(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 202211303658.0 (22)申请日 2022.10.24 (71)申请人 无锡学院 地址 214105 江苏省无锡市锡山区锡山大 道333号 (72)发明人 卜久贺　王霞　李春晖　王涛　 徐恬　王雪松　邵飞燕　刘款　 赵芬　 (74)专利代理 机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 专利代理师 彭晓勤 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 17/13(2006.01) G06K 9/62(2022.01)G06Q 10/06(2012.01) (54)发明名称 一种雨水调度方法 (57)摘要 本发明公开了一种雨水调度方法， 包括以下 步骤： S1： 搭建雨水净化系统， 分配降雨类 型； S2： 基于降雨类型搭建PCSWMM雨洪模型； S3： 水泵集 群调度； 当一场极端降雨来临时， 分配的降雨类 型自动嵌入PCSWMM雨洪模型中， PCSWMM雨洪模型 运算雨水径 流流量， 开启水泵并确定水泵状态和 雨水净化系统状态， 基于水泵状态及雨水净化系 统状态对水泵的排水流量进行调控调度。 本发明 利用PCSWMM雨洪模型调配雨水径流， 使得城市雨 水净化系统在强降雨过程中能够高效运行， 同时 避免污染事故。 权利要求书3页 说明书9页 附图1页 CN 115510720 A 2022.12.23 CN 115510720 A 1.一种雨水调度方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 搭建雨水 净化系统， 分配降雨类型； S2： 基于降雨类型搭建PCSWMM雨洪模型， PCSWMM雨洪模型通过实时接收水泵抽 水流量 和雨水净化系统中的排水流量， 实时模拟显示雨水净化系统的水容量， 通过调度规则发布 水泵运行指令， 进 而防止雨水 净化系统溢流， 有效管控污染风险扩散； S3： 水泵集群调度； 当一场极端降雨来临时， 分配的 降雨类型自动嵌入PCSWMM雨洪模型 中， PCSWMM雨洪模 型运算雨水径 流流量， 开启水泵并确定水泵状态和雨水净化系统状态， 基 于水泵状态及雨水 净化系统状态对水泵的排水流 量进行调控调度。 2.根据权利要求1所述一种雨水调度 方法， 其特征在于， 步骤S1中雨水净化系统包括依 次连接的水泵和雨水净化装置， 所述水泵设有用于监测水泵抽水流量的第一流量检测仪， 雨水净化装置设有第二流量监测仪， 用于实时监控雨水净化装置中的排水流量； 信息中心 通过收集气象站信息判别未来雨水情况， 提前做出雨水引流准备， 雨水净化系统以及水泵 引流的流量监测数据在信息中心呈现， 利用P CSWMM雨洪模型分析不同雨水净化系统剩余容 量， PCSWMM雨洪模型通过调度规则发布水泵运行指令， 利用水泵对不同雨水净化系统分配 雨水径流 量， 从而完成雨水的高效调度处 理。 3.根据权利要求2所述 一种雨水调度方法， 其特 征在于， 步骤S1具体为： S11： 信息中心通过气象站提取降雨事件参数， 获得气象站发布的降雨事件参数相关信 息后给不同雨水净化系统的水泵下达指令做好水量分配准备； 降雨过程中， 信息中心实时 收集雨水径流流量、 水泵抽水流量、 雨水净化装置中的排水流量， 经过信息中心的PCSWMM雨 洪模型分析， 给予不同地点的水泵下达流量分配任务， 雨水最后达到雨水净化装置； 降雨事 件参数包括降雨深度、 降雨历时、 降雨事 件间隔以及降雨过程线； S12： 无量纲化降雨曲线， 以消除降雨深度和降雨历时对该曲线的影响； 式中， Ar为无量纲累积降雨深度， r为降雨事件场次， Dt为降雨观测时间t的累积降雨深 