電網(wǎng)設(shè)施暴雨預(yù)警方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電網(wǎng)設(shè)施暴雨預(yù)警方法，依次包括以下步驟：致災(zāi)因子與承載體易損性分析、城市內(nèi)澇評估、致災(zāi)臨界雨量設(shè)定、電網(wǎng)災(zāi)害預(yù)警；本發(fā)明的優(yōu)點：通過致災(zāi)因子與承載體易損性分析、城市內(nèi)澇評估、致災(zāi)臨界雨量設(shè)定、電網(wǎng)災(zāi)害預(yù)警的預(yù)警方法，能解決暴雨全過程中，城市積澇的提前預(yù)警的難點，并根據(jù)預(yù)警技術(shù)，解決暴雨全過程中，城市積澇范圍、積澇深度，預(yù)警臨界值模擬及確定等問題，有效地預(yù)測內(nèi)澇災(zāi)害并減少內(nèi)澇造成的財產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)損失。
【專利說明】
電網(wǎng)設(shè)施暴雨預(yù)警方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)設(shè)施暴雨預(yù)警方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 城市內(nèi)澇災(zāi)害是一種普遍城市災(zāi)害類型，它給城市帶來了巨大的破壞，尤其是沿 海城市，常常由于臺風(fēng)、暴雨、海潮而引起城市內(nèi)澇，導(dǎo)致人員傷亡和大量財產(chǎn)的損失，伴隨 著我國經(jīng)濟(jì)的不斷增長，城市化進(jìn)程在加快，城市規(guī)模在不斷擴(kuò)大和極端天氣出現(xiàn)的頻率 增多，城市排水系統(tǒng)的規(guī)劃很多己更不上城市化進(jìn)程，快速的城市化進(jìn)程與低速的排水管 網(wǎng)改造速度直接的矛盾日益尖銳，盲目的城市化進(jìn)程造成的原有的城市排水標(biāo)準(zhǔn)過低;城 市硬化面積增加，滲透性變差;城市規(guī)劃趕不上城市化;排水系統(tǒng)建設(shè)滯后，自然水塘或城 市河道的消失，老城區(qū)排水設(shè)施改造困難，現(xiàn)有數(shù)學(xué)計算模型和GIS的空間分析應(yīng)用模塊來 模擬內(nèi)澇形成過程和災(zāi)害評估，操作時耗時多，且不能充分發(fā)揮GIS強(qiáng)大的空間分析功能， 特別不適于進(jìn)行內(nèi)澇災(zāi)害的實時模擬。通常，城市內(nèi)澇模型把城市地表劃分為子匯水區(qū)域， 但是中小規(guī)模的城市匯水區(qū)域劃分不同于大規(guī)模的流域匯水區(qū)域劃分，對于城市匯水區(qū)域 之間的分界很難準(zhǔn)確劃分，水文學(xué)的匯水區(qū)域劃分理論是建立在每個匯水區(qū)域相互獨立的 基礎(chǔ)上，與實際的情況有一定出入。而且這是一種黑箱模型，在城市內(nèi)澇計算過程中，只有 雨量的輸入和內(nèi)滂結(jié)果的輸出，并不能表現(xiàn)水流的損耗和輸送過程，難以考慮影響內(nèi)澇的 多種因素，例如地形地表地貌因素、土地利用因素等，計算數(shù)據(jù)精度要求較高，數(shù)據(jù)獲取難 度大，因此該模型在實際的應(yīng)用比較困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供電網(wǎng)設(shè)施暴雨預(yù)警方法，解決現(xiàn)有城市內(nèi)澇模型 存在耗時長及數(shù)據(jù)獲取難度大的問題。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：電網(wǎng)設(shè)施暴雨預(yù)警 方法，依次包括以下步驟：
