時(shí)的每日降水量，求取降水量高峰期的日平均降水量，繪制城市降水量頻次、頻率以及等級劃分表，將不同的日平均降水量劃分為小雨、中雨、大雨及暴雨四個(gè)降水等級，統(tǒng)計(jì)不同的降水等級對應(yīng)的降水量、降水頻次及降水頻率，由頻率估計(jì)概率提前預(yù)測城市降水量，通過繁瑣嚴(yán)謹(jǐn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)使數(shù)據(jù)更加精確。

優(yōu)選地，所述的小雨、中雨、大雨及暴雨四個(gè)降水等級對應(yīng)四張不同圖片，用不同降水量對應(yīng)不同灰度值，不同降水量的頻率對應(yīng)透明度的值，所述的四張不同圖片疊加得到城市降水效果圖，減少了大量的數(shù)據(jù)處理，清楚直觀的表明在預(yù)測時(shí)城市各地是一同受相同降水量情形，了解到城市降水后各地積水情況。

3.有益效果

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）一種城市內(nèi)澇的建模預(yù)測方法通過建模的方法得出城市內(nèi)澇發(fā)生的可能性，根據(jù)城市內(nèi)澇是由于自然情況的去水量小于降水量，采用數(shù)形結(jié)合的方式，分別計(jì)算城市去水量和城市降水量，利用軟件將城市去水量和城市降水量轉(zhuǎn)化為城市去水效果圖及城市降水效果圖，再次疊加得到城市積水效果圖，這種處理方式減去了大量繁瑣的數(shù)據(jù)處理，同時(shí)考慮到實(shí)際情況中城市地貌及時(shí)得到最新城市去水情況，可參考價(jià)值大，通過分析城市積水效果圖實(shí)現(xiàn)提前預(yù)測城市內(nèi)澇的發(fā)生。

（2）本發(fā)明中結(jié)合現(xiàn)代繪圖軟件的使用，將城市植被覆蓋圖和城市地勢圖進(jìn)行灰度處理得到的不同灰度圖，進(jìn)行疊加得到去水量總和效果圖，通過圖片就可簡單了解城市不同地方去水情況，其中圖片中灰度疊加越大即越黑的地方表示植被少地勢低，則積水概率越大，灰度疊加越小即越白的地方表示植被多地勢高，則積水的概率越小。

（3）本發(fā)明中確定城市降水量高峰期是通過收集最近四十年的各月降水量數(shù)據(jù)，選取降水量最多的三個(gè)月，通過這種方式可以科學(xué)統(tǒng)計(jì)近年來城市降水情況，使數(shù)據(jù)更接近未來實(shí)際數(shù)值。

（4）本發(fā)明中根據(jù)最近四十年的降水高峰期時(shí)的平均日降水量，繪制表格，由頻率估計(jì)概率提前預(yù)測城市降水量，通過繁瑣嚴(yán)謹(jǐn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)使數(shù)據(jù)更加精確。

（5）本發(fā)明中將城市降水量通過圖片處理為城市降水效果圖，減少了大量的數(shù)據(jù)處理，清楚直觀的表明在預(yù)測時(shí)城市各地是一同受相同降水量情形，了解到城市降水后各地積水情況。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例：

請參閱圖1，一種城市內(nèi)澇的建模預(yù)測方法，包括以下步驟：

一種城市內(nèi)澇的建模預(yù)測方法，包括以下步驟：

（1）構(gòu)建模型，通過城市水循環(huán)系統(tǒng)，利用白盒測試法，建立城市內(nèi)澇模型，模型如下：

M=H-Q；

其中：M為城市積水量，是指城市降水量與城市去水量之差；

H為單位時(shí)間內(nèi)某地區(qū)的城市降水量；

Q為城市去水量，是指植被土壤吸收水和排水管網(wǎng)系統(tǒng)以及地表流量的水量；

（2）確定內(nèi)澇發(fā)生時(shí)間段，查詢城市每年降水量的高峰期，在城市降水量的高峰期內(nèi)城市發(fā)生內(nèi)澇的概率最大，通過查詢合肥最近四十年的各月降水量，求取月平均降水量，選取月平均降水量最大的三個(gè)月為降水量高峰期，通過這種方式可以科學(xué)統(tǒng)計(jì)近年來城市降水情況，使數(shù)據(jù)更接近未來實(shí)際數(shù)值；

（3）確定城市內(nèi)澇等級，將城市內(nèi)澇設(shè)置為微風(fēng)險(xiǎn)、低風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)四個(gè)等級，每個(gè)等級確定城市積水深度的范圍；

（4）城市降水量的計(jì)算，通過統(tǒng)計(jì)城市每年降水量高峰期時(shí)的每日平均降水量得出城市降水量頻次、頻率以及等級劃分表，通過查詢合肥最近四十年每年降水量高峰期時(shí)的每日降水量，求取降水量高峰期的日平均降水量，繪制城市降水量頻次、頻率以及等級劃分表，將不同的日平均降水量劃分為小雨、中雨、大雨及暴雨四個(gè)降水等級，統(tǒng)計(jì)不同的降水等級對應(yīng)的降水量、降水頻次及降水頻率，由頻率估計(jì)概率提前預(yù)測城市降水量，通過繁瑣嚴(yán)謹(jǐn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)使數(shù)據(jù)更加精確；

