[發(fā)明專利]一種雙核雙驅(qū)洪水預(yù)報方法

有效

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• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106529176B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉佳;李傳哲;田濟揚
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水利水電科學(xué)研究院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京國林貿(mào)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11001
• 代理人: 李富華,李桂玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙核雙驅(qū)洪水預(yù)報方法，是一種實時的水文預(yù)報方法，是一種通過建模針對非均勻降水的實時洪水預(yù)報方法。

背景技術(shù)

一次降雨過程在流域上的分布，不均勻是絕對的，均勻卻是相對的。在濕潤地區(qū)，年降雨量大，地表土層含水量大且相對均勻。由于氣候條件的原因容易形成大面積的降雨，使流域降雨分布相對均勻。而在半濕潤半干旱或干旱地區(qū)，雨量不僅年內(nèi)分配集中，一次降雨過程在流域面上的分布往往差異也很大，局部暴雨頻發(fā)。流域出口斷面的徑流往往主要是由流域內(nèi)某一局部面積上的暴雨形成的。流域面積越大，這種不均勻性越突出。加之每次降雨的中心位置、主雨區(qū)籠罩面積、雨量和強度等等都在發(fā)生變化，由歷史資料率定出的模型參數(shù)難以應(yīng)對未來下一場暴雨的特殊情況。由于所有集總式模型對面雨量的處理都是按面平均雨量作為模型的輸入，無法考慮面雨量分布的不均勻性，這就給經(jīng)常發(fā)生非均勻暴雨的半濕潤半干旱或干旱地區(qū)的徑流模擬和預(yù)報帶來了極大的挑戰(zhàn)。

為了解決這一棘手問題，世界各國學(xué)者開展了大量研究，提出了一些解決方案，主要可歸納為兩類。一是不斷修改模型結(jié)構(gòu)，如提出了非線性模型、非線性增益模型，試圖把這種降雨均勻性歸結(jié)為水文過程的非線性問題。這種方法顯然不能從根本上解決問題。二是在模型率定時，考慮降雨中心位置在上游還是在下游、以及降雨總量的大小，分別率定模型參數(shù)或單位線。在預(yù)報時，根據(jù)流域上降雨的綜合情況(雨量大小、降雨中心位置、移動路徑等)選擇一套認(rèn)為適合的模型參數(shù)或單位線。但由于降雨過程的不可重復(fù)性，雨量及其時程變化和空間分布會有各種各樣的組合，使得選擇適合的模型參數(shù)又成了一個難題。大量實踐證明，實際預(yù)報效果并不理想。分布式水文模型的出現(xiàn)對解決這一問題提供了一條新的途徑。但由于其模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜、參數(shù)較多，要求的輸入資料繁多，又使用了很多概化和假定，其實際的預(yù)報效果往往不比集總式模型好。

因此，需要尋找一條簡便易行的途徑，提高水文模型的適應(yīng)性，提高半濕潤半干旱及干旱地區(qū)常見的非均勻暴雨的洪水預(yù)報精度。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出了一種雙核雙驅(qū)洪水預(yù)報方法。所述的方法通過“雙核雙驅(qū)”方法，將流域劃分為暴雨核心區(qū)和非暴雨核心區(qū)，在兩個分區(qū)分別建立水文模型進(jìn)行產(chǎn)匯流計算，之后在流域出口斷面處合成流域總徑流，以此提高半濕潤半干旱及干旱地區(qū)非均勻暴雨的洪水預(yù)報精度。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種雙核雙驅(qū)洪水預(yù)報方法，所述方法的步驟如下：

水文模型選擇的步驟：用于選擇適用于研究流域降雨—產(chǎn)流條件的集總式水文模型，包括產(chǎn)流模型和匯流模型；

產(chǎn)流參數(shù)率定的步驟：用于收集分析同一時期全流域降雨相對均勻的降雨洪水資料，采用中等以上量級的均勻暴雨洪水場次率定和校驗?zāi)Ｐ蛥?shù)；

匯流參數(shù)率定的步驟：用于選擇在流域內(nèi)分布不均勻的降雨徑流資料，率定在降雨不均勻情況下降雨中心在流域不同位置的匯流參數(shù)；

降雨均勻性判定的步驟：用于降雨時統(tǒng)計各雨量站的累積降雨量，計算雨量不均勻系數(shù)PU，并判斷是否大于雨量不均勻閾值，如果“是”則進(jìn)入下一步驟，如果“否”則使用常規(guī)方式計算產(chǎn)匯流；

劃分區(qū)域的步驟：用于根據(jù)降雨的空間分布情況將流域劃分為“暴雨核心區(qū)”和“非暴雨核心區(qū)”；

在流域內(nèi)降雨不均勻的前提下(PU值大于0.3～0.4時)，根據(jù)降雨的空間分布情況將流域劃分為“暴雨核心區(qū)”和“非暴雨核心區(qū)”。

計算產(chǎn)流的步驟：用于在兩個分區(qū)各自代表的面積上，統(tǒng)計各雨量站的前期影響雨量，代表兩個分區(qū)的土壤含水量，并分別建立所選定的水文模型進(jìn)行產(chǎn)流計算，兩個分區(qū)的產(chǎn)流參數(shù)均采用在全流域降雨均勻情況下率定的產(chǎn)流參數(shù)進(jìn)行產(chǎn)流過程的分析計算；

計算匯流的步驟：用于根據(jù)兩個分區(qū)所在流域位置的不同，選擇率定的降雨中心在流域不同位置的匯流參數(shù)，并結(jié)合產(chǎn)流過程的計算結(jié)果進(jìn)行匯流過程的分析計算；

疊加的步驟：用于將兩個分析計算的匯流過程按同時段疊加，形成最終的流域出口斷面的預(yù)報數(shù)據(jù)作為徑流預(yù)報結(jié)果；

預(yù)報成果發(fā)布的步驟：用于比較計算流域出口斷面的預(yù)報數(shù)據(jù)與警戒數(shù)據(jù)，若預(yù)報數(shù)據(jù)大于警戒數(shù)據(jù)，則做出洪水預(yù)警；否則認(rèn)為不會發(fā)生洪水。

進(jìn)一步的，所述的產(chǎn)流模型是：三水源蓄滿產(chǎn)流模型SMS_3，所述的匯流模型是：三水源滯后演算模型LAG_3。

進(jìn)一步的，所述的降雨不均勻系數(shù)PU根據(jù)如下公式計算：

其中：Ps為流域最干旱時產(chǎn)流的降雨量、