[發明專利]基于降雨時程分布的臨界雨量進行實時山洪預警的方法

有效

• 申請號: 201910191242.6
• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN109920213B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 童冰星;李致家;劉墨陽
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G08B21/10
• 分類號: G08B21/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉傳玉

本發明公開了一種基于降雨時程分布的臨界雨量進行實時山洪預警的方法，首先摘錄歷次洪水過程中洪峰出現前T時段內的降雨數據，并計算T時段內的累積降雨量；其次，基于洪峰出現前T時段內的降雨數據構建洛倫茲曲線，計算洛倫茲曲線的基尼系數，并依據基尼系數將洪峰出現前T時段內的降雨劃分為三類；接著統計洪峰出現前T時刻的張力水含量飽和度，即初始土壤含水量飽和度；然后判斷歷次洪水是否為超警洪水，分別對均勻，不均勻，集中三種類別的降雨制作累積降雨量?初始土壤含水量飽和度散點圖，并標出超警洪水對應的點，結合超警洪水對應的點畫出臨界雨量線；最后根據臨界雨量線進行實時預警。

技術領域

本發明涉及水文技術領域，尤其涉及一種基于降雨時程分布的臨界雨量進行實時山洪預警的方法。

背景技術

我國河流眾多，流域面積200至3000km²的中小流域近9000個。近年來，受氣候變化影響，由局地強降水造成的中小河流突發性洪水頻繁發生，已成為造成人員傷亡的主要災種。中小流域由于通常處于地形復雜、坡度陡峻的偏遠山區，急促上漲的洪水極易形成危害當地的居民人身安全和社會經濟的洪澇災害，因此依據實時觀測的降雨數據對中小流域突發性洪水進行快速預警成為亟待解決的重要問題。

臨界雨量法是國內外應用較為廣泛的一種進行山洪預警的方法。臨界雨量是指導致一個流域將要發生山洪災害時，降雨量可能達到的量級或者強度。基于流域實際情況推算出可靠準確的臨界雨量是該方法應用時的關鍵與核心所在。然而目前已有的推求臨界雨量的方法大都沒有考慮到降雨的時程分布。實際上，對于同樣的降雨量，短促集中的暴雨更容易產生突發性的洪水，因此更具有危險性。若在推算臨界雨量的過程中不能對這一情況加以重視，則常常會導致推算出的臨界雨量過高，山洪實時預警時實測雨量往往達不到臨界雨量從而漏報，為山洪災害防治帶來一定的隱患。如何對臨界雨量法進行完善，從而在一定程度上提高對于降雨時程分布特征的重視，也是臨界雨量法發展過程中的重點和難點之一。

為了進一步促進臨界雨量法的發展，需要更深入研究考慮降雨時程分布不均勻條件下臨界雨量的估算方法。

洛倫茲曲線(Lorenz curve)就是，在一個總體(國家、地區)內，以的人口百分比為橫坐標，以對應各個人口百分比的收入百分比縱坐標的點組成的曲線。它原本是由美國統計學家M.O.洛倫茲(Max Otto Lorenz，1876-1959)于1907年提出的用以研究國民收入在國民之間的分配問題的數學模型。其洛倫茲曲線的彎曲程度(使用基尼系數來表示)有重要意義。一般來講，它反映了收入分配的不平等程度。基尼系數越大，彎曲程度越大，收入分配越不平等，反之亦然，因此該曲線在經濟學領域中被廣泛地應用。在考慮降雨時程分配特征下對于臨界雨量進行推算，其關鍵就是要對降雨序列的不均勻程度進行量化，而這正是洛倫茲曲線研究的范圍，因此針對現有的推算臨界雨量方法中的不足，如何考慮將洛倫茲曲線應用于臨界雨量的推算過程中，量化降雨過程中不斷動態發展變化的時程分配特點，從而提高臨界雨量推算方法的可靠性，正是發明人需要解決的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景中所涉及到的缺陷，提供一種基于降雨時程分布的臨界雨量進行實時山洪預警的方法。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案

基于降雨時程分布的臨界雨量進行實時山洪預警的方法，包括以下步驟：

步驟1，收集流域歷次洪水過程中的流量以及降雨數據資料，對于每一次洪水過程，摘錄洪峰出現前T時段內的降雨數據，并計算T時段內的累積降雨量，T為大于等于2的整數；

步驟2，對于每一次洪水過程，根據其洪峰出現前T時段內的降雨數據構建洛倫茲曲線，計算洛倫茲曲線的基尼系數，然后將基尼系數分別和預先設置的基尼系數閾值XG、DG進行比較、進而對洪水過程的降雨過程進行劃分，XGDG，如果0G≤XG，認為降雨類型為均勻，如果XGG≤DG，認為降雨類型為不均勻，如果DGG，認為降雨類型為集中；