一种基于双向协同与刚性约束的城市洪涝治理规划方法与流程

本发明涉及城市洪涝治理规划，尤其涉及一种基于双向协同与刚性约束的城市洪涝治理规划方法。

背景技术：

1、城市下垫面硬化导致洪涝灾害频发，高密度城市面临着排水、排涝、防洪标准衔接失衡的突出问题。现有城市洪涝规划多采用正向推演方法，即按“排水标准—排涝标准—防洪标准”顺序逐级计算设计流量，但该方法难以兼顾末端河道行洪能力的刚性约束，容易导致上游提标、下游承载不足的系统性失稳问题。此外，现行规划对地表“不成灾”滞蓄空间、闸泵调控下河道实际排涝能力、涉水工程群阻水效应等因素考虑不足，导致规划结果与实际工况偏差较大。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种基于双向协同与刚性约束的城市洪涝治理规划方法，以解决至少一个上述技术问题。

2、为实现上述目的，一种基于双向协同与刚性约束的城市洪涝治理规划方法，所述方法包括以下步骤：

3、步骤s1：构建城市洪涝全链条工程体系，识别源头滞蓄设施、排水管网、排涝河道及行洪河道之间的水文传递关系，并建立对应的水力联系模型；

4、步骤s2：基于水力联系模型按照预设排水标准、排涝标准以及防洪标准，分别对排水管网设计流量、排涝河道承泄流量以及行洪河道行洪流量进行计算，并对城市洪涝工程体系的达标状态进行校核，得到第一校核结果；

5、步骤s3：以行洪河道控制断面的最大安全泄量作为约束条件，对超过最大安全泄量的超额水量进行反向分摊计算，并逐级确定排涝河道、排水管网以及源头滞蓄区域的允许下泄流量上限与所需滞蓄量，以得到第一校核结果的反向验算结果；

6、步骤s4：基于预设城市积水控制标准，对城市地表可利用滞蓄空间进行滞蓄分析，并将对应滞蓄容量分配至各排水管网控制单元；

7、步骤s5：核定排涝河道的最大排涝能力，以确定河道安全泄量修正值；

8、步骤s6：识别城市高风险积涝区域以及关键基础设施区域，并通过第一校核结果、反向验算结果以及河道安全泄量修正值生成城市洪涝治理规划方案，其中识别城市高风险积涝区域以及关键基础设施区域包括：基于历史内涝点、地形低洼区及汇流路径模拟，圈定集中涝区及其风险等级作为城市高风险积涝区域并识别位于高风险区内的关键基础设施。

9、本发明具有以下有益效果：

10、一、本发明通过构建正向推演与反向验算双向协同机制，以干流控制断面最大安全泄量为刚性约束，实现了排水、排涝、防洪标准的全链条动态匹配。该方法能够精准量化超额水量在干流、支流、管网及地表源头的逐级分摊过程，并基于地表不成灾滞蓄空间的工程化利用，实时关联各层级能力与标准的动态响应关系，确保洪涝防御体系整体达标且严格遵循水量平衡原理。相较于传统正向推演规划方法，本发明经反向验算矫正后的标准衔接方案，能够真实反映干流承泄能力受限条件下的超额水量逐级消纳、地表滞蓄削峰等物理过程，其规划结果更贴合高密度城市“上游提标不压下游”的实际水利安全需求，为洪涝防治标准制定与工程体系优化提供了更可靠的决策依据。

11、二、本发明依托常规可获取的基础地理信息数据、管网数据及河道断面数据即可完成规划方案制定，通过管道控制单元能力分解、支流承泄能力核定及涉水工程群阻水效应修正，能够灵活适配不同城市区域（如老旧建成区、新建规划区）的地形地貌与工程分布特征。其双向协同规划方法可根据干流安全泄量的物理阈值，自动实现正向标准提标与反向能力倒逼的分层级精准匹配，无需求解复杂水动力耦合模型，在保障规划精度的同时大幅降低数据需求与计算成本。此外，规划过程中输出的源头滞蓄量分解指标、支流允许下泄流量上限、河道安全泄量修正值等核心参数，可直接为管网系统改造、河道整治、海绵城市建设等工程落地提供多维度量化依据，有效提升本方法的工程可操作性与决策支撑价值。

1.一种基于双向协同与刚性约束的城市洪涝治理规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于双向协同与刚性约束的城市洪涝治理规划方法，其特征在于，步骤s1包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的基于双向协同与刚性约束的城市洪涝治理规划方法，其特征在于，步骤s2包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的基于双向协同与刚性约束的城市洪涝治理规划方法，其特征在于，步骤s24还包括：

5.根据权利要求1所述的基于双向协同与刚性约束的城市洪涝治理规划方法，其特征在于，步骤s3包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的基于双向协同与刚性约束的城市洪涝治理规划方法，其特征在于，步骤s31中行洪河道控制断面的堤防安全条件、河道断面条件以及沿岸建设约束条件具体为：

7.根据权利要求1所述的基于双向协同与刚性约束的城市洪涝治理规划方法，其特征在于，步骤s4包括以下步骤：

8.根据权利要求1所述的基于双向协同与刚性约束的城市洪涝治理规划方法，其特征在于，步骤s5包括以下步骤：

9.根据权利要求2所述的基于双向协同与刚性约束的城市洪涝治理规划方法，其特征在于，基于地表高程数据与排水管网数据，划分目标区域的汇水分区包括：

10.根据权利要求9所述的基于双向协同与刚性约束的城市洪涝治理规划方法，其特征在于，将地表初始汇流方向与地下排水牵引方向进行叠合比对，在地表初始汇流方向与地下排水牵引方向一致的区域建立稳定汇流带，在地表初始汇流方向与地下排水牵引方向偏离的区域建立分界缓冲带具体为：