(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211301912.3 (22)申请日 2022.10.24 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115374655 A (43)申请公布日 2022.11.22 (73)专利权人 水利部交通 运输部国家能源局南 京水利科 学研究院 地址 210029 江苏省南京市 鼓楼区华侨街 道广州路2 23号 (72)发明人 高昂　戴江玉　吴修锋　吴时强　 张宇　徐佳怡　杨倩倩　薛万云　 查伟　王芳芳　孙晨光　孙诗游　 聂贝　谭燕平　 (74)专利代理 机构 北京中先生知识产权代理事 务所(普通 合伙) 16063 专利代理师 窦贤宇(51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 16/29(2019.01) (56)对比文件 CN 109284926 A,2019.01.2 9 CN 109356225 A,2019.02.19 CN 114841476 A,202 2.08.02 左其亭等.新疆水资源时空变化特 征及适应 性利用战略研究. 《水资源保护》 .2021, 审查员 俞姝颖 (54)发明名称 城市雨水利用时空动态调配模拟方法和系 统 (57)摘要 本发明公开了一种城市雨水利用时空动态 调配模拟方法和系统， 该方法包括查找城市区域 中雨水收集利用系统的覆盖范围， 并将流域GIS 地图划分为城内雨水收集利用区域和域外雨水 收集排放区域； 构建流域水文水动力模拟模型并 计算获得城内雨水收集利用区域和域外雨水收 集排放区域的水文数据， 计算各个措施的有效深 度和区域雨水利用比值； 构建城市区域雨水收集 利用拓扑系统和城市水平衡干旱胁 迫模型， 以城 市降雨数据和水文数据作为输入 数据， 计算并获 得城市雨水收集利用的模拟数据； 判断模拟数据 是否大于阈值， 若大于， 按照预定比例将雨水从 城内雨水收集利用区域调整至域外雨水收集排 放区域。 本发明提高了雨水利用率， 具有很高的 实用价值。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115374655 B 2022.12.27 CN 115374655 B 1.城市雨水利用时空动态调配模拟方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤S1、 获取包含至少一个城市区域的流域GIS地 图、 流域降雨数据和水文数据， 查找 城市区域中雨水收集利用系统的覆盖范围， 并基于此覆盖范围将流域GIS地图划分为城内 雨水收集利用区域和域外雨水收集 排放区域； 步骤S2、 构建流域水文水动力模拟模型和包括水量平衡方程在内的约束条件， 以流域 降雨数据、 水文数据和调配措施集作为输入， 获得城内雨水收集利用区域和 域外雨水收集 排放区域的水文数据并计算各个调配措施的有效深度、 城内及域外雨水利用比值； 步骤S3、 构建城市区域雨水收集利用拓扑系统和城市水平衡干旱胁迫模型， 以城市降 雨数据和步骤S1的水文数据作为输入数据， 输入城市水平衡干旱胁迫模型， 计算并获得城 市雨水收集利用的模拟数据； 步骤S4、 判断模拟数据是否大于阈值， 若大于， 按照预定比例将雨水从城内雨水收集利 用区域调整至域外雨水收集排放区域； 再通过步骤S2和步骤S3计算模拟数据， 直至模拟数 据符合小于阈值； 所述步骤S2还 包括： 步骤S2a、 获取城内雨水收集利用区域的雨水量， 记为第一雨水量， 计算第一雨水量与 城内雨水收集利用最大存 储量的比值并判断是否超过阈值； 步骤S2b、 获取域外雨水收集排放区域的雨水量， 记为第二雨水量； 计算第二雨水量与 域外雨水收集利用最大存 储量的比值并判断是否超过阈值； 步骤S2c、 计算域外雨水收集排放区域的雨水量与城内雨水收集利用区域的雨水量的 比值， 作为储备雨水利用量系数； 步骤S2d、 构建城内雨水利用模型， 计算未来预定时间周期内的雨水使用量并计算雨水 利用比值； 构建域外雨水利用模型， 计算未来预定时间周期 内的雨水使用量并计算雨水利 用比值； 所述步骤S3包括： 步骤S31、 将城市湖泊、 河流、 绿地、 水库、 储水装置概化， 并融合于已构 建的城市区域雨 水收集利用拓扑系统中； 步骤S32、 构建城市水平衡干旱胁迫模型， 模拟气候变化条件下的土地利用变化量以及 蒸散发量； 步骤S33、 利用蓄水 ‑径流‑频率曲线分析城市区域的水平衡参数。 2.如权利要求1所述的城市雨水利用时空动态调配模拟方法， 其特 征在于， 还 包括： 步骤S5、 构建城内雨水收集利用评价模型， 所述评价模型包括雨水资源利用成本评价 单元、 雨水利用经济效益评价单 元和气候 生态效益评估单 元； 所述雨水资源利用成本 评价单元为， f=C1+C2+{C1* （1‑e） *i* （1+i）n/[ （1+i）n‑1]+C2}/B； 其中， f为雨水资源利用的成本， C1为雨水资源利用设施的固定成本， C2为雨水资源利用 设施的运行成本， e为设施寿命期终了时的残余价值率， i为贴现率， n为项目的寿命期， B为 年雨水集蓄量； 所述雨水利用经济效益评价单元为， Zmax=∑DjXj； 其中， ∑Xj=X0； 0≤Xj≤[Xj]， j=1,2,3, 4…； 式中Dj为使用处理后的雨水与其他水源之间的单位效益差值； Xj为相应各种用途的用 水量；X0为可用雨水资源量； [ Xj]为某种用途时的最大需水量；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115374655 B 2所述气候 生态效益评估单 元为： ； F为由雨水利用模式和技术手段组合所改善的平均污染物质量， a为雨水利用模式和技 术手段组合措施中第 a种措施，K代表雨水利用模式和技术手段组合措施中措施的个数， Aa 为未采用第 a种措施下的平均污染物质量， Ba为采用第 a种措施后的平均污染物质量。 3.如权利要求1所述的城市雨水利用时空动态调配模拟方法， 其特征在于， 所述步骤S1 包括： 步骤S11、 基于选定的城市区域， 获取该城市区域所在流域的GIS地图， 并判断该流域 内 是否存在其他城市区域； 若存在， 将其作为次级城市区域； 获取流域内历史上预定年度的水 文数据和流 域降雨数据； 步骤S12、 针对包括次级城市区域在内的每一城市区域， 查找雨水收集利用系统 的边缘 端点， 并获取各个边缘端点的集水区域， 连接各个集水区域的边缘线， 形成城市集水区域的 外围边界， 该外围边界覆盖的区域标记为 雨水收集利用系统的覆盖范围； 步骤S13、 从流域内减去各个城市区域中雨水收集利用系统的覆盖范围， 获得域外雨水 收集排放区域。 4.如权利要求1所述的城市雨水利用时空动态调配模拟方法， 其特征在于， 所述调配措 施的有效深度E MD为： EMD= （S1/S0） * H0； 式中， S1为措施面积， S0为径流 面积， H0为措施深度。 5.如权利要求4所述的城市雨水利用时空动态调配模拟方法， 其特征在于， 所述步骤S4 还包括： 判断域外雨水收集排放区域的水位是否达到阈值， 若达到， 则启动工程设备， 降低 流域内水位。 6.一种城市雨水利用时空动态调配模拟系统， 其特 征在于， 包括： 至少一个处 理器； 以及 与至少一个所述处 理器通信连接的存 储器； 其中， 所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令， 所述指令用于被所述处理器执行以实 现权利要求1 ‑5任一项所述的城市雨水利用时空动态调配模拟方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115374655 B 3