[發明專利]一種基于大數據的水文預報方法

有效

• 申請號: 202010819116.3
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN111914432B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 李勝;田彪;張榮;鄭強;楊正熙;羅宇翔
• 申請（專利權）人: 貴州東方世紀科技股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/08
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 商小川

1.一種基于大數據的水文預報方法，它包括：

步驟1、將整個流域按范圍劃分為各個基本計算單元，

步驟2、對每個計算單元進行產流計算；

步驟2所述對每個計算單元進行產流計算的方法包括：

步驟2.1、當降水量或降雨量h到達地面時，按流域日蒸發能力Em進行降水扣損， 得到扣損后的降雨量PE，損失的降雨量為記為E_S，即PE+E_S＝h；

PE0時激活土壤蒸發計算，并置PE為0；激活土壤蒸發計算后，執行步驟2.4完成一次產流迭代計算；

步驟2.2、當降水扣損后，如果PE0，則按水文標準算法，通過流域蓄水容量曲線進行蓄滿產流計算；輸出凈雨R和蓄滿吸收量DW，將輸出凈雨R通過二水源算法得到地上凈雨Rs和地下凈雨hg；得到地上凈雨Rs后，根據霍頓下滲公式結合土壤含水量W，推算下滲率f_v；

步驟2.3、根據當前下滲率f_v和產流面積比a，進行第一次壤中凈雨分配，得出壤中凈雨的第一部分dhss1和地表凈雨hs；再進行第二次壤中凈雨分配，從蓄滿吸收量DW得到第二部分壤中凈雨dhss2，并修正DW；最后合并dhss1和dhss2得到最終的壤中凈雨hss；

步驟2.4、通過滲漏機制，根據壤中自由水轉換率SSCR和地下水滲漏轉換率GCR，實現壤中凈雨h_ss向地下凈雨h_g，以及地下凈雨h_g向深層地下水h_dg的轉換；

步驟3、根據產流計算結果對每個計算單元進行匯流計算；

步驟4、對每個計算單元輸出流量過程進行河網演進疊加計算，最終得到整個流域斷面出口流量；根據流域斷面出口流量水文預報。

2.根據權利要求1所述的一種基于大數據的水文預報方法，其特征在于：

它還包括：步驟5、對最大下滲率F₀、穩定下滲率F_c、霍頓下滲公式系數Beta、流域土壤田間持水能力Wm和參數Em進行率定。

3.根據權利要求1所述的一種基于大數據的水文預報方法，其特征在于：

步驟1所述基本計算單元的劃分方法包括：將流域內互不嵌套的分水嶺作為基本計算單元；一個計算單元對應一個計算點，計算點分為葉子和區間兩種類型，上游計算點通過馬斯京根算法與下游計算點進行連接。

4.根據權利要求1所述的一種基于大數據的水文預報方法，其特征在于：每個計算單元的降水輸入采用氣象部門的5平方公里降雨柵格數據；按流域內各個分水嶺范圍進行分別提取。

5.根據權利要求1所述的一種基于大數據的水文預報方法，其特征在于：

對計算單元進行匯流計算的內容包括：地表匯流Ds、壤中匯流Dss和地下匯流Dg的計算；地表匯流采用瞬時單位線方法實現，壤中匯流Dss和地下匯流Dg采用線性水庫方法實現；

將地表凈雨通過瞬時單位線轉換為流量過程的算法：

其中，U_i為瞬時單位線第i時刻對應的值；D_ui為地表凈雨h_s對應的第i時刻的流量值，F為流域面積。

6.根據權利要求1所述的一種基于大數據的水文預報方法，其特征在于：

所述進行河網演進疊加的方法為馬斯京根河道演進算法，對于一個區間結點，出流量Q等于上游入流Q_uI演進到結點的出流Q_uO加結點區間的總匯流量D，即：

D_i＝D_si+D_ssi+D_gi

Q_i＝Q_uOi+D_i

其中，Q_uOi-1表示區間河道第i-1時刻演進出流量，Q_uIi表示區間河道第i時刻入流量,為平均流速，X為流量比重系數，L為區間河道長度，Q_uOi表示區間河道第i時刻的出流量。