[發(fā)明專利]流域輸沙量的模擬估算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210329707.1
• 申請(qǐng)日: 2022-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN114969655A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李蓉蓉;熊立華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/18
• 分類號(hào): G06F17/18;G06Q50/26
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 羅敏清

1.一種流域輸沙量的模擬估算方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：收集整理流域出口站的泥沙資料，以及整個(gè)流域日降雨資料、流域內(nèi)已建大中型水庫的控制面積與總庫容；

步驟2：識(shí)別對(duì)流域輸沙量起關(guān)鍵作用的有效雨量A和有效雨強(qiáng)I，計(jì)算流域水庫攔沙效率TE，建立有效雨量A和有效雨強(qiáng)I的聯(lián)合分布F_n并將其與流域水庫攔沙效率TE耦合，構(gòu)建耦合降雨的水庫攔沙指數(shù)RSTI；

步驟3：建立用于模擬輸沙量的多個(gè)線性回歸、非線性回歸模型，多個(gè)線性回歸、非線性回歸模型的協(xié)變量包括步驟2中的有效雨量A、有效雨強(qiáng)I、有效雨量、有效雨強(qiáng)聯(lián)合分布F_n、水庫攔沙效率TE以及水庫攔沙指數(shù)RSTI；

步驟4：對(duì)多個(gè)線性、非線性回歸模型進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，比較不同模型的模擬效果并從中選取模擬效果最優(yōu)且殘差最小的模型作為輸沙量模擬估算模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流域輸沙量的模擬估算方法，其特征在于，步驟2的具體過程如下：

步驟2.1：選定不同閾值水平的降雨強(qiáng)度TL計(jì)算相應(yīng)雨量和雨強(qiáng)，然后基于皮爾遜相關(guān)選定與輸沙量最相關(guān)的雨量和雨強(qiáng)分別作為有效雨量A和有效雨強(qiáng)I；

步驟2.2：利用聯(lián)合不超過概率量化有效雨量和有效雨強(qiáng)對(duì)輸沙量的影響，基于經(jīng)驗(yàn)Copula構(gòu)建有效雨量A和有效雨強(qiáng)I的聯(lián)合分布：

式中，F(xiàn)_n(a，i)是有效雨量A和有效雨強(qiáng)I的經(jīng)驗(yàn)聯(lián)合分布函數(shù)；n為樣本大小，A_j表示有效雨量的樣本，a為給定的某一雨量觀測(cè)值；I_j表示有效雨強(qiáng)的樣本，i為給定的某一雨強(qiáng)觀測(cè)值；

步驟2.3：根據(jù)收集到的流域大中型水庫的總庫容信息，計(jì)算流域水庫攔沙效率：

式中，N為流域內(nèi)大中型水庫的總個(gè)數(shù)，V_i為第i個(gè)水庫的總庫容，為流域出口水文站多年平均徑流量，α為與水庫地理位置、物理特性和運(yùn)行方式等有關(guān)的修正系數(shù)；

步驟2.4：將有效雨量A和有效雨強(qiáng)I的聯(lián)合分布F_n與流域水庫攔沙效率TE進(jìn)行耦合，構(gòu)建耦合降雨的水庫攔沙指數(shù)RSTI如下：

其中，RSTI的數(shù)學(xué)期望為F(RSTI)＝TE。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流域輸沙量的模擬估算方法，其特征在于，步驟2.1計(jì)算相應(yīng)雨量和雨強(qiáng)的方法為：對(duì)每年雨強(qiáng)大于等于給定降雨強(qiáng)度TL的日雨量求和得到對(duì)應(yīng)雨量，對(duì)每年雨強(qiáng)大于等于給定TL的日雨強(qiáng)求平均得到對(duì)應(yīng)雨強(qiáng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流域輸沙量的模擬估算方法，其特征在于，步驟3中，考慮降雨和水庫耦合作用對(duì)輸沙量的影響時(shí)選用RSTI為協(xié)變量；考慮降雨對(duì)輸沙量的影響時(shí)選用有效雨量A、有效雨強(qiáng)I或有效雨量和有效雨強(qiáng)聯(lián)合分布Fn作為協(xié)變量；考慮水庫對(duì)輸沙量的影響時(shí)選用水庫攔沙效率TE作為協(xié)變量。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流域輸沙量的模擬估算方法，其特征在于，步驟4具體方法為：

對(duì)步驟3中構(gòu)建的不同模型采用最小二乘法進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，比較不同模型的相關(guān)系數(shù)R和納什效率系數(shù)NSE值，選取相關(guān)系數(shù)R和納什效率系數(shù)NSE值最大的模型作為最優(yōu)模型；其中，R和NSE的計(jì)算公式分別為：

式中，是第t年的實(shí)測(cè)輸沙量；是第t年的模擬輸沙量；和分別為實(shí)測(cè)值和模擬值的平均值；選取R和NSE值最大的模型作為最優(yōu)模型。