（5）城市降水量的圖形表示，將城市降水量具體數(shù)值作為圖片處理中的數(shù)值，處理后的圖片疊加得到城市降水效果圖；小雨、中雨、大雨及暴雨四個(gè)降水等級對應(yīng)四張不同圖片，用不同降水量對應(yīng)不同灰度值，不同降水量的頻率對應(yīng)透明度的值，在Photoshop軟件中選取灰階為62、92、102、222的四張圖片代表降雨的概率，四張不同圖片疊加得到城市降水效果圖，減少了大量的數(shù)據(jù)處理，清楚直觀的表明在預(yù)測時(shí)城市各地是一同受相同降水量情形，了解到城市降水后各地積水情況；

（6）城市去水量的計(jì)算，獲取城市地勢圖和城市植被覆蓋圖，并對圖片進(jìn)行灰度處理，灰度處理后的城市地勢圖及城市植被覆蓋圖進(jìn)行疊加擬合之后得到城市去水效果圖，處理后的圖片疊加得到城市降水效果圖，將城市降水效果圖與城市去水效果圖疊加得到城市積水效果圖；城市去水量包括城市植被覆蓋率、排水管網(wǎng)和地表流量，城市植被覆蓋率、排水管網(wǎng)和地表流量分別對應(yīng)城市植被覆蓋圖、無、城市地勢圖，將城市植被覆蓋圖和城市地勢圖分別進(jìn)行灰度處理，得到的不同灰度圖進(jìn)行疊加，得到城市去水效果圖；從Google Earth和樂圖軟件上截取了合肥市植被覆蓋圖和合肥市地勢圖，將這兩幅圖片導(dǎo)入Photoshop軟件進(jìn)行灰度處理，一幅完整的圖像是由紅色、綠色、藍(lán)色三個(gè)通道組成的，紅色、綠色、藍(lán)色三個(gè)通道的縮覽圖都是以灰度顯示的，用不同的灰度色階來表示“紅、綠、藍(lán)”在圖像中的比重，通道中的純白代表了該色光在此處為最高亮度，亮度級別是255，得到合肥植被覆蓋和地勢的灰度處理圖，處理后將這兩幅圖片進(jìn)行疊加；在疊加擬合的過程中，先將灰度處理過后的地勢圖作為背景圖層，透明度調(diào)在100%，然后把灰度處理的植被覆蓋圖像置于頂層，調(diào)節(jié)透明度至可以同時(shí)看見兩個(gè)圖層內(nèi)容，手動調(diào)整，重合坐標(biāo)調(diào)齊對準(zhǔn)，合并前將透明度調(diào)至50%，并將兩張圖的填充控制相同；通過圖片就可簡單了解城市不同地方去水情況，其中圖片中灰度疊加越大即越黑的地方表示植被少地勢低，則積水概率越大，灰度疊加越小即越白的地方表示植被多地勢高，則積水的概率越??；

（7）確定城市內(nèi)澇等級，確定一個(gè)城市內(nèi)澇發(fā)生的灰度值，一一對比城市積水效果圖中不同地方的灰度值即可得到城市不同地方的內(nèi)澇發(fā)生預(yù)測值，通過內(nèi)澇發(fā)生預(yù)測值對應(yīng)城市內(nèi)澇等級得到城市內(nèi)澇等級；通過建模的方法得出城市內(nèi)澇發(fā)生的可能性，根據(jù)城市內(nèi)澇是由于自然情況的去水量小于降水量，采用數(shù)形結(jié)合的方式，分別計(jì)算城市去水量和城市降水量，利用軟件將城市去水量和城市降水量轉(zhuǎn)化為城市去水效果圖及城市降水效果圖，再次疊加得到城市積水效果圖，這種處理方式減去了大量繁瑣的數(shù)據(jù)處理，同時(shí)考慮到實(shí)際情況中城市地貌及時(shí)得到最新城市去水情況，可參考價(jià)值大，通過分析城市積水效果圖實(shí)現(xiàn)提前預(yù)測城市內(nèi)澇的發(fā)生。

其中，在實(shí)際應(yīng)用中，注意：

（1）在計(jì)算城市積水量時(shí)，不考慮生活污水、蒸發(fā)量等其他水量；

（2）上游來水會對一個(gè)城市的管網(wǎng)排水系統(tǒng)和地表流量造成重大影響，從而導(dǎo)致城市積水量有所偏差，由于合肥市不屬于長江附近城市，故不考慮上游來水；

（3）本發(fā)明不考慮犧牲局部區(qū)域，保全經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的行政措施；

（4）本發(fā)明的日降雨量以24小時(shí)連續(xù)降雨量為準(zhǔn)。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其改進(jìn)構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。