[0005] a)致災(zāi)因子與承載體易損性分析:通過降雨量提取不同等級的臨界降雨強(qiáng)度、臨 界降雨量、臨界有效降雨量、淹沒范圍和淹沒水深，并通過淹沒范圍和淹沒水深來分析承載 體易損性，臨界降雨強(qiáng)度為單位時間內(nèi)的降雨量，臨界降雨量為一段時間內(nèi)的降雨量，臨界 有效降雨量為反映當(dāng)前降雨強(qiáng)度及累積降雨量使得坡體或松散物質(zhì)產(chǎn)生或可能產(chǎn)生位移 作用的等效降雨量，臨界有效降雨量Re = Ri+Rd+IrXt，其中：Re為有效降雨量;Ri為間接前 期有效降雨量，是當(dāng)日之前的降雨累積量;Rd為直接前期有效降雨量，是當(dāng)日降雨量累積 量;Ir為降雨強(qiáng)度;t為雨強(qiáng)為Ir的降水歷時，承載體包括變電所、配電室、電纜線路及設(shè)備、 配電終端設(shè)備、桿上電容器、站所建筑物、配電變壓器、開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜、柱上開關(guān)設(shè)備；
[0006] b)城市內(nèi)澇評估:根據(jù)步驟a)提取的降雨量分析城市內(nèi)澇風(fēng)險，城市內(nèi)澇風(fēng)險包 括降雨過程、產(chǎn)流過程、地表匯流過程和管網(wǎng)匯流過程；
[0007] c)致災(zāi)臨界雨量設(shè)定:通過統(tǒng)計歸納法求取暴雨電網(wǎng)影響的臨界雨量，并判斷是 否超過臨界降雨量，當(dāng)臨界雨量超過臨界降雨量時，則進(jìn)入步驟d)，當(dāng)臨界雨量未超過臨 界降雨量時，當(dāng)則返回步驟a);
[0008] d)電網(wǎng)災(zāi)害預(yù)警:通過對步驟c)中超過臨界降雨量的區(qū)域進(jìn)行預(yù)警處理及確定城 市易澇點的預(yù)警等級。
[0009] 優(yōu)選的，步驟b)中的降雨過程通過暴雨強(qiáng)度表述，暴雨強(qiáng)度包括以下步驟：
[0010] A暴雨資料選樣:從已有的雨量資料中選取降雨事件，降雨事件的降雨歷時分為5 分鐘、10分鐘、15分鐘、20分鐘、30分鐘、45分鐘、60分鐘、90分鐘、120分鐘，降雨事件的降雨 重現(xiàn)期按0.25年、0.33年、0.5年、1年、2年、3年、5年和10年統(tǒng)計；
[0011] B頻率分析:根據(jù)步驟A選取的暴雨資料統(tǒng)計暴雨強(qiáng)度的頻率分布曲線；
[0012] C確定暴雨強(qiáng)度參數(shù):通過步驟A和步驟B獲得的頻率-強(qiáng)度-歷時關(guān)系來估計暴雨 強(qiáng)度參數(shù)，估計方法包括最小二乘法、單純形法、迭代法和遺傳算法。
[0013] 優(yōu)選的，步驟b)中的產(chǎn)流過程通過徑流系數(shù)法計算，徑流系數(shù)法將城市區(qū)域分為 幾種不同的地表類型并對每一種地表類型賦以一個系數(shù)，然后該系數(shù)乘以降雨量就得到了 產(chǎn)流量。
[0014] 優(yōu)選的，步驟b)中的地表匯流過程為雨水徑流產(chǎn)生后如何在地表運動，并最終通 過雨水口進(jìn)入排水管網(wǎng)的過程，地表匯流過程包括水力學(xué)模型和水文學(xué)模型，水力學(xué)模型 建立在微觀物理定律的基礎(chǔ)上，依據(jù)水流的連續(xù)方程和運動方程求解水流的時空變化，雨 水口匯水區(qū)內(nèi)的水流運動為坡面流過程，水文學(xué)模型為建立降雨輸入和流域出口流量過程 的某種確定性關(guān)系。
