降雨径流预报系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及降雨径流预报技术领域，尤其涉及一种能同时进行短期、中期、长期及 实时的降雨径流预报方法。
【背景技术】
[0002] 径流预报是防汛抗旱和有效利用水资源以及水利调度、管理等的重要依据，预报 调度管理其发电效益及社会效益显著高于不利用预报信息的调度管理模式，现今的径流预 报系统主要依据水位监测和雨量监测采集的数据进行短期的降雨径流预报和河段洪水预 报及考虑实时修正的实时洪水预报，现今社会上的中长期预报方法目前尚不够成熟，中长 期降雨径流预报系统国内仅少数大型水库有所应用，并不具备推广普及条件。水位或流量 监测的遥测站点一般要设水位井或监测站，成本少说几万到几十万，一般小水库、小水电站 这些基础设施投入较少，自动化程度低，与之配套的径流预报系统更是几乎没有，径流预报 系统软硬件开发成本高，基础设施投入大，维护费用昂贵，或有的中长期降雨径流预报从理 论到实现过程复杂，不利于推广，这些因素都是中小水库、水电站提高水资源利用的瓶颈， 例如截至2010年底，福建全省已建成农村水电站6606座，相对而言拥有径流预报系统的水 库、水电站寥寥无几，许多大型水库、水电厂也只有短期径流预报系统、缺少中长期径流预 报系统。这些中小水库、水电站因为缺少实时洪水预报及中长期径流预报盲目运用水资源 而损失的效益数以千万计，更是有的中小水库、水电站因为缺少中长期径流预报，对洪水灾 害估计不足而未做好充分准备或因预见期太短来不及做好应急准备而造成人员伤亡和财 产损失。
【发明内容】
[0003] 本发明之一目的在于新发明的降雨径流预报系统是在根本算法上加以创新的，仅 依靠测量降雨过程就可同时进行实时降雨洪水预报和短中长期径流预报，大大降低径流预 报系统运用的硬件和基础设施成本； 本发明之另一目的在于仅运用代表性、可靠性、一至性高的实测历史洪水资料就可以 推求降雨径流预报系统参数，且系统的软件的开发成本低、时间短，解决降雨径流预报系统 的推广瓶颈限制； 本发明之再一目的在于在短中长期降雨径流预报中展现实时洪水预报过程，有利于 准确估计洪水的洪峰、洪量、洪水过程，可以在预报过程中模拟出库和水位过程，实现用户 包括实时洪水预报在内的短中长期径流预报调度，解决现今大多径流预报软件预报过程太 短，中长期预报功能缺少洪峰、洪量预报的问题。
[0004] 本发明的主要目的是通过下述技术方案得以实现的： 一种降雨径流预报系统，首先确定降雨产流计算方法，本发明提供了一种降雨产流计 算方法做为降雨径流预报技术方案，实施过程如下： 本发明的降雨产流计算方法如下：所述参数包括，Q为流量(立方米每秒)，QttT为地下 径流预报流量，Qwb为地面径流预报流量，Q 为j时刻预报流量，j为某预报时刻(时)，m 为河道汇流时间长度(小时)，η为产流汇流时间长度(小时)，i=l时、2时、…、η时，Pj " n+1 为j-m-n+i时刻某预报流域降雨(毫米)，a m为j-m时刻流域的径流系数，F为流域面积 (平方公里），降雨产流计算函数为Qws j = Σ V1Pj " η+1 α」nFX 100(V(3600秒Xn十3600 秒X i)，用以描述在j时某流域出口 m小时前流域n小时降雨产生相应于m小时前径流系 数对应的预报断面流量，下述洪水过程指预报时段内较大的径流过程； 退水率获取，由典型洪水资料，划分不同层面的退水率，包括近洪峰段、表层径流、地下 径流、基流，近洪峰段对应退水过程退水较快的上段，表层径流对应洪水过程中段紧接近洪 峰段之后，退水明显变缓，地下径流对应洪水过程下段，这个过程较长期平缓退水，基流这 个过程在相当长的时期内维持在主要洪水过程结束后一个退水率变化极小的过程。由此 方法比较多场典型洪水过程可获得不同层面径流或洪水的退水率代入多场典型洪水调方 案试算并调整，当预报洪水退水过程与实测洪水退水过程越相近，各分层退水率取值就越 好； 依据降雨过程和降雨产流计算函数计算未来时段预报的地下径流QttT ;并根据涨水和 退水情况对预报结果进行修正，若小于上一时段根据所处退水层面的 退水率进行修正； 依据降雨过程和降雨产流计算函数计算未来时段预报的地面径流Qwb ;由Qiw 之和计算得未来时段的预报断面流量Q，并根据涨水和退水情况对预报结果进行修正， 若小于上一时段QwI _ i，QwI根据所处地面径流退水层面的退水率进行修正； 由实测降雨过程、及后续预报降雨过程，计算得各未来时段的预报断面流量……Qhs j - 2、Q预报j - 1、Q预报j、Q预报j + 1、Q预报j + 2、......，当时间滚动，雨里更新，復盖假拟的了页报雨里， 则可实现实测与假拟预报的无缝对接预报； 为提高精度，也可用太泰森多边形法或等流时线法，将流域面积分块，分块预报相应雨 量对应预报断面的流量过程，再用叠加的原理将流域各部分块在预报断面的预报流量过程 相叠加，合成全流域在预报断面的预报流量过程。
