[發明專利]基于水文氣象地區線性矩頻率分析的暴雨高風險區劃方法

有效

• 申請號: 202011246452.X
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112347652B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 林炳章;廖一帆;丁輝;商慧;徐磊
• 申請（專利權）人: 艾莫瑞信息技術咨詢（廈門）有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N7/01;G01W1/10;G06F111/08
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 陳炳萍

本發明公開了基于水文氣象地區線性矩頻率分析的暴雨高風險區劃方法，涉及防洪減災的水文氣象技術領域，具體方案為：包括以下步驟：S1：資料收集、篩選和質量控制；S2：“地區線性矩法”適用性和優越性分析；S3：水文氣象一致區劃分；S4：一致區最優分布線性選擇；S5：頻率估計值計算和時空一致性調整；S6：暴雨高風險區劃圖繪制；本發明提供的基于水文氣象地區線性矩頻率分析的暴雨高風險區劃方法不僅能夠獲得精確性和準確性較高的降雨頻率估計值，還能反映“強降雨雨強?暴雨落區?出現概率”三者的空間分布關系，以分析暴雨高風險區劃，可為工程防洪設計和地區、城市的防洪規劃設計，以及短歷時山洪災害的早期預警提供科學的基礎。

技術領域

本發明涉及防洪減災的水文氣象技術領域，更具體地說，它涉及基于水文氣象地區線性矩頻率分析的暴雨高風險區劃方法及系統。

背景技術

暴雨及其引發的洪澇災害是我國最主要的自然災害之一，嚴重威脅著我國社會經濟可持續發展和人民生命財產安全。如何加強洪澇災害的預警，如何科學地進行防洪規劃設計，是當前防洪減災工作的重要問題。

根據暴雨資料推算的設計洪水，是我國防洪設計標準的重要依據之一，其理論基礎是水文頻率計算。我國傳統的頻率計算方法可概括為“一點(單點、單時段)一線(P-Ⅲ型曲線)加雙眼(常規矩法和目估適線法)”，這種方法僅側重于單站情況下的線型及參數估計問題，而沒有考慮利用地區的整體水文氣象信息，估算成果的準確性往往受限于站點資料的缺乏。單站分析只能獲得單站點的頻率估計值，關于暴雨設計值的空間分布往往只談論點-面關系，尚無法涉及暴雨雨強的空間分布。

依據我國規范的標準，目前我國絕大多數水文頻率曲線的總體線型采用P-Ⅲ型分布，雖然用常規矩法估算的P-Ⅲ型曲線能夠擬合大多數水文資料系列，但是有些地區的應用情況并不理想。應用常規矩法估計的參數偏小，因而所得的頻率估計值偏小而且無法解決參數估計過程的不偏性以及無法解決對特大值的穩健性要求；目估適線法雖然能在一定程度上利用地區水文信息，但其經驗性、主觀性、任意性較大，適線成果因人而異；特別當樣本系列含有特大值時，顯得無能為力。因此，目前我國范圍內用作防洪標準的頻率估計值普遍準確性較低，在極端水文氣象事件頻發的今天，已經無法滿足工程設計以及地區防洪規劃對防洪設計標準的要求。

發明內容

本發明的目的是提供基于水文氣象地區線性矩頻率分析的暴雨高風險區劃方法，該技術方法不僅能夠獲得精確性和準確性較高的降雨頻率估計值，還能較為準確地反映不同頻率下雨強的空間分布情況，即建立“強降雨雨強-暴雨落區-出現概率”三者的空間分布關系，以分析暴雨高風險區劃，可為工程防洪設計和地區、城市的防洪規劃設計，特別為短歷時山洪災害的早期預警提供科學的基礎。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

基于水文氣象地區線性矩頻率分析的暴雨高風險區劃方法，包括以下步驟：

S1：資料收集、篩選和質量控制；

S2：“地區線性矩法”適用性和優越性分析；

S3：水文氣象一致區劃分；

S4：一致區最優分布線性選擇；

S5：頻率估計值計算和時空一致性調整；

S6：暴雨高風險區劃圖繪制。

在上述方案中，暴雨高風險區劃的定義為：描述一個地區內，某一定歷時、一定頻率或重現期的降雨事件中最大雨強的空間分布。

作為一種優選方案，S1過程中，收集研究區及周圍緩沖區氣象和水文部門的雨量站資料，包括站點經緯度、高程、觀測的起止年份和搬遷情況，以及站點不同時段的歷史年極值降雨系列資料；收集研究區歷年來具有代表性的洪澇災害易發區、多發區的調查資料，以及歷年來因暴雨所誘發的重大洪澇災害的災情資料，包括暴雨的時間、地點、量級、暴雨天氣系統和受災情況；