[0015] 優(yōu)選的，控制坡面流運動的一維圣維南方程組為：
[0016]
[0017]
[0018] 其中：X為水流方向，A為垂直于X軸的面積，Q為通過斷面A的流量，y為斷面A的水 深，VX為斷面平均流速，SO為地面坡度，Sf為阻力坡度，g為重力加速度，ql為下滲或降雨，阻 力坡度
[0019]
[0020]其中：f為Weisbach阻力系數(shù);η為Manning糙率系數(shù);Kn為換算系數(shù)，采用國際單位 制時為1，采用英制單位時則為1.486; C為Chezy系數(shù);R為水力半徑。
[0021]優(yōu)選的，水文學(xué)模型通過時間面積圖表示流域不同區(qū)域的匯流時間分布，單位脈 沖響應(yīng)為
[0022；
[0023]其中：（t-τ)為匯流時間，dA為流域內(nèi)的單位面積。
[0024]優(yōu)選的，步驟b)中的地表匯流過程中的雨水徑流路徑由中心格網(wǎng)和八個相鄰的鄰 域格網(wǎng)組成，通過鄰域格網(wǎng)與中心格網(wǎng)形成的不同坡度的三角面，選擇從中心格網(wǎng)的下坡 坡度最大的三角面的坡向作為中心格網(wǎng)的水流方向。
[0025] 優(yōu)選的，雨水從中心格網(wǎng)匯流至鄰域格網(wǎng)的匯流時間
[0026]
[0027] 其中：nm為格網(wǎng)區(qū)域地表的Manning糙率系數(shù)，g為DEM格網(wǎng)的間距，I為凈雨，Ah 為由水流指向連接的兩個相鄰格網(wǎng)的高程差，k是系數(shù)，當(dāng)水流方向沿著DEM格網(wǎng)方向時k = 1，當(dāng)水流方向沿著對角線方向時k = 2。
[0028] 優(yōu)選的，步驟b)中的管網(wǎng)匯流過程中的管道水流為
[0029]
[0030] 其中：I為河段的上游入水流，Q為河段的上下游出水流，S為該河段內(nèi)的蓄水量；
[0031]
[0032]
[0033]在上式中：Lg為管道長度，L為特征河長，Qo為某一水深!1所對應(yīng)的穩(wěn)定流量，So為底 坡，B為水面寬度，C為波速，C = nv，η為波速系數(shù)，V為斷面平均速度。
[0034] 優(yōu)選的，步驟b)中計算流量過程中的雨水流速包括以下步驟：
[0035] 步驟一:輸入根部管線的管線號，并在數(shù)據(jù)庫中查找與其相連的上游節(jié)點；
[0036]步驟二:根據(jù)上游節(jié)點查找與之相連的上游管線，如果有，則轉(zhuǎn)為步驟三，若沒有， 則轉(zhuǎn)為步驟四；
[0037]步驟三:將上游管線編號作為輸入轉(zhuǎn)化與步驟一；
[0038]步驟四：將步驟一中的管線設(shè)置成邊緣管線，其上游管點為邊緣管點；
[0039] 步驟五:計算步驟四邊緣管線的出流量Q2 = C山+C2IdC3Q1;且該變形管線沒有上 游管線，因此邊緣管線的此時出流量為Q2 = C1HdC2HdC3Q2，并對計算結(jié)果進(jìn)行保存；
[0040] 步驟六：根據(jù)步驟五計算的邊緣管線的出流量計算次邊緣管線的出流量Q2 = Ci (QL1+Hi) +C2 (QL2+H2) +C3Q1，并對計算結(jié)果進(jìn)行保存；
[0041] 步驟七:重復(fù)步驟六直到計算出根部管線的出流量。
[0042]綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點：通過致災(zāi)因子與承載體易損性分析、城市內(nèi)澇評估、致 災(zāi)臨界雨量設(shè)定、電網(wǎng)災(zāi)害預(yù)警的預(yù)警方法，能解決暴雨全過程中，城市積澇的提前預(yù)警的 難點，并根據(jù)預(yù)警技術(shù)，解決暴雨全過程中，城市積澇范圍、積澇深度，預(yù)警臨界值模擬及確 定等問題，有效地預(yù)測內(nèi)澇災(zāi)害并減少內(nèi)澇造成的財產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)損失。