[0005] -种降雨径流预报系统，包括： 水雨情数据库，存储降雨径流预报演算模块所需的时间、水位、雨量、流量数据，并可根 据用户需要设置末来时段假拟数据，用于实时降雨洪水预报，短中长期降雨径流预报； 用户参数配置模块，存储和计算降雨径流预报所需参数及降雨径流资料供降雨径流预 报演算模块调用，用于用户设置、调整预报参数，调整预报精度； 降雨径流预报演算模块根据水雨情数据库提供的水雨情数据及用户参数配置模块 提供的配置参数，对未来的径流过程进行预报，并根据涨水和退水情况对预报结果进行修 正； 降雨径流预报成果统计模块，根据降雨径流预报演算模块的预报过程，对主要径流或 洪水过程进行统计评估，统计评估的内容包括，短期、中期、长期预报的洪峰、洪量、峰现时 间、及洪峰洪量精度； 降雨径流预报图形模块，预报图有短期降雨径流预报图、中期降雨径流预报图、长预降 雨径流预报，预报图中有时段雨量柱形图及各水位过程线、实测流量过程线、预报流量过程 线、出库流量过程线。
[0006] 所述的降雨径流预报系统，运用的降雨产流计算函数是Qhs ,= Σ V1PpM1Ci ]Π1 FX 100(V(3600秒Xn + 3600秒X i)，函数内时段参数并非局限于小时，也可是若干分钟 或若干小时、若干天，取决于洪水资料、径流资料或观测数据的密度，及对预报的精度要求。
[0007] 所述的降雨径流预报系统，依据降雨过程和降雨产流计算函数计算未来时段预报 的地面径流Q ttT，若]小于上一时段根据所处退水层面的退水率进行修 正；由和Qwb之和计算得未来时段的预报断面流量Q，并根据涨水和退水情况对预 报结果进行修正，若Q hs小于上一时段^ i，根据所处退水层面的退水率进行修正，通 过数据库的实时数据和假拟数据，实现实时洪水预报或短中长期径流预报。
[0008] 所述的降雨径流预报演算模块从用户参数配置模块同时引入前期影响时长、产流 汇流时间、河道汇流时间、前期基础径流调整系数，用户可以根据前期预报情况通过调整这 四个参数提高后续降雨径流预报的预报精度。
[0009] 降雨径流预报系统所述的降雨径流预报的组合过程由地面径流涨水段、地下径流 涨水段、地面径流退水段、地下径流退水段分别拟合计算组合而成，降雨径流预报演算模块 以每小时或更短时间为一时段长实现降雨径流预报系统拟合洪水过程的洪峰、洪量、洪水 过程。
[0010] 所述的降雨径流预报系统根据降雨径流预报演算模块的预报过程统计数据，对主 要径流或洪水过程进行统计评估，统计内容包括短期、中期、长期预报径流过程及相应实测 径流过程的洪峰、洪量、峰现时间、峰现时间误差，评估预报洪峰、洪量的精度。
[0011] 所述的降雨径流预报系统的降雨径流预报图根据降雨径流预报演算模块统计的 各时段库水位、降雨量、实测断面流量、预报断面流量、出库流量、发电流量、泄水流量为降 雨径流预报图数据源的值，以各相互连续的实测时段和预报时段为分类轴标志，根据分类 轴时间长短生成短期降雨径流预报图、中期降雨径流预报图、长期降雨径流预报图。
[0012] 因而本发明具有如下有益效果： 本发明有益效果之一在于本系统是以过程降雨为基础实现同时进行实时降雨洪水预 报和短中长期降雨径流预报，大大降低降雨径流预报系统运用的软硬件成本和基础设施投 入，丰富了径流预报手段； 本发明有益效果之二在于仅运用代表性、可靠性、一至性高的实测历史洪水资料就可 以推求降雨径流预报系统参数，且降雨径流预报系统软件的开发成本低，时间短，为降雨径 流预报迅速推广应用，形成社会效益、经济效益提供便利条件； 本发明有益效果优点之三在于径流预报的组合过程由地面径流涨水段、地下径流涨水 段、地面径流退水段、地下径流退水段分别拟合计算组合而成，减小计算误差范围，并以每 小时或更短时长为一时段长有利于降雨径流预报系统拟合洪水过程的洪峰、洪量、洪水形 态，增强了预报功能的实时性；