[發明專利]基于氣象預報及水動力模擬的流域水位及內澇預報方法

在審

• 申請號: 202010775489.5
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111898303A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 念國魁;何曉彤;馮典
• 申請（專利權）人: 蘇州大圜科技有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06Q10/04;G06Q50/26;G06F113/08
• 代理公司: 蘇州尚為知識產權代理事務所(普通合伙) 32483
• 代理人: 陳鋼

本發明涉及地理數據處理和建模、水動力模擬和水利預報的技術領域，且公開了一種基于氣象預報及水動力模擬的流域水位及內澇預報方法，具體的實施步驟是：S1.根據研究需要，確定研究區域，并規劃出所研究水域的流域邊界；S2.確定研究河道，根據需求劃定河道邊界并對河道邊界進行訂正。本發明包含了整個河道、城區建模的流程和仿真步驟，還包括仿真調整和訂正方法，在綜合應用計算流體力學方法的基礎上，詳細說明了與實際情況結合的步驟，還包括地理信息技術、氣象預報技術、自動化技術等，實際地解決了目前需要的能夠實際展現城市內澇、河道流速流量分布的問題，提高了對于水利仿真預報的能力和精度，發展了與水利相關專業的技術結合。

技術領域

本發明涉及地理數據處理和建模、水動力模擬和水利預報的技術領域，具體為一種基于氣象預報及水動力模擬的流域水位及內澇預報方法。

背景技術

過去，水文預報過程存在諸多問題，由于有限元建模成本大，高精度建模計算時間過，。隨著物聯網技術高速發展、高性能計算迅速普及，計算量問題已經大大緩解，在2020年汛期水情嚴峻，需求機器迫切的背景下，如何能夠在短時間內以準確性為主，真實進行河道水情的仿真及預報，成為了當前水利建模仿真的重中之重，同時水文預報能夠為汛期期間的決策提供預報輔助，為水庫、城市內澇、涵洞、防洪壩等建立有限元模型并完成水動力仿真，滿足上述業務日益增長的需求，實際河道水位流量流速分布受到上游流量、局地地理因素、局地降雨徑流等因素共同作用，表現出強烈的局地性差異，所以對河道流域的仿真的難點在于有限元模型的建立是否符合真實情況，有限元模型的建立又分為網格的建立和地理數據的映射，網格的質量在于建模技術的高低，在自動化網格建立的基礎上往往需要人為基于衛星實況或者實地考察進行二次訂正，地理數據的質量是與地理數據產品質量或實地測繪的質量有直接關系，采用不同來源的數據得到的模型在細節上存在較大差異，需要對仿真結果進行訂正，水文預報主要采用經驗公式進行預報預警，基于單站/多站水位、當地降雨量和歷史數據擬合經驗公式來推算單站/多站未來水位，這種預報預警方法很簡易并且有效，還有與一維河流模型結合，往往能達到快速預報的效果，該方法依賴大量歷史數據，比較準確；另有國內高校根據納維-斯托克斯方程或簡化后的淺水波方程開發的流體力學模型，國外基于計算流體動力學理論研發的CFD商用/開源軟件，都可以作為二維、三維水動力仿真模型進行使用；還有基于機器學習的方法得到的預報模型，結合成熟的神經網絡算法得到。

現有的基于氣象預報及水動力模擬的流域水位及內澇預報方法主要采用經驗公式進行預報預警，具有很強的局地性，如果研究區域沒有歷史數據，往往需要根據上下游站水位和流量進行估算，誤差較大，結合一維河流模型或內澇模型得到的積水結果只能滿足定量模擬，不能反映實際河流流速分布和積水分布，不利于推廣使用。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于氣象預報及水動力模擬的流域水位及內澇預報方法，具備適用范圍廣和精度比較高，可以完善整個預報的空間分布，具有較強的指導意義等優點，解決并克服常用經驗預報方法中數據量大、使用范圍有限的問題。

(二)技術方案

為實現上述提高預報的適用范圍和精度，完善整個預報結果的空間分布，為城市內澇提供具指導意義的方案，本發明提供如下技術方案：

一種基于氣象預報及水動力模擬的流域水位及內澇預報方法，具體的實施步驟是：

S1.根據研究需要，確定研究區域，并規劃出所需研究水域的流域邊界；

S2.確定研究河道，根據需求劃定河道邊界并對河道邊界進行訂正，在劃定河道邊界并對其進行訂正時可以使用衛星圖片；

S3.確定城市區域，根據用戶需求決定是否啟用高精度城市建筑群建模，以方便工作人員判斷是否對研究區域進行網格加密處理；