【附圖說明】
[0043]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
[0044] 圖1為本發(fā)明芝加哥暴雨過程線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045] 圖2為本發(fā)明非滿流圓管的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0046] 電網(wǎng)設(shè)施暴雨預(yù)警方法，依次包括以下步驟：
[0047] a)致災(zāi)因子與承載體易損性分析:通過降雨量提取不同等級的臨界降雨強(qiáng)度、臨 界降雨量、臨界有效降雨量、淹沒范圍和淹沒水深，并通過淹沒范圍和淹沒水深來分析承載 體易損性，臨界降雨強(qiáng)度為單位時間內(nèi)的降雨量，臨界降雨量為一段時間內(nèi)的降雨量，臨界 有效降雨量為反映當(dāng)前降雨強(qiáng)度及累積降雨量使得坡體或松散物質(zhì)產(chǎn)生或可能產(chǎn)生位移 作用的等效降雨量，臨界有效降雨量Re = Ri+Rd+IrXt，其中：Re為有效降雨量;Ri為間接前 期有效降雨量，是當(dāng)日之前的降雨累積量;Rd為直接前期有效降雨量，是當(dāng)日降雨量累積 量;Ir為降雨強(qiáng)度;t為雨強(qiáng)為Ir的降水歷時，承載體包括變電所、配電室、電纜線路及設(shè)備、 配電終端設(shè)備、桿上電容器、站所建筑物、配電變壓器、開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜、柱上開關(guān)設(shè)備；
[0048] b)城市內(nèi)澇評估:根據(jù)步驟a)提取的降雨量分析城市內(nèi)澇風(fēng)險，城市內(nèi)澇風(fēng)險包 括降雨過程、產(chǎn)流過程、地表匯流過程和管網(wǎng)匯流過程；
[0049] c)致災(zāi)臨界雨量設(shè)定:通過統(tǒng)計歸納法求取暴雨電網(wǎng)影響的臨界雨量，并判斷是 否超過臨界降雨量，當(dāng)臨界雨量超過臨界降雨量時，則進(jìn)入步驟d)，當(dāng)臨界雨量未超過臨界 降雨量時，當(dāng)則返回步驟a);
[0050] d)電網(wǎng)災(zāi)害預(yù)警:通過對步驟c)中超過臨界降雨量的區(qū)域進(jìn)行預(yù)警處理及確定城 市易澇點的預(yù)警等級。
[0051] 優(yōu)選的，步驟b)中的降雨過程通過暴雨強(qiáng)度表述，暴雨強(qiáng)度包括以下步驟：
[0052] A暴雨資料選樣:從已有的雨量資料中選取降雨事件，降雨事件的降雨歷時分為5 分鐘、10分鐘、15分鐘、20分鐘、30分鐘、45分鐘、60分鐘、90分鐘、120分鐘，降雨事件的降雨 重現(xiàn)期按0.25年、0.33年、0.5年、1年、2年、3年、5年和10年統(tǒng)計；
[0053] B頻率分析:根據(jù)步驟A選取的暴雨資料統(tǒng)計暴雨強(qiáng)度的頻率分布曲線；
[0054] C確定暴雨強(qiáng)度參數(shù):通過步驟A和步驟B獲得的頻率-強(qiáng)度-歷時關(guān)系來估計暴雨 強(qiáng)度參數(shù)，估計方法包括最小二乘法、單純形法、迭代法和遺傳算法。
