[發(fā)明專利]一種適用于多地貌類型區(qū)的降雨輸沙模型構(gòu)建方法

有效

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• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113095694B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付健;陳松偉;蓋永崗;鄧偉杰;張強(qiáng);王鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/04;G06Q50/26;G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 北京中和立達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11756
• 代理人: 張攀

本發(fā)明提供了一種適用于多地貌類型區(qū)的降雨輸沙模型構(gòu)建方法，其方法包括：流域雨量站降雨數(shù)據(jù)、水文站實(shí)測輸沙量數(shù)據(jù)和不同地貌類型區(qū)面積數(shù)據(jù)分析出流域不同地貌類型區(qū)降雨特征指標(biāo)及分區(qū)輸沙量，采用非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法分析建模代表時(shí)段，獲取分析結(jié)果，根據(jù)分析結(jié)果與流域不同地貌類型區(qū)降雨特征指標(biāo)及分區(qū)輸沙量構(gòu)建不同地貌類型區(qū)的單指標(biāo)降雨輸沙模型，分析判別并篩選有效降雨指標(biāo)，基于篩選的有效降雨指標(biāo)，構(gòu)建分區(qū)多指標(biāo)降雨輸沙模型，對分區(qū)多指標(biāo)降雨輸沙模型中參數(shù)的取值范圍進(jìn)行量化約束，獲得分區(qū)最優(yōu)模型，采用分區(qū)最優(yōu)模型計(jì)算全流域輸沙量，根據(jù)全流域輸沙量對分區(qū)最優(yōu)模型的合理性進(jìn)行分析。易于操作、成果可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程泥沙技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于多地貌類型區(qū)的降雨輸沙模型構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

流域產(chǎn)沙是降雨和下墊面結(jié)合的產(chǎn)物,無論下墊面還是降雨，一旦發(fā)生變化，都會產(chǎn)生不同的沙量。在分析流域產(chǎn)沙量變化原因時(shí)，需要分析人類活動影響較小的天然下墊面產(chǎn)沙量，在論證新建水庫、淤地壩等工程時(shí)，需要分析流域現(xiàn)狀下墊面的產(chǎn)沙量。在分析不同下墊面產(chǎn)沙量時(shí)，一般需要分析建模時(shí)段并構(gòu)建降雨輸沙模型。

黃土高原地貌復(fù)雜多樣，包括黃土丘陵溝壑區(qū)、河源梁墹區(qū)、黃土高塬溝壑區(qū)、風(fēng)沙區(qū)、黃土階地區(qū)和黃土丘陵林區(qū)等多種地貌類型區(qū)，不同地貌類型區(qū)的產(chǎn)沙模數(shù)差別很大。對于包含多種地貌類型區(qū)的某一流域，如果在計(jì)算產(chǎn)沙量時(shí)不考慮地貌類型的差別，只采用一個(gè)降雨輸沙模型計(jì)算，勢必導(dǎo)致沙量計(jì)算結(jié)果偏大或者偏小。在確定建模時(shí)段時(shí)，由于水沙關(guān)系的復(fù)雜性，常用的雙累積曲線法分析得出的突變點(diǎn)往往具有不確定性，會出現(xiàn)多個(gè)不同的突變點(diǎn)，在確定流域突變點(diǎn)時(shí)可能存在較多的人為因素。另外，在建立降雨輸沙模型時(shí)，如果設(shè)定的參數(shù)初始值不當(dāng)，可能導(dǎo)致計(jì)算收斂速度慢或者出現(xiàn)指數(shù)為負(fù)數(shù)等不符合物理概念的情況。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種適用于多地貌類型區(qū)的降雨輸沙模型構(gòu)建方法，用以計(jì)算不同下墊面輸沙量，包括以下步驟：

采集流域雨量站降雨數(shù)據(jù)、水文站實(shí)測輸沙量數(shù)據(jù)、不同地貌類型區(qū)面積數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述流域雨量站降雨數(shù)據(jù)、水文站實(shí)測輸沙量數(shù)據(jù)和不同地貌類型區(qū)面積數(shù)據(jù)分析出流域不同地貌類型區(qū)降雨特征指標(biāo)及分區(qū)輸沙量；

采用非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法分析建模代表時(shí)段，獲取分析結(jié)果；

根據(jù)所述分析結(jié)果與流域不同地貌類型區(qū)降雨特征指標(biāo)及分區(qū)輸沙量構(gòu)建不同地貌類型區(qū)的單指標(biāo)降雨輸沙模型，分析判別并篩選有效降雨指標(biāo)；

基于篩選的有效降雨指標(biāo)，構(gòu)建分區(qū)多指標(biāo)降雨輸沙模型，對所述分區(qū)多指標(biāo)降雨輸沙模型中參數(shù)的取值范圍進(jìn)行量化約束，獲得分區(qū)最優(yōu)模型；

采用所述分區(qū)最優(yōu)模型計(jì)算全流域輸沙量，獲取計(jì)算結(jié)果，根據(jù)所述計(jì)算結(jié)果對所述分區(qū)最優(yōu)模型的合理性進(jìn)行分析。

優(yōu)選的，所述根據(jù)所述流域雨量站降雨數(shù)據(jù)、水文站實(shí)測輸沙量數(shù)據(jù)和不同地貌類型區(qū)面積數(shù)據(jù)分析出流域不同地貌類型區(qū)降雨特征指標(biāo)及分區(qū)輸沙量，包括：

根據(jù)所述流域雨量站降雨數(shù)據(jù)，分析不同地貌類型區(qū)的降雨特征指標(biāo)，根據(jù)所述水文站實(shí)測輸沙量數(shù)據(jù)，分析不同地貌類型區(qū)的分區(qū)輸沙量；

其中，所述不同地貌類型區(qū)指同一流域包含兩種及兩種以上地貌類型；

所述降雨特征指標(biāo)包括時(shí)段降雨量P、時(shí)段平均雨強(qiáng)I、時(shí)段降雨籠罩面積F、不同等級降雨量P_n、不同等級雨強(qiáng)I_n、不同等級降雨籠罩面積F_n及最大N日雨量P_maxN；

所述分區(qū)輸沙量包括不同地貌類型區(qū)的年輸沙量W_s分區(qū)，根據(jù)各地貌分區(qū)內(nèi)水文站實(shí)測沙量W_s水文站，采用面積比法進(jìn)行計(jì)算：