(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210884455.9 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 北控水务 （中国） 投资有限公司 地址 100020 北京市朝阳区望京东园七区 18号楼8层801内808 (72)发明人 蒋博峰　唐晓雪　董月群　冒建华　 安莹玉　 (74)专利代理 机构 北京细软智谷知识产权代理 有限责任公司 1 1471 专利代理师 张肖 (51)Int.Cl. G06F 16/29(2019.01) G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/26(2012.01) (54)发明名称 基于GIS平台和开源 数据的城市排水系统入 河水量计算方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于GIS平台和开源 数据 的城市排水系统入河水量计算方法及系统， 该方 法包括获取排水片区的开源数据以构建基础数 据库并将其存储于GIS平台； 基于基础数据库中 开源GIS数据的空间分辨率将排水片区划分为多 个独立计算单元并得到每个独立计算单元的参 数值； 构建每个独立计算单元的产汇 流模型并结 合每个独立计算单元的参数值得到每个独立计 算单元的径 流流量和污水流量； 利用输移时间算 法得到排水片区的汇流流量； 基于排水片区的汇 流流量并结合排水片区的污水厂处理能力得到 排水片区的入河水量。 本发明的方法所需资料易 获得， 适用性广， 计算方法可靠性较高， 计算结果 时间精度较高， 有助于城市径流污染的控制管 理。 权利要求书3页 说明书9页 附图4页 CN 115292430 A 2022.11.04 CN 115292430 A 1.一种基于GIS平台和开源数据的城市排水系统入河水量计算方法， 其特征在于， 包 括： 获取待计算排水片区的开源数据以构建基础数据库， 并将基础数据库存储于GIS平台 上； 基于所获取的所述基础数据库中开源GIS数据的空间分辨率将待计算排水片区划分为 多个独立计算单元， 并根据所述基础数据库中的开源GIS数据得到每个独立计算单元 的参 数值； 构建每个独立计算单元的产汇流模型并结合每个独立计算单元的参数值， 得到每个独 立计算单 元的径流 流量和污水流 量； 利用输移时间算法并结合每个独立计算单元的径流流量和污水流量， 得到排水片区的 汇流流量； 基于排水片区的汇流流量并结合排水片区的污水厂处理能力， 得到排水片区的入河水 量。 2.根据权利要求1所述的基于GIS平台和开源数据的城市排水系统入河水量计算方法， 其特征在于， 所述的获取待计算排水片区的开源数据是通过国内外数据网站和公开资料中 获取， 所述的开源数据包括待计算排水片区的下垫面数据、 DEM数据、 土壤结构数据、 人口分 布数据、 人均用水量数据和折污系数、 降雨数据以及排水片区污水厂处 理能力。 3.根据权利要求2所述的基于GIS平台和开源数据的城市排水系统入河水量计算方法， 其特征在于， 所述的基于所获取的所述基础数据库中开源GIS数据的空间分辨率将待计算 排水片区划分为多个 独立计算单 元； 包括： 根据基础数据库中开源GIS数据的空间分辨率， 选择其中最小的空间分辨率作为每个 独立计算单元的空间分辨率， 以将排水片区划分为多个正方形网格 Gj,k， 其中， j、 k分别为每 个正方形网格所在的行 数和列数， 每 个正方形网格作为 一个独立计算单 元。 4.根据权利要求3所述的基于GIS平台和开源数据的城市排水系统入河水量计算方法， 其特征在于， 所述的根据所述基础数据库中的开源GIS数据得到每个独立计算单元的参数 值； 其中， 所述参数值包括： 降雨参数值、 几何参数值、 空间参数值、 人口参数值和用水量参 数值， 所述降雨参数值包括任意i时刻的降雨量数据pi以及计算步长δt， 所述计算步长为降雨 数据时间步长； 所述几何参数值包括独立计算单元面积A和宽度W， 以及每个独立计算单元 与排水片区污水处理厂的距离x； 所述空间参数值包括根据下垫面数据得到的独立计算单 元是否透水和曼宁糙率系数 η、 根据土壤结构数据通过沙粒、 粉粒和粘粒的比例获得的独立 计算单元的稳定渗透系数f以及根据DEM数据得到的坡度g； 所述人口参数值包括根据人口 数据和独立计算单元 的空间关系进行空间计算得到的独立计算单元 的人口r； 所述用水量 参数值包括 根据人均用水量数据得到的独立计算单 元的人均用水量u和折污系数γ。 5.根据权利要求4所述的基于GIS平台和开源数据的城市排水系统入河水量计算方法， 其特征在于， 所述的构建每个独立计算单元的产 汇流模型并结合每个独立计算单元的参数 值， 得到每 个独立计算单 元的径流 流量和污水流 量； 包括： 基于Horton下渗模型和非线性水库汇流模型构 建独立计算单元的产汇流模型， 并带入权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115292430 A 2独立计算单 元的参数值， 计算独立计算单 元的径流 流量qi； 以及 基于人口参数值和用水量 参数值计算独立计算单 元污水流 量li＝r×u×γ。 6.根据权利要求5所述的基于GIS平台和开源数据的城市排水系统入河水量计算方法， 其特征在于， 所述的基于Hort on下渗模 型和非线性水库 汇流模型构建独立计算单元的产 汇 流模型， 包括： 在构建Horton下渗模型时， 忽略渗透系数随时间的变化， 将渗透系数看做稳定值； 在构 建非线性水库汇流模型时， 忽略蒸发的影响， 且不 考虑洼蓄深度； 基于上述Horton下渗模型和非线性水库汇流模型构 建独立计算单元的地表积水深度h 的有限差分方程， 得到独立计算单元的地表积水hi的近似值； 其中， 独立计算单元地表积水 h的有限差分方程是采用Newton ‑Raphson迭代法， 通过设置迭代初始值、 迭代停止条件， 迭 代求解得到； 由独立计算单 元的地表积水hi得到独立计算单 元的径流 流量qi。 7.根据权利要求6所述的基于GIS平台和开源数据的城市排水系统入河水量计算方法， 其特征在于， 所述的利用输移 时间算法并结合每个独立计算单元 的径流流量和污水流量， 得到排水片区的汇流 流量； 包括： 获取独立计算单元径流流量 和污水流量输送到污水处理 厂的 输移时间 将输移时间ti除以计算 步长 δt， 并向上 取整得到ni； 计算排水片区的汇流 流量Qi， 8.根据权利要求7所述的基于GIS平台和开源数据的城市排水系统入河水量计算方法， 其特征在于， 所述的基于排水片区的汇流流量并结合排水片区的污水厂处理能力， 得到排 水片区的入河水量； 包括： 当子汇水分区为分流制时， 则 所得到的排水片区的汇流流量Qi为待计算排水片区的入 河水量 当子汇水分区为合流制时， 则待计算排水片区 的入河水量 与排水片区 的汇流流量Qi 以及污水处 理能力 相关： 9.一种基于GIS平台和开源数据的城市排水系统入河水量计算系统， 其特征在于， 包 括： 获取模块(101)， 用于获取待计算排水片区的开源数据以构建基础数据库， 并将基础数 据库存储于GIS平台上； 处理模块(102)， 用于基于所获取的所述基础数据库中开源GIS数据的空间分辨率将待 计算排水片区划分为多个独立计算单元， 并根据所述基础数据库中的开源GIS数据得到每 个独立计算单 元的参数值； 模型构建模块(103)， 用于构建每个独立计算单元的产汇流模型结合每个独立计算单权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115292430 A 3