度， Dd为总降雨深度； t为降雨观测时间， τ为降雨观测时间t的无量纲时间， d为一场降雨事 件的降雨历时， 单位为天； 对于每场降雨事件， 降雨历时被均分为k个时间间隔， ΔT＝d/k， ΔT为一定时间段的降雨历时， 则Ar(i＝1,2...k)为无量纲累积时间r/k下的无量纲累积降 雨深度； S13： 确定降雨类型； 利用K ‑means聚类方法对无量纲降雨曲线进行 聚类分析， 将降雨时 程分配为特定降雨类型， 得到聚类结果， 通过聚类结果确定降雨类型； 其中， 降雨类型分为 四类： 均匀型U、 峰值延后型D、 峰值中心型C和峰值靠前型A； 均匀型U是指降雨 强度在整场降 雨事件过程中是均匀的； 峰值延后型D是指大降雨强度出现在降雨事件过程的后 期； 峰值中 心型C， 强降雨出现在降雨事件的中间部分， 且降雨强度从中心向两边逐渐减弱； 峰值靠前 型A是指强降雨出现在降雨事 件的前期。 4.根据权利要求1所述 一种雨水调度方法， 其特 征在于， 步骤S2具体为： S21： 搭建地表的产流模块和汇流模块； 产流模块基于地表的排水方向、 土地利用和检权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115510720 A 2查井的分布情况， 概化降雨的模拟范围， 将产流模块划分为多个汇水区， 汇水区依据水文 特 征上的差异性分为有洼蓄且不透水汇水区、 无洼蓄且不透水汇水区、 透水汇水区三类； S22： 计算地表汇流： PCSWMM雨洪模型中的水文特征的模拟计算采用非线性水库模型， 非线性水库模型为将 每一个子汇水区概化为一个水深 较浅的非线性水库， 降雨作为水库的 输入， 下渗和地表径流作为水库的输出； 分别对汇水区的有洼蓄且不透水汇水区、 无洼蓄且 不透水汇水区、 透水汇水区三类分区用连续方程和曼宁方程联立求解来计算汇流模块的地 表汇流； S23： 建立子汇水区； 以城市街道地 图或卫星影像为背景， 以雨水就近排放的原则进行 人工划分； 当降雨的模拟范围区域面积较大， 人工操作工作繁琐， 且缺乏有效的资料和经验 时， 选择泰森多边形自动划分工具， 基于检查井为中心进行泰森多边形划分， 结合街道地形 地图、 城市排水相关资料， 进行人工调整， 将汇水区划分为多个子汇水区， 合并排向相同的 河道和面积较小的子汇水区。 5.根据权利要求4所述一种雨水调度方法， 其特征在于， 步骤S21中产流模块设计步骤 如下： 第一步， 计算有洼蓄且不透水汇水区的产流量， 降雨损失为洼地填充， 故有洼蓄且不透 水汇水区的产流 量为： R2＝P‑D 式中， R2是有洼蓄且不透水汇水区的产流 量； P为降雨 量； D是地表洼蓄量； 第二步， 计算无洼蓄且不透水汇水区的产流量， 降雨损失主要为雨期蒸发量， 故无洼蓄 且不透水汇水区的产流 量为： R1＝P‑E 式中， R1是无洼蓄且不透水汇水区的产流 量； P是降雨 量； E为雨期蒸发量； 第三步， 计算透水汇水区的产流量， 降雨损失主要包括下渗量和洼蓄量， 蒸发量忽略不 计， 故透水汇水区的产流 量为： R3＝(I‑f)*ΔT 式中， R3为透水汇水区的产流 量； I为降雨强度； f为下渗强度。 6.根据权利要求4所述一种雨水调度方法， 其特征在于， 步骤S22中计算地表汇流具体 为： 第一步， 设置连续方程： 式中： V为子排水区总水量； t为时间； A为排水区表面积； i为净雨强度； Q为汇水区地表 的出流量； 第二步， 由曼宁公式计算子汇水区地表的出流 量Q： 式中， W是子汇水区的漫流宽度， n是曼宁系数； d、 dp为分别为地表水深和洼蓄深度； S是 汇水区的坡度； 第三步， 联立连续方程和曼宁公式， 合并为非线性微分方程求地表水深d， 再用有限差权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115510720 A 3