[0055] 當(dāng)研究區(qū)域為一個沒有降雨資料或資料不充分時，采用平均降雨強(qiáng)度表示一場 降雨，且降雨強(qiáng)度為不變的，在實際的降雨過程中，開始時降雨強(qiáng)度較小，隨時間增加而逐 漸變大，然后又變小直到雨停，通過圖1中所示的芝加哥暴雨過程線進(jìn)行相應(yīng)的演算，圖1 中，tl為雨峰時刻，降雨強(qiáng)度最大;t2為雨停時刻;tb表示峰前時段，ta表示峰后時段，雨峰 系數(shù)Y=tl = t2,使用與均勻雨型具有相同平均強(qiáng)度的暴雨生成雨量過程線，用i(t)表示 降雨強(qiáng)度隨時間的變化，則歷時為td的降雨的平均強(qiáng)度為：
[0056]
[0057]引入雨峰后，以tb表示峰前時刻與雨峰時刻的時差，以ta表示峰后時刻與雨峰時 刻的時差，則峰前時段的瞬時降雨強(qiáng)度為：
[0058]
[0059]
[0060]
[0061]
[0062]
[0063]
[0064] 當(dāng)模型計算精度要求不高時，可以采用均勻雨型表示降雨強(qiáng)度的時間分布;若計 算精度要求較高時，采用芝加哥暴雨過程線，雨峰系數(shù)取經(jīng)驗值〇. 4。
[0065] 步驟b)中的產(chǎn)流過程通過徑流系數(shù)法計算，徑流系數(shù)法將城市區(qū)域分為幾種不 同的地表類型并對每一種地表類型賦以一個系數(shù)，然后該系數(shù)乘以降雨量就得到了產(chǎn)流 量，根據(jù)不同的地面類型選取不同的徑流系數(shù)，如各種屋面、混凝土或瀝青路面的徑流系數(shù) 為0.85~0.95;大塊石鋪砌路面或瀝青表面處理的碎石路面的徑流系數(shù)為0.55~0.65;級 配碎石路面的徑流系數(shù)為0.40~0.50;干砌磚石或碎石路面的徑流系數(shù)為0.35~0.40;非 鋪砌土路面的徑流系數(shù)為0.25~0.35;公園或綠地的的徑流系數(shù)為0.10~0.20。
[0066] 步驟b)中的地表匯流過程為雨水徑流產(chǎn)生后如何在地表運動，并最終通過雨水口 進(jìn)入排水管網(wǎng)的過程，地表匯流過程包括水力學(xué)模型和水文學(xué)模型，水力學(xué)模型建立在微 觀物理定律的基礎(chǔ)上，依據(jù)水流的連續(xù)方程和運動方程求解水流的時空變化，雨水口匯水 區(qū)內(nèi)的水流運動為坡面流過程，水文學(xué)模型為建立降雨輸入和流域出口流量過程的某種確 定性關(guān)系。
[0067] 控制坡面流運動的一維圣維南方程組為：
[0068]
[0069]
[0070] 其中：X為水流方向，A為垂直于X軸的面積，Q為通過斷面A的流量，y為斷面A的水 深，VX為斷面平均流速，SO為地面坡度，Sf為阻力坡度，g為重力加速度，ql為下滲或降雨，阻 力坡度：
[0071]
[0072]其中：f為Weisbach阻力系數(shù);η為Manning糙率系數(shù);Kn為換算系數(shù)，采用國際單 位制時為1，采用英制單位時則為1.486; C為Chezy系數(shù);R為水力半徑。
[0073] 水文學(xué)模型通過時間面積圖表示流域不同區(qū)域的匯流時間分布，單位脈沖響應(yīng)為
[0074]
[0075] 其中：（t-τ)為匯流時間，dA為流域內(nèi)的單位面積。
[0076] 優(yōu)選的，步驟b)中的地表匯流過程中的雨水徑流路徑由中心格網(wǎng)和八個相鄰的鄰 域格網(wǎng)組成，通過鄰域格網(wǎng)與中心格網(wǎng)形成的不同坡度的三角面，選擇從中心格網(wǎng)的下坡 坡度最大的三角面的坡向作為中心格網(wǎng)的水流方向。
[0077] 雨水從中心格網(wǎng)匯流至鄰域格網(wǎng)的匯流時間 [0078
[0079J 其中：nm為格N兇域地表的Manning糙率糸數(shù)，g為DEM格網(wǎng)的間距，I為凈雨，Ah為 由水流指向連接的兩個相鄰格網(wǎng)的高程差，k是系數(shù)，當(dāng)水流方向沿著DEM格網(wǎng)方向時k = 1，
