[發明專利]一種產流模式自適應的流域水文預報方法及系統

有效

• 申請號: 202110621866.4
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113435630B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 陳璐;羅東;江平;張寒松;易彬
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;廣東省水文局汕頭水文分局;廣東省水文局梅州水文分局
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26;G06Q10/06;G06F30/20;G06F17/11;G06F17/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 尹麗媛;李智

1.一種產流模式自適應的流域水文預報方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)獲取目標流域洪水預報相關資料，并將所述目標流域劃分為多個子流域；

(2)基于各子流域前期土壤含水量因子和降雨過程因子與相應閾值的大小關系，確定各子流域最優產流模式并擬合相應的產流過程；

所述步驟(2)具體包括如下子步驟：

(2-1)計算各子流域前期土壤含水量：

式中，W_i,j為第i個子流域在第j日對應的場次洪水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；h為影響本次徑流的前期降雨天數；g為土壤消退系數；當P_a,j＞W_m時，P_a,j＝W_m，其中，W_m為流域平均最大蓄水量；

(2-2)計算各子流域x小時和y小時連續最大降雨量：

式中，HP_i,x為第i個子流域連續x小時最大降雨量；HP_i,y為第i個子流域連續y小時最大降雨量；P_i,k為第i個子流域第k個小時的降雨量；n為連續最大降雨起始時刻；

(2-3)預先設置各子流域前期土壤含水量閾值α₁、x小時連續最大降雨量閾值α₂和y小時連續最大降雨量閾值α₃，并確定各子流域最優產流模式：

a.當W_i,j＜α₁、HP_i,6＜α₂且HP_i,12＜α₃，或者W_i,j＜α₁、HP_i,6＜α₂且HP_i,12＞α₃，或者W_i,j＞α₁、HP_i,6＞α₂且HP_i,12＜α₃時，流域發生混合產流，產流公式如下：

f_t＝a-bW_t-cT_t

式中，T_t為洪水t時刻從上漲后開始計數的時段數，初始值默認為1，之后的每一個時段加1，直到上漲中斷；a,b,c為常系數，每個目標流域對應不同的參數；

b.當W_i,j＜α₁、HP_i,6＞α₂且HP_i,12＜α₃時，流域發生超滲產流，產流公式如下：

式中，f_t為t時刻流域下滲能力；W_t為t時刻流域土壤含水量；C為穩定入滲率，D為土壤吸滲率，均為常參數；

c.當W_i,j＜α₁、HP_i,6＞α₂且HP_i,12＞α₃時，流域發生超滲產流，產流公式如下：

f_t＝m(WM-W_t)^r+f_c

式中，WM為田間持水量；m、r為常參數，與流域土壤性質有關；f_c為流域穩定下滲能力；

d.當W_i,j＞α₁、HP_i,6＜α₂且HP_i,12＜α₃，或者W_i,j＞α₁、HP_i,6＜α₂且HP_i,12＞α₃時，流域發生蓄滿產流，產流公式如下：

式中，R為徑流量；PE為除去蒸發的降雨量；W₀為初始土壤含水量，WM為田間持水量；W_m'_m為最大土壤含水量；A，B為蓄水容量曲線系數；

e.當W_i,j＞α₁、HP_i,6＞α₂且HP_i,12＞α₃，流域發生超滲產流，產流公式如下：

式中，KF為滲透系數；

(3)將所述產流過程代入對應的匯流單位線，并模擬所述目標流域的初始洪水過程；

(4)以洪峰目標、峰現時間目標、確定性目標作為評價指標，對各子流域確定的最優產流模式涉及的參數進行優化率定；將參數優化后擬合的產流過程代入對應的匯流單位線，得到所述目標流域的最終洪水過程。