[發明專利]一種基于模糊理論的東南沿海地區洪水分類方法

在審

• 申請號: 202011009404.9
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112183607A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 泮蘇莉;許月萍;徐超;白直旭
• 申請（專利權）人: 浙江水利水電學院
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開了一種基于模糊理論的東南沿海地區洪水分類方法，旨在提高東南沿海地區洪水分類的客觀性和準確性。該方法包括如下步驟：1)收集研究區域降雨和徑流數據，進行數據處理；2)運用場次洪水自動提取方法，識別并提取研究時段內的場次洪水；3)選擇用于洪水分類的洪水指標；4)根據洪水指標，運用基于模糊理論的東南沿海地區洪水分類方法，對提取的場次洪水進行分類。本發明的基于模糊理論的洪水分類方法考慮了洪水過程識別存在的不確定性，即一場洪水可能是多種洪水類型結合的產物，所以運用基于模糊理論的洪水分類結果更客觀且更準確。

技術領域

本發明涉及洪水預報和防災減災領域，具體涉及一種基于模糊理論的東南沿海地區洪水分類方法。

背景技術

洪水是世界上最嚴重的自然災害之一。隨著世界經濟的快速發展和氣候變化的加劇，洪水等自然災害發生越來越頻繁，嚴重威脅著社會經濟的發展和人民生命財產的安全，運用水文模型對洪水過程進行準確地模擬是洪水預報和防災減災的重要前提。

提高對洪水過程的認識是準確模擬和預報洪水過程的必要條件。不同洪水類型具備不同的洪水特征。洪水分類是準確模擬和預報不同類型洪水過程的前提。因此，洪水分類對洪水風險的管理、評估和決策等都具有非常重要的意義。流域水文過程錯綜復雜，某一場次洪水可能由多種洪水類型構成。因此，絕對的洪水分類方法不夠客觀。

發明內容

為解決洪水分類方法不夠客觀的問題，本發明的目的在于提供一種基于模糊理論的東南沿海地區洪水分類方法，以提高洪水分類的客觀性和準確性。

為實現上述目標，本發明采用以下技術方案：

一種基于模糊理論的東南沿海地區洪水分類方法，包括如下步驟：

1)收集研究區域降雨和徑流數據，進行數據處理；降雨數據缺失超過5 個時間步長的直接剔除；針對降雨數據缺失在5個時間步長以內的，可通過鄰近氣象站反距離插值補全，并運用泰森多邊形計算研究區域面雨量；時間步長可根據實際情況進行選取，可根據已有數據選擇最短的時間間隔作為時間步長；

2)運用場次洪水自動提取方法,識別并提取研究時段內的場次洪水，根據洪水的起始時間(YYYYMMDD)對每場洪水進行編號；

3)確定用于洪水分類的洪水指標，包括洪水發生的季節、降雨歷時、降雨強度和流域濕潤度等；

4)根據洪水指標，運用基于模糊理論的東南沿海地區洪水分類方法對步驟2) 提取的洪水場次進行洪水分類，并得到研究區域的洪水分類結果。

上述技術方案中，進一步地，所述的模糊理論，具體含義為：模糊是精確的對立面，即認為事物具有不確定性，通過采用隸屬度進行量化表達。

進一步地，該方法是針對東南沿海地區洪水進行分類，該分類方法是基于洪水發生過程，更注重水文過程相關指標而不是觀測數據的相似性。該方法不僅關注流域的動態變化和氣象輸入，并且不事先預設哪種過程發生的可能性。

由于東南沿海地區降雪較少，因此該方法將東南沿海地區洪水分為三種過程相關的類型，包括快速洪水(Flash flood,FF)、短歷時降雨洪水(Short rainfall flood, SRF)和長歷時降雨洪水(Long rainfall flood,LRF)。快速洪水(FF)主要發生在臺風季，是由于歷時短、強度高的降雨所引起的；該洪水類型通常是局部的，所以此類洪水大多發生在小流域或者子流域。短歷時降雨洪水(SRF)是由于歷時較短、強度較高的降雨引起的，該洪水類型與快速洪水的區別在于，此類型涉及范圍更大，是區域性或更大范圍的局部洪水，歷時相對較長。長歷時降雨洪水 (LRF)是由于歷時持續幾天或幾周的低強度降雨引起的，此類洪水通常是區域范圍的或整個流域范圍的。

進一步地，步驟2)的場次洪水自動提取方法具體為：