[0083] 當(dāng)水流方向沿著對角線方向時k=2。[0080] 擊驟h)由的管網(wǎng)r流忖耜由的管道水流為[0081]
[0082]其中：I為判段的上游人水流，Q為河段的上下游出水流，S為該河段內(nèi)的蓄水量；
[0084]
[0085]在上式中：Lg為管道長度，L為特征河長，Qo為某一水深!1所對應(yīng)的穩(wěn)定流量，So為底 坡，B為水面寬度，C為波速，C = nv，η為波速系數(shù)，V為斷面平均速度。
[0086] 當(dāng)管網(wǎng)匯流管道為非滿流圓管時，如圖2所示有，
[0087]
[0088] 其中η為曼寧粗糙系數(shù)，D為管道直徑，為圓心角，整理得：
[0089；

[0090] 式中α和β為#的函數(shù)。根據(jù)岑國平等人的研究，α和β可取常數(shù):α = 0.15，β = 0.75， 則有：
[0091]
[0092] 再求出Co，Ci和C2,由4_2式可求出管道某時段Δ t后的流量Qt+At。結(jié)合管道過水?dāng)?面特征，由曼寧公式可得對應(yīng)演算流量的水深h，即：
[0093]
[0094] 先通過Q求出氣再由識計算該斷面的水深h。從Q求爐采用牛頓迭代法，令
[0100] 步驟b)中計算流量過程中的雨水流速包括以下步驟：
[0101]步驟一:輸入根部管線的管線號，并在數(shù)據(jù)庫中查找與其相連的上游節(jié)點；
[0102] 步驟二:根據(jù)上游節(jié)點查找與之相連的上游管線，如果有，則轉(zhuǎn)為步驟三，若沒有， 則轉(zhuǎn)為步驟四；
[0103] 步驟三:將上游管線編號作為輸入轉(zhuǎn)化與步驟一；
[0104] 步驟四：將步驟一中的管線設(shè)置成邊緣管線，其上游管點為邊緣管點；
[0105] 步驟五:計算步驟四邊緣管線的出流量Q2 = C1IdC2IdC3Q1;且該變形管線沒有上 游管線，因此邊緣管線的此時出流量為Q 2 = C1HdC2HdC3Q2，并對計算結(jié)果進(jìn)行保存；
[0106] 步驟六：根據(jù)步驟五計算的邊緣管線的出流量計算次邊緣管線的出流量Q2 = Ci (QL1+Hi) +C2 (QL2+H2) +C3Q1，并對計算結(jié)果進(jìn)行保存；
[0107] 步驟七:重復(fù)步驟六直到計算出根部管線的出流量。
[0108] 除上述優(yōu)選實施例外，本發(fā)明還有其他的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本 發(fā)明作出各種改變和變形，只要不脫離本發(fā)明的精神，均應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求所定 義的范圍。
【主權(quán)項】
1. 電網(wǎng)設(shè)施暴雨預(yù)警方法，其特征在于:依次包括以下步驟： a) 致災(zāi)因子與承載體易損性分析:通過降雨量提取不同等級的臨界降雨強(qiáng)度、臨界降 雨量、臨界有效降雨量、淹沒范圍和淹沒水深，并通過淹沒范圍和淹沒水深來分析承載體易 損性，臨界降雨強(qiáng)度為單位時間內(nèi)的降雨量，臨界降雨量為一段時間內(nèi)的降雨量，臨界有效 降雨量為反映當(dāng)前降雨強(qiáng)度及累積降雨量使得坡體或松散物質(zhì)產(chǎn)生或可能產(chǎn)生位移作用 的等效降雨量，臨界有效降雨量Re = Ri+Rd+IrXt，其中：Re為有效降雨量;Ri為間接前期有 效降雨量，是當(dāng)日之前的降雨累積量;Rd為直接前期有效降雨量，是當(dāng)日降雨量累積量；Ir 