[發(fā)明專利]一種基于SCS模型的面向應(yīng)急服務(wù)山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)制圖方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210070071.3
• 申請(qǐng)日: 2022-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN114416907A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張曉祥;張珂健;黃誠;王加虎;陳躍紅;楊濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F16/29
• 分類號(hào): G06F16/29;G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 南京思宸知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32548
• 代理人: 柏夢(mèng)婷

1.一種基于SCS模型的面向應(yīng)急服務(wù)山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)制圖方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，搜集山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)；

步驟二：通過改進(jìn)的SCS模型計(jì)算山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)；

步驟三：構(gòu)建前期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；

步驟四：構(gòu)建數(shù)據(jù)處理工具；

步驟五：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制圖模板；

步驟六：地圖制作；

步驟七：分析研判，輔助決策。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SCS模型的面向應(yīng)急服務(wù)山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)制圖方法，其特征在于，所述步驟二中，改進(jìn)的SCS模型包括產(chǎn)流結(jié)構(gòu)和匯流結(jié)構(gòu)，在產(chǎn)流結(jié)構(gòu)中采用了降雨-徑流反推法和引入初損比例因子的方法，在匯流結(jié)構(gòu)中采用滯后演算法；

將降雨預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)以及CN值輸入產(chǎn)流結(jié)構(gòu)，得到每個(gè)計(jì)算單元的徑流量，再通過匯流結(jié)構(gòu)的計(jì)算，得到一個(gè)流域出口斷面的徑流量；

在產(chǎn)流結(jié)構(gòu)中，一次降水過程的徑流量R可由下式計(jì)算：

式中：R為總徑流量，單位mm；

P為總降雨量，單位mm；

I_a為初始土壤吸附量，單位mm，是土壤類型和前期土壤含水量的函數(shù)；

S為土壤蓄水能力，單位mm，土壤蓄水能力通過下式計(jì)算：

采用降雨-徑流反推法，由公式(2)反推出公式(3)；

式中，CN為曲線數(shù)，無量綱；

根據(jù)降雨和徑流的歷史匹配資料，由公式(3)計(jì)算出相應(yīng)的流域綜合CN值；

對(duì)于初損I_a，引入初損比例因子m，將I_a＝0.2S的經(jīng)驗(yàn)公式修改為I_a＝mS，m隨著不同的自然地理情況和水文條件而變化，通過參數(shù)率定確定其值，則徑流量的計(jì)算公式為：

式中：m為初損比例因子；

在匯流結(jié)構(gòu)中，一個(gè)單元流域某種水源的水量平衡方程為：

式中：I、Q為單元流域該種水源的入流、出流量，單位m³/s；

W為單元流域內(nèi)的蓄量，單位m³；

假定該水源的槽蓄方程是線性的：

W＝kQ (6)

就上面兩式進(jìn)行差分求解，時(shí)段長為Δt，在i-1，i兩個(gè)時(shí)刻進(jìn)行差分，假定k是常數(shù)，并引入滯時(shí)T通過推導(dǎo)有：

式中：k為線性的蓄泄系數(shù)，單位h；

C_s為線性水庫的消退系數(shù)，考慮單元流域的調(diào)蓄；

1-C_s為線性水庫的出流系數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SCS模型的面向應(yīng)急服務(wù)山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)制圖方法，其特征在于，所述步驟一中，山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)包括搜集降雨預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、研究區(qū)CN值、前期土壤濕潤程度(AMC)、土壤類型、地表覆被、土地利用種類及方式、歷史降雨數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SCS模型的面向應(yīng)急服務(wù)山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)制圖方法，其特征在于，所述步驟三中，充足多源的前期數(shù)據(jù)在災(zāi)害發(fā)生時(shí)為應(yīng)急實(shí)時(shí)制圖提供有力的信息支撐。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SCS模型的面向應(yīng)急服務(wù)山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)制圖方法，其特征在于，所述步驟四中，利用ArcGIS平臺(tái)的模型構(gòu)建器模塊，構(gòu)建數(shù)據(jù)處理工具，將山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型的輸出結(jié)果轉(zhuǎn)換為可直接用于制圖的柵格格式。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SCS模型的面向應(yīng)急服務(wù)山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)制圖方法，其特征在于，所述步驟五中，通過預(yù)先設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制圖模板，減少制圖者主觀差異性以及保證地圖布局格式的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和連續(xù)性，為此構(gòu)建包括圖名、指北針、比例尺、圖例、附圖/文字說明以及制作者信息等要素的模板。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SCS模型的面向應(yīng)急服務(wù)山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)制圖方法，其特征在于，所述步驟六中，將可直接應(yīng)用于制圖的柵格格式的山洪風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害數(shù)據(jù)插入前期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)作為地理底圖，疊加至制圖模板中，打印輸出即得到山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)地圖。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SCS模型的面向應(yīng)急服務(wù)山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)制圖方法，其特征在于，所述步驟七中，通過對(duì)上述步驟制作的一系列各級(jí)尺度的專題地圖進(jìn)行分析研判，結(jié)合應(yīng)急響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，向社會(huì)公眾發(fā)布預(yù)警信息以及應(yīng)對(duì)措施。