[發(fā)明專利]一種無(wú)徑流資料地區(qū)的洪水預(yù)報(bào)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310377611.3
• 申請(qǐng)日: 2013-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN103488871A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李春紅;王建平;陳建;謝小燕;趙宇;黃春雷;姚峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院;南京南瑞集團(tuán)公司
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;許婉靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無(wú)徑流資料地區(qū)的洪水預(yù)報(bào)方法，屬于洪水預(yù)報(bào)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自然界中的水文過(guò)程極為復(fù)雜，受多種因素的影響，通常采用概化的水文模型進(jìn)行預(yù)報(bào)，模型參數(shù)主要受地形、地貌、下墊面等特征影響，水文預(yù)報(bào)的重要工作即在采用適用模型的基礎(chǔ)上，確定當(dāng)前預(yù)報(bào)流域的水文模型參數(shù)。在大部分流域，水文模型參數(shù)通過(guò)大量的歷史徑流資料模擬推算（將降雨、蒸發(fā)等信息代入模型，通過(guò)調(diào)整參數(shù)使計(jì)算的徑流過(guò)程與實(shí)際吻合）；但因雨量/水文站建設(shè)早期建設(shè)較少，歷史徑流資料序列很短，無(wú)法滿足預(yù)報(bào)需求；同時(shí)因人類活動(dòng)等影響，導(dǎo)致流域產(chǎn)匯流特性發(fā)生較大變化，原有的資料無(wú)法反映當(dāng)前的來(lái)水特性，導(dǎo)致資料不可用。未了解決無(wú)資料/少資料地區(qū)水文預(yù)報(bào)問(wèn)題，國(guó)際水文科學(xué)協(xié)會(huì)(IAHS)啟動(dòng)了簡(jiǎn)稱“PUB”(無(wú)資料流域水文預(yù)報(bào))的十年計(jì)劃,以減少水文預(yù)報(bào)的不確定性為核心,旨在探索水文模擬的新方法、實(shí)現(xiàn)水文理論的重大突破,以滿足尤其是發(fā)展中國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的需要。

以往對(duì)無(wú)徑流資料流域水文預(yù)報(bào)的方法包括水文比擬法、參數(shù)等值線圖法、徑流系數(shù)法、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式法、隨機(jī)模擬法等。傳統(tǒng)方法的主要思想一般是資料的移用，但是參考站(流域)的選擇并沒有有效的方法，在很大程度上受到水文工作者主觀經(jīng)驗(yàn)的影響。徑流特征值的空間變化與流域物理特性及氣象因素等密切相關(guān)，區(qū)域化方法(regionalization)即在這種基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，即通過(guò)流域?qū)傩詫ふ夷繕?biāo)流域(無(wú)資料流域)的參考流域(有資料流域)，利用有資料流域的模型參數(shù)推求無(wú)資料流域的模型參數(shù)，從而對(duì)無(wú)資料流域進(jìn)行預(yù)報(bào)。區(qū)域化的常用方法包括距離相近法、屬性相似法和回歸法三種方法，(1)距離相近法是指找出與研究流域(無(wú)資料流域)距離上相近的一個(gè)(或者多個(gè))流域(有資料流域)，并把其參數(shù)作為研究流域的參數(shù)，其研究根據(jù)為同一區(qū)域的物理和氣候?qū)傩韵鄬?duì)一致，因此相鄰流域的水文行為相似。(2)屬性相似法是指找出與研究流域?qū)傩?如土壤、地形、植被和氣候等)上相似的流域，并把其參數(shù)作為研究流域的參數(shù)。(3)回歸法是指根據(jù)有資料流域的模型參數(shù)和流域?qū)傩裕⒍咧g的多元回歸方程，從而利用無(wú)資料流域的流域?qū)傩酝魄笃淠Ｐ蛥?shù)。

現(xiàn)有技術(shù)存在如下缺點(diǎn)：

相似流域選取缺乏全面、客觀性：現(xiàn)有研究通常選用一種或幾種地形、地貌特征參數(shù)的綜合指數(shù)（如地形指數(shù)ln(α/tanβ)）作為屬性判別尋找相似流域，而后進(jìn)行參數(shù)的移用或分析。因不同模型參數(shù)的物理意義不同，僅依據(jù)某種或幾種流域特征參數(shù)進(jìn)行判別不夠全面，難以反映真正的流域相似；采用所有流域特征分析存在信息量大、分類復(fù)雜，無(wú)法判斷的問(wèn)題。

現(xiàn)有技術(shù)未考慮不同參數(shù)的區(qū)別：目前無(wú)資料地區(qū)參數(shù)通常采用移用或回歸分析確定：移用時(shí)通常先找到參照流域，而后所有參數(shù)統(tǒng)一移用；回歸分析則先確定進(jìn)行分析的流域，而后每個(gè)參數(shù)在同樣的流域群中進(jìn)行。實(shí)際上，水文模型中每個(gè)參數(shù)代表的物理意義不同，因每個(gè)流域都有其獨(dú)特性，很難找到與模型中所有參數(shù)的相關(guān)特征均相似的流域，且已有研究?jī)H依據(jù)一種或幾種特征變量尋找參照流域，而所有參數(shù)統(tǒng)一移用或采用同一些流域無(wú)法反映參數(shù)的獨(dú)特性。

主觀判別、效率低：現(xiàn)有技術(shù)均采用人工判別、處理的方式，嘗試解決無(wú)資料地區(qū)的洪水預(yù)報(bào)問(wèn)題，采用技術(shù)難以大量推廣，且其中包含人為的主觀性，效率低下。

發(fā)明內(nèi)容

為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種無(wú)徑流資料地區(qū)的洪水預(yù)報(bào)方法，采用所有可獲取的相關(guān)流域特征信息進(jìn)行分析，使得相似流域的選取更加客觀，全面。?

本發(fā)明是采用如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的的：

一種無(wú)徑流資料地區(qū)的洪水預(yù)報(bào)方法，包括如下步驟

1）對(duì)所有已有甲等預(yù)報(bào)方案流域的土地利用和土壤特征信息進(jìn)行聚類處理，所述土地利用和土壤特征信息主要為各種植被覆蓋率和土壤類型覆蓋率；

2）對(duì)水文模型的每一個(gè)參數(shù)，選取全部或部分流域特征信息進(jìn)行逐步回歸分析，確定與該參數(shù)相關(guān)的流域特征信息；

3）針對(duì)所有已有甲等預(yù)報(bào)方案流域，建立流域特征信息數(shù)據(jù)庫(kù)；

4）對(duì)待確定參數(shù)的無(wú)徑流資料流域，首先根據(jù)經(jīng)緯度自動(dòng)從互聯(lián)網(wǎng)下載數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)和植被，土壤信息，然后采用數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)進(jìn)行流域相關(guān)信息提取，并對(duì)植被，土壤信息進(jìn)行聚類，得到與前述已有甲等預(yù)報(bào)方案流域相同的流域特征信息；

5）在所述步驟3）建立的流域特征信息數(shù)據(jù)庫(kù)中尋找與待確定參數(shù)的無(wú)徑流資料流域同屬于一個(gè)大流域的子流域；