為降雨強(qiáng)度;t為雨強(qiáng)為Ir的降水歷時，承載體包括變電所、配電室、電纜線路及設(shè)備、配電 終端設(shè)備、桿上電容器、站所建筑物、配電變壓器、開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜、柱上開關(guān)設(shè)備； b) 城市內(nèi)澇評估:根據(jù)步驟a)提取的降雨量分析城市內(nèi)澇風(fēng)險，城市內(nèi)澇風(fēng)險包括降 雨過程、產(chǎn)流過程、地表匯流過程和管網(wǎng)匯流過程； c) 致災(zāi)臨界雨量設(shè)定:通過統(tǒng)計歸納法求取暴雨電網(wǎng)影響的臨界雨量，并判斷是否超 過臨界降雨量，當(dāng)臨界雨量超過臨界降雨量時，則進(jìn)入步驟d)，當(dāng)臨界雨量未超過臨界降雨 量時，當(dāng)則返回步驟a); d) 電網(wǎng)災(zāi)害預(yù)警:通過對步驟c)中超過臨界降雨量的區(qū)域進(jìn)行預(yù)警處理及確定城市易 ?勞點的預(yù)警等級。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)設(shè)施暴雨預(yù)警方法，其特征在于:步驟b)中的降雨過程通 過暴雨強(qiáng)度表述，暴雨強(qiáng)度包括以下步驟： A暴雨資料選樣:從已有的雨量資料中選取降雨事件，降雨事件的降雨歷時分為5分鐘、 10分鐘、15分鐘、20分鐘、30分鐘、45分鐘、60分鐘、90分鐘、120分鐘，降雨事件的降雨重現(xiàn)期 按0.25年、0.33年、0.5年、1年、2年、3年、5年和10年統(tǒng)計； B頻率分析:根據(jù)步驟A選取的暴雨資料統(tǒng)計暴雨強(qiáng)度的頻率分布曲線； C確定暴雨強(qiáng)度參數(shù):通過步驟A和步驟B獲得的頻率-強(qiáng)度-歷時關(guān)系來估計暴雨強(qiáng)度 參數(shù)，估計方法包括最小二乘法、單純形法、迭代法和遺傳算法。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)設(shè)施暴雨預(yù)警方法，其特征在于:步驟b)中的產(chǎn)流過程通 過徑流系數(shù)法計算，徑流系數(shù)法將城市區(qū)域分為幾種不同的地表類型并對每一種地表類型 賦以一個系數(shù)，然后該系數(shù)乘以降雨量就得到了產(chǎn)流量。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)設(shè)施暴雨預(yù)警方法，其特征在于:步驟b)中的地表匯流過 程為雨水徑流產(chǎn)生后如何在地表運動，并最終通過雨水口進(jìn)入排水管網(wǎng)的過程，地表匯流 過程包括水力學(xué)模型和水文學(xué)模型，水力學(xué)模型建立在微觀物理定律的基礎(chǔ)上，依據(jù)水流 的連續(xù)方程和運動方程求解水流的時空變化，雨水口匯水區(qū)內(nèi)的水流運動為坡面流過程， 水文學(xué)模型為建立降雨輸入和流域出口流量過程的某種確定性關(guān)系。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電網(wǎng)設(shè)施暴雨預(yù)警方法，其特征在于:控制坡面流運動的一維 圣維南方程組為：其中：x為水流方向，A為垂直于x軸的面積，Q為通過斷面A的流量，y為斷面A的水深，vx 為斷面平均流速，SO為地面坡度，Sf為阻力坡度，g為重力加速度，ql為下滲或降雨，阻力坡 度：其中：f為Weisbach阻力系數(shù);η為Manning糙率系數(shù);Kn為換算系數(shù)，采用國際單位制時 為1，采用英制單位時則為1.486;(：為〇16^系數(shù);1?