[發明專利]一種洪水超前預警預報方法

有效

• 申請號: 201810128280.2
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108416468B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 肖章玲;吳亞琪;梁忠民;李彬權;王軍;胡義明
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06F17/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 婁嘉寧

本發明公開了一種洪水超前預警預報方法，基于總量相似指標、過程相似指標、堆土機距離指標和暴雨分布相似指標的暴雨相似性綜合度量方法，在歷史場次暴雨中尋找相似暴雨及其對應的典型洪水過程，再根據暴雨量比值對典型洪水過程進行縮放，以此實現洪水的超前預警預報。本發明能夠隨著暴雨洪水過程信息的增加，逐時段預報的洪水過程不斷更新，預報精度呈逐步上升，從而獲得了較長的預見期，可為水庫調度提供決策支持。

技術領域

本發明屬于水文水資源與數據挖掘交叉領域，涉及一種洪水超前預警預報方法。

背景技術

隨著我國水利設施的建設，水文基礎資料也逐漸豐富。如何利用歷史暴雨洪水資料，挖掘暴雨洪水的相似性一直是水文相似性研究的熱點問題。長期水文觀測資料中蘊藏著大量的水文規律信息，研究當前暴雨洪水與歷史場次暴雨洪水之間的相似性，有效利用歷史上類似暴雨洪水的發展演化信息，實現實時洪水的超前預警預報，是洪水預報的新途徑。

暴雨洪水序列屬于時間序列。目前，有學者借鑒時間序列相似性度量技術進行水文過程相似性研究。時間序列相似性度量方法有歐式距離、動態時間彎曲距離、斜率距離、符號化距離、最長公共子序列度量等。但大多數研究者都是從整場洪水信息出發，洪水全部過程結束后才能獲得相關信息，無法為水庫實時調度提供技術支持，例如萬新宇等根據洪水歷時、洪峰流量、洪峰出現時間等10項洪水特征指標，采用主成分分析的方法進行洪水相似性分析；歐陽如琳等采用動態時間扭曲距離法對研究站點220場洪水流量過程進行相似性搜索。實際上，暴雨洪水的形成是一個逐步演化的過程，隨著洪水過程的推進，得到的洪水信息越多，越有利于預估未來的暴雨洪水發展情勢，從而延長實時預報預見期，為實時洪水超前預報預警提供決策參考。目前，還沒有比較準確和快速的洪水超前預警預報的方法，所以還不能根據洪水的信息預估未來的暴雨洪水的發展情勢。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供了一種能夠準確的對洪水進行預估的洪水超前預警預報方法。

發明內容：為解決上述技術問題，本發明一種洪水超前預警預報方法，包括以下步驟：

步驟1：實時采集研究區域的N個雨量站的降雨量，并采用算術平均法計算面雨量；

步驟2：將步驟1采集到的研究區域的當前暴雨數據與R場歷史暴雨的數據進行對比：分別計算研究區域的當前暴雨與每場歷史暴雨的總量相似指標、過程相似指標、堆土機距離指標和暴雨分布相似指標；

步驟3：計算研究區域的當前暴雨數據與每場歷史暴雨數據的相似性綜合度量指標，從而找出與當前暴雨過程相似程度最高的某一場歷史暴雨；

步驟4：根據步驟3獲得的結果找出某一場歷史暴雨及其對應的典型洪水過程，根據暴雨量比值對典型洪水過程進行縮放，得到預報洪水過程；其中，歷史暴雨對應的洪水過程可根據該歷史相似暴雨從水文數據庫或年鑒中獲取。

其中，所述步驟2中研究區域的當前暴雨與每場歷史暴雨在前T時段內總量相似指標的計算方法為：根據公式計算當前暴雨與每場歷史暴雨的總量相似指標quantity(X,Y)，其中，X表示當前暴雨過程，Y表示歷史暴雨過程，T表示對比時長，t表示時刻，X_t表示當前暴雨在t時刻的面雨量；Y_t表示歷史暴雨在t時刻的面雨量。

所述步驟2中的當前暴雨與每場歷史暴雨在前T時段內的過程相似指標的計算方法為：根據process(t)＝(X_t-X_t+1)/(Y_t-Y_t+1)和獲知當前暴雨與歷史暴雨的過程相似指標其中process(t)表示兩場降雨隨時間變化趨勢的一致性，process(t)≤0表示兩場降雨隨時間變化趨勢不一致，process(t)＞0表示兩場降雨隨時間變化趨勢一致；H(t)表示在t時刻當前暴雨與歷史暴雨的相似度。