[發明專利]一種柵格尺度考慮水利工程攔蓄的河道匯流演算方法

有效

• 申請號: 202210429741.6
• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN114840989B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 張珂;羅煜寧;陳新宇
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 王斌

本發明公開了一種柵格尺度考慮水利工程攔蓄的河道匯流演算方法，包括：獲取流域的DEM數據和遙感影像數據，并以DEM的每個柵格單元作為計算單元，根據計算單元上是否有河道將計算單元劃分為河道柵格單元和非河道柵格單元；基于DEM數據和遙感影像數據，提取攔河水利工程的空間信息；根據攔河水利工程的空間信息，獲取各個攔河水利工程的防洪庫容、所處位置及控制范圍；計算流域內每個河道柵格單元的河道攔蓄庫容，估算每個河道柵格單元的初始河道攔蓄量；構建考慮河道攔蓄庫容的逐網格匯流演算方法進行河網匯流演算。本發明實現了對受水利工程攔蓄作用影響的河道匯流過程在時間、空間兩個層面上的精細化模擬，提高了河道匯流演算的精度。

技術領域

本發明屬于水文預報領域，具體涉及一種考慮攔河水利工程對河道徑流攔蓄作用的河道匯流演算方法。

背景技術

防洪減災是我國水利工作的重點，而對中小河流洪水進行精確預報是掌握洪水規律、彌補防洪“短板”的重要途徑。在中國，新安江模型是最為通用的水文模型，其分布式版本(分布式新安江模型)能夠更加精細、全面地考慮流域內的空間變異性，在理論上具有更好的模擬能力和應用前景，目前正在被廣泛推廣應用于各地區的中小河流洪水預報，逐步替代原有的新安江模型。然而，目前的分布式新安江模型主要通過調整參數的方法以一種粗糙的、集總式的方式來模擬攔河水利工程對匯流過程的影響，無法在空間上精細化模擬攔河水利工程對匯流過程的影響，這極大的影響了分布式新安江模型的洪水預報能力。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種有效地提高洪水預報精度的匯流演算方法。

為了實現上述目的，本發明具體采用以下技術方案：

本發明首先提供一種柵格尺度考慮水利工程攔蓄的河道匯流演算方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，獲取流域的DEM數據和遙感影像數據，并以DEM的每個柵格單元作為計算單元，根據計算單元上是否有河道將計算單元劃分為河道柵格單元和非河道柵格單元；

步驟2，基于DEM數據和遙感影像數據，提取攔河水利工程的空間信息，結合水利普查信息，獲取各個攔河水利工程的防洪庫容、所處位置、控制范圍；

步驟3，計算流域內每個河道柵格單元的河道攔蓄庫容，估算每個河道柵格單元的初始河道攔蓄量；

步驟4，使用考慮河道攔蓄庫容的逐網格匯流演算方法進行河網匯流演算。

河道攔蓄庫容：任意攔河水利工程所在地以上河段的河道柵格共有一個河道攔蓄庫容，其數值等于該攔河水利工程的洪水攔蓄能力；當攔河水利工程所在地以上河段的所有河道柵格的累計入流量之和大于河道攔蓄庫容時，多出的部分將會形成河道徑流參與河網匯流過程；在河道攔蓄庫容內的河道柵格入流量，將不會形成河道徑流。

步驟3中，計算流域內每個柵格計算單元的河道攔蓄庫容的具體算法為：

I_chm＝V_f (1)

式中，I_chm為河道攔蓄庫容(m³)，V_f為攔河水利工程的防洪庫容(m³)；

步驟2中，若有攔河水利工程防洪庫容的資料，可直接使用；若無攔河水利工程防洪庫容的資料，可以通過比較一場大洪水前后的衛星遙感影像估測河道內因為攔蓄作用而增加的水域面積，結合面積-庫容經驗曲線估算攔河水利工程的防洪庫容，具體算法為：