為水力半徑。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電網(wǎng)設(shè)施暴雨預(yù)警方法，其特征在于:水文學(xué)模型通過時間面 積圖表示流域不同區(qū)域的匯流時間分布，單位脈沖響應(yīng)為 其中：（t-τ)為匯流時間，dW瓜·^n H、J年·??LflJtr、。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電網(wǎng)設(shè)施暴雨預(yù)警方法，其特征在于:步驟b)中的地表匯流過 程中的雨水徑流路徑由中心格網(wǎng)和八個相鄰的鄰域格網(wǎng)組成，通過鄰域格網(wǎng)與中心格網(wǎng)形 成的不同坡度的三角面，選擇從中心格網(wǎng)的下坡坡度最大的三角面的坡向作為中心格網(wǎng)的 水流方向。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電網(wǎng)設(shè)施暴雨預(yù)警方法，其特征在于：雨水從中心格網(wǎng)匯流至 鄰域格網(wǎng)的匯流時間其中：nm為格網(wǎng)區(qū)域地表的Manning糙率系數(shù)，g為DEM格網(wǎng)的間距，I為凈雨，Δ h為由水 流指向連接的兩個相鄰格網(wǎng)的高程差，k是系數(shù)，當(dāng)水流方向沿著DEM格網(wǎng)方向時k=l，當(dāng)水 流方向沿著對角線方向時k = 2。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)設(shè)施暴雨預(yù)警方法，其特征在于:步驟b)中的管網(wǎng)匯流過 程中的管道水流為 Qt+At = C〇It+At+ClIt+C2Qt; 其中：I為河段的上游入水流，Q為河段的上下游出水流，S為該河段內(nèi)的蓄水量；在上式中：Lg為管道長度，L為特征河長，Qo為某一水深!1所對應(yīng)的穩(wěn)定流量，So為底坡，B 為水面寬度，c為波速，c=nv，η為波速系數(shù)，v為斷面平均速度。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電網(wǎng)設(shè)施暴雨預(yù)警方法，其特征在于:步驟b)中計算流量過 程中的雨水流速包括以下步驟： 步驟一:輸入根部管線的管線號，并在數(shù)據(jù)庫中查找與其相連的上游節(jié)點； 步驟二:根據(jù)上游節(jié)點查找與之相連的上游管線，如果有，則轉(zhuǎn)為步驟三，若沒有，則轉(zhuǎn) 為步驟四； 步驟三:將上游管線編號作為輸入轉(zhuǎn)化與步驟一； 步驟四：將步驟一中的管線設(shè)置成邊緣管線，其上游管點為邊緣管點； 步驟五:計算步驟四邊緣管線的出流量QpCm+CA+CsQu且該變形管線沒有上游管 線，因此邊緣管線的此時出流量為Q2 =(：此+(：2!12+(^2，并對計算結(jié)果進(jìn)行保存； 步驟六:根據(jù)步驟五計算的邊緣管線的出流量計算次邊緣管線的出流量ftiicKQu+m) +(^2^2+^)+(:^，并對計算結(jié)果進(jìn)行保存； 步驟七:重復(fù)步驟六直到計算出根部管線的出流量。
【文檔編號】G08B21/10GK106056851SQ201610322830
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】吳穎暉, 沈平, 沈一平, 潘杰, 陳鵬, 潘少華, 張東波, 陳杰, 金凌鵬, 丁宇海
【申請人】國網(wǎng)浙江省電力公司臺州供電公司, 國家電網(wǎng)公司, 杭州辰青和業(yè)科技有限公司