[發明專利]小河流洪水預報方法

有效

• 申請號: 201911356704.1
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111143498B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 余豪;王偉;費如君;盧毓偉;鐘明璐
• 申請（專利權）人: 中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F16/29
• 分類號: G06F16/29;G06T17/05;G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 盧宏;王娟

本發明公開了一種小河流洪水預報方法，利用開源GIS代碼進行二次開發，能滿足洪水預報的GIS需求，同時通過模型計算引擎的分類，實現了模型的靈活配置，對流域的自動提取和節點拓撲關系的匹配關聯，實現了方案的自動靈活構建，在提高中小河流預報精度的同時可很大程度節省方案作業人員的工作量。

技術領域

本發明涉及水利水電工程技術領域，特別是一種小河流洪水預報方法。

背景技術

我國中西部地區多為山區丘陵地帶，山洪災害頻發，受災地區域較為分散，具有流域面積較小、匯流時間較短、資料匱乏，且由于中小河流預報斷面眾多、上下游拓撲關系復雜，人工構建方案效率低、參數調整不便等特點。

傳統中小河流預報方法的流程主要為：選擇新安江三水源模型或其他水文模型(包括集總式、分布式水文模型)等，利用已有流域圖層或使用ARCGIS等商業GIS工具導入DEM數據提取流域圖層等相關要素；再通過經緯度錄入雨量站信息，判斷流域內相關代表站，通過ARCGIS等工具或者人工劃分泰森多邊形，求取相關權重；如果遇到上下游有斷面關聯，則人工建立上下游斷面拓撲關系；最后選擇多年洪水資料，率定模型參數，形成最終洪水預報方案。

上述預報方案建立流程，在大江大河流域面積較大、資料豐富、代表雨量站較多的情況下，可以基本滿足預報要求。但在面對中小河流預報時，存在以下問題無法滿足要求：1)中小河流預報流域面積較小無代表雨量站；2)中小河流預報斷面眾多，提取子流域、建立拓撲關系、選擇模型等具有較大工作量；3)資料匱乏，匯流參數無法率定，預報精度較低；4)方案較多時，調整修改方案任務繁重。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種小河流洪水預報方法，提高中小河流預報精度，節省方案作業工作人員的工作量。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種小河流洪水預報方法，包括以下步驟：

1)提取選定的試驗流域的坡度、流向，并以所述坡度、流向為輸入，從所述試驗流域出口倒推，尋找最長匯流路徑；

2)根據所述最長匯流路徑和根基柵格點坡度，提取地貌單位線；

3)根據DEM數據，利用SharpMap提取相應流域，根據流域圖層跟雨量站點圖層交互情況，關聯流域雨量站編碼；為每個斷面關聯相應的上、下游斷面雨量站編碼；根據所述雨量站編碼和最長匯流路徑判斷其他預報斷面是否在匯流路徑上，如果是則作為上游輸入斷面，并關聯相關編號的上游站；如果不是，則確定沒有上游輸入斷面；通過所述上游輸入斷面，將與其對應的下游斷面構成上下游斷面拓撲關系，確定整個流域關聯的雨量站編碼，構建計算下游流量的方案。

步驟1)中，利用下述方法提取試驗流域的流向：利用SharpMap讀取DEM每一個柵格點的數據，選擇百分比法：兩點的高程差與其水平距離的百分比，其計算公式如下：坡度＝(高程差/水平距離)x100％，使用百分比表示時，即：i＝h/l×100％，其中h為高程差，l為水平距離；每個柵格點均有8個流向，根據DEM每個柵格數據及鄰近柵格數據，判斷流向為流向最低高程的柵格點，最終形成每個柵格的D8流向。該方法簡單容易實現。

所述最長匯流路徑的計算過程包括：根據提取的流向，從流域出口斷面處的柵格點，根據其D8方向的柵格點，倒推流向，根據每個柵格周圍8個流向中流向本柵格的個數，采用倒推的方式，尋找所有匯流路徑，根據累計長度最終找到最長匯流路徑。

本發明中，為了便于實施，試驗流域斜對角的流向距離記錄為√2，上下左右記錄為1。