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[發明專利]一種河流基流量的預測方法有效

專利信息
申請號: 201611130575.0 申請日: 2016-12-09
公開(公告)號: CN106709168B 公開(公告)日: 2019-12-27
發明(設計)人: 李偉;龍玉橋;林錦;吳春勇;崔婷婷;王銳;蓋永偉;崔江濤 申請(專利權)人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
主分類號: G06F17/50 分類號: G06F17/50
代理公司: 11577 北京知呱呱知識產權代理有限公司 代理人: 李芙蓉;馮建基
地址: 210029 江*** 國省代碼: 江蘇;32
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摘要:
搜索關鍵詞: 徑流 關系函數 最小徑 標準化 儲水量 河流 預測 流量預測 流域出口 實測數據 斷面處 徑流量 地下 預設 申請
【說明書】:

發明涉及一種河流基流量的預測方法,其中,所述方法包括:從流域出口斷面處的徑流實測數據中獲取預設數量的退水過程徑流數據;提取每個退水過程徑流數據中的最小徑流量,建立最小徑流量與退水前期徑流量的關系函數;基于所述最小徑流量將各個退水過程徑流數據進行標準化;根據標準化后的徑流數據,確定標準化的地下儲水量與基流量的關系函數;通過所述標準化的地下儲水量與基流量的關系函數預測河流的基流量。本申請涉及的河流基流量的預測方法,能夠提高基流量預測的精度。

技術領域

本申請涉及河流徑流量預測技術領域,特別涉及一種河流基流量的預測方法。

背景技術

河流徑流量由地表徑流和地下徑流兩部分組成。其中地下徑流主要來源于流域內地下儲水量的排泄,它構成了河流基流量。無論是在降水缺乏的旱季,還是在降水停止后,流域持續退水的雨季,基流量都是河流徑流量的主要成分。基流是維系河流水生態系統健康與穩定的核心要素,河流基流的模擬預報,對于保障生態流量,保持河流自凈功能,促進水質改善具有重要意義。現有基流預報技術主要分為兩類:一是基于地下水動力學的分布參數模型,二是基于流域系統地下水文特征的集中參數模型。分布參數模型雖然模擬計算精度高,但是需要詳細預設模型初始與邊界條件,率定檢驗多個模型參數,因此在應用中通常受限于實地資料條件。集中參數模型通常采用線性水庫概化方法,這樣的模擬方法雖然簡潔,應用方便,但本質上線性水庫模型結構存在不準確性,因此模擬預測精度有限。河流實測徑流數據不僅是模型參數率定與檢驗的主要依據,也是構建模型結構的重要信息源。基于此,近年來逐漸發展起了一類有別于線性水庫的集中參數基流模擬方法,其主要描述方程為:

dQ/dt=g(Q)(P-ET-Q)

其中P和ET分別為流域內降水量和蒸發量,g(Q)是表征流域地下儲水量與地下徑流量即基流量(Q)的關系函數,當P、ET、g(Q)均已知時,可以通過迭代計算獲取基流量(Q)。g(Q)的表達式無需預先設定,而是可以直接從河流實測徑流數據中提取,因此對于不同流域,具有較強的靈活性。這一方法改進了線性水庫過于簡化帶來的不足。但是,對于給定的流域,不同豐枯水文年的地下儲水量差異較大,這一方法在模擬不同豐枯水文年份的基流過程中存在明顯缺陷,特別是無法合理模擬枯水年份的基流動態特征。另一個缺點是,這一方法不能再現流域地下儲水量增加與減少過程中普遍存在的滯后性,也就是基流漲水與退水過程的差異性,這也影響了基流量預測的精度。

發明內容

本申請實施方式的目的在于提供一種河流基流量的預測方法,能夠提高基流量預測的精度。

為實現上述目的,本申請提供了一種河流基流量的預測方法,所述方法包括:從流域出口斷面處的徑流實測數據中獲取預設數量的退水過程徑流數據;提取每個退水過程徑流數據中的最小徑流量,建立最小徑流量與退水前期徑流量的關系函數;基于所述最小徑流量將各個退水過程徑流數據進行標準化;根據標準化后的徑流數據,確定標準化的地下儲水量與基流量的關系函數;通過所述標準化的地下儲水量與基流量的關系函數預測河流的基流量。

進一步地,每個所述退水過程徑流數據均滿足:降水量和蒸發量均可被忽略;后一時刻的徑流量始終不高于前一時刻的徑流量;以及退水過程持續預設天數。

進一步地,獲取每個退水過程徑流數據中的最小徑流量Qmin,以及單個退水過程的前期n個時段的徑流量均值Qn,通過相關分析,建立兩者關系函數:

其中,Qmin表示所述最小徑流量,Qn表示所述單個退水過程前期n個時段的徑流數據均值,r1、r2、r3均為擬合參數。

進一步地,按照下述公式將各個退水過程徑流數據進行標準化:

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