[發明專利]一種超滲-蓄滿混合產流模式的水文預報方法及系統

有效

• 申請號: 202110104956.6
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112904458B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 江平;陳璐;高玉丹;張寒松
• 申請（專利權）人: 廣東省水文局梅州水文分局;華中科技大學
• 主分類號: G01W1/14
• 分類號: G01W1/14;G01N33/24
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種超滲-蓄滿混合產流模式的水文預報方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)根據對應場次洪水的前期降雨資料和降雨過程資料，計算流域面雨量以及洪水過程發生初始階段的土壤含水量；

(2)基于流域最大下滲能力、流域穩定下滲能力、流域最大蓄水量、洪水起漲時刻以及所述初始階段的土壤含水量，確定洪水過程發生后各時刻流域下滲能力；所述洪水起漲時刻由實測水位-流量關系曲線確定；

洪水過程發生后各時刻流域下滲能力計算公式如下：

式中，f_t為t時刻流域下滲能力，滿足f_t≥f_c；f_m為流域最大下滲能力；f_c為流域穩定下滲能力；W_m為流域最大蓄水量；W_t為t時刻流域土壤含水量；T_t為該場洪水起漲時段數，初始值默認為1，之后每歷經一個時段加1，直至洪水消退；a為常系數；

(3)基于所述各時刻流域下滲能力以及所述流域面雨量，計算流域凈雨過程；

(4)將所述凈雨過程代入匯流單位線，得到洪水過程；

(5)將洪峰目標、峰現時間目標、確定性目標作為評價指標，對流域最大下滲能力f_m、流域穩定下滲能力f_c、流域最大蓄水量W_m、常系數a進行優化，以使所述步驟(4)得到的洪水過程與實際洪水過程的差異在允許范圍內；其中，

所述洪峰目標Obj₁表示為：

所述峰現時間目標Obj₂表示為：

所述確定性目標Obj₃表示為：

式中，Q_obs,i為流量實測值；Q_sim,i為流量預測值；T_obs,i為峰現實測值；T_sim,,i為峰現預測值；為實測流量均值；Q′_obs,i為實測場次洪水洪峰值；Q′_sim,i為場次洪水預測值；N為場次洪水數。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中對應場次洪水的前期降雨資料和降雨過程資料包括：雨量站逐小時降雨數據、蒸發數據、各站點經緯度數據和前期M天日降雨量數據；

所述計算流域面雨量包括：根據泰森多邊形法劃分站點權重比，將各站點相應雨量數據進行權重相加，得到流域面雨量。

3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中洪水過程發生初始階段的土壤含水量計算公式如下：

式中，W_{j_0}為j日洪水過程發生初始階段的土壤含水量；P_j為j日的日降雨量；P_a,j-1為j-1日前期影響雨量；n為影響本次徑流的前期降雨天數；k為土壤消退系數；當P_a,j＞W_m時，P_a,j＝W_m，其中，W_m為流域最大蓄水量。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，當流域水庫水位或流量連續m小時持續上漲，且上漲幅度達到閾值，則判斷洪水開始起漲。

5.一種超滲-蓄滿混合產流模式的水文預報系統，其特征在于，包括：

第一計算模塊，用于根據對應場次洪水的前期降雨資料和降雨過程資料，計算流域面雨量以及洪水過程發生初始階段的土壤含水量；

第二計算模塊，用于基于流域最大下滲能力、流域穩定下滲能力、流域最大蓄水量、洪水起漲時刻以及所述初始階段的土壤含水量，確定洪水過程發生后各時刻流域下滲能力；所述洪水起漲時刻由實測水位-流量關系曲線確定；

洪水過程發生后各時刻流域下滲能力計算公式如下：

式中，f_t為t時刻流域下滲能力，滿足f_t≥f_c；f_m為流域最大下滲能力；f_c為流域穩定下滲能力；W_m為流域最大蓄水量；W_t為t時刻流域土壤含水量；T_t為該場洪水起漲時段數，初始值默認為1，之后每歷經一個時段加1，直至洪水消退；a為常系數；

第三計算模塊，用于基于所述各時刻流域下滲能力以及所述流域面雨量，計算流域凈雨過程；

洪水過程獲取模塊，用于將所述凈雨過程代入匯流單位線，得到洪水過程；以及將洪峰目標、峰現時間目標、確定性目標作為評價指標，對流域最大下滲能力f_m、流域穩定下滲能力f_c、流域最大蓄水量W_m、常系數a進行優化，以使得到的洪水過程與實際洪水過程的差異在允許范圍內；其中，

所述洪峰目標Obj₁表示為：

所述峰現時間目標Obj₂表示為：

所述確定性目標Obj₃表示為：

式中，Q_obs,i為流量實測值；Q_sim,i為流量預測值；T_obs,i為峰現實測值；T_sim,,i為峰現預測值；為實測流量均值；Q'_obs,i為實測場次洪水洪峰值；Q′_sim,i為場次洪水預測值；N為場次洪水數。