[發明專利]降雨-流量-水位耦合插值求解山洪災害臨界雨量的方法

在審

• 申請號: 201810050370.4
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN108304967A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 徐劍秋;毛北平;徐德龍;梅軍亞;張潮;羅倩;王濤
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會水文局
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司 11253
• 代理人: 李新昂

本發明提供了降雨?流量?水位耦合插值求解山洪災害臨界雨量的方法，包括以下步驟：資料評估、模型構建、指標計算，降雨?流量?水位耦合插值求解山洪災害臨界雨量的方法根據山洪災害外業調查評價對象的成災水位，經水力學方法轉換為成災流量，基于一定時段內不同流域前期影響雨量情況下降雨量與所形成的相應場次洪峰流量的耦合關系，插值推求不同流域前期影響雨量情況下的山洪災害臨界雨量，從而為山洪災害預報預警預防提供技術支撐。

技術領域

本發明涉及山洪災害領域，尤其涉及降雨-流量-水位耦合插值求解山洪災害臨界雨量的方法。

背景技術

我國幅員遼闊，地質地貌復雜多樣，以山地高原為主，大部分處于東亞季風區，強降雨頻發，極端天氣增多，山洪災害發生頻繁。山洪災害是我國洪澇災害致人死亡的主要災種，其突發性強，破壞力大，預報預警預防難，且多發生在偏遠山區，交通不便、通信不暢，是我國防汛工作的難點和薄弱環節。山洪災害預警指標一般分為雨量預警指標和水位預警指標兩類，其中雨量預警指標要素包括時段及其對應雨量兩個要素，通過分析不同預警時段的臨界雨量得出。

臨界雨量指導致一個流域或區域發生山溪洪水可能致災時，即達到成災水位時，降雨達到或超過的最小量級和強度。臨界雨量的準確性取決于對山洪災害形成機理、產匯流規律研究的深化程度，由于山洪災害發生背景復雜且對災害形成機理和產匯流規律的認識不深，目前國內外對臨界雨量的研究大都處于探討試應用階段。

一般而言，臨界雨量受降雨、流域土壤含水量及下墊面特性三大因素影響。降雨條件由場次降雨量、場次累積降雨量及降雨強度等指標描述；土層含水條件包括土壤含水量或者前期降雨；流域下墊面特征包括地形、溝道特征、流域幾何特征、植被、土壤等因素，受人類活動影響。

目前山洪災害臨界雨量的確定方法種類繁多，歸納起來可分為經驗方法和理論方法兩大類。經驗方法不關注山洪災害發生過程的物理機制，直接根據降雨資料系列和山洪災害數據系列推求臨界雨量，對資料的需求相對較少，方法簡單，應用方便。如國內有實測雨量統計法、水位-流量反推法、暴雨臨界曲線法、比擬法，日本的土壤雨量指數法、實效雨量法、匯流時間與降雨強度法、多重判別分析統計法等。理論方法又稱水文水力學方法，以山洪災害形成的水文學、水力學過程為基礎，具有較強的物理機制，對資料需求較高。如我國的水動力學計算方法、分布式模型計算法，美國的Flash Flood Guidance(FFG)方法等。2015年《基于降雨徑流關系曲線插值法的山洪臨界雨量計算》在考慮前期影響雨量的情況下，根據一定時段內降雨與所形成洪水洪峰流量相關關系曲線，將預警水位對應的流量在曲線上內插，得到相應的臨界雨量值，此方法是用土壤含水量來表示前期影響雨量Pa，Pa<0.5Wm，土壤較干；0.5Wm≤Pa≤0.8Wm，土壤一般；Pa>0.8Wm，土壤較濕。流域內不同前期影響雨量條件下一定時段內降雨與所形成洪水洪峰流量具有高度的相關性的前提是該流域具有良好的降雨徑流關系(一般流域面積小于200km²)，且洪水過程是山溪性、單峰洪水，而該文獻未列出方法的適用前提條件。

現有的經驗方法對資料需求少，基于統計分析，缺乏理論基礎，難以大面積推廣到其他地區。理論方法雖有物理機制，但資料需求高，因數據、技術水平、參數等方面的要求，難以大規模運用。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供了降雨-流量-水位耦合插值求解山洪災害臨界雨量的方法，該方法無須需求完備的水文資料，且具有一定的物理機理和普適性，從而解決現行計算方法中存在的上述問題。

為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

本發明提供了降雨-流量-水位耦合插值求解山洪災害臨界雨量的方法，包括以下步驟：

S1、資料評估

對計算流域面積小于200km²的小流域不同前期影響雨量條件下的降雨徑流關系進行評估；