基于流式大数据处理方式的降雨径流预测计算方法与流程

技术特征：

1.一种基于流式大数据处理方式的降雨径流预测计算方法，其特征在于：首先设计基于实时水量的子流域及时预测算法和基于SCS模型洪水预测算法，然后使用流式大数据处理方式对这两个算法进行处理。

2.如权利要求1所述的基于流式大数据处理方式的降雨径流预测计算方法，其特征在于：在实时洪水预报中，选择任何一个子流域的监测流量，能够预测出下游第N个子流域的断面流量，第N个子流域的断面流量为上一个断面流量与当前子段的SCS模型值的和减去子流域段1的其他流出量。

3.如权利要求1所述的基于流式大数据处理方式的降雨径流预测计算方法，其特征在于：基于实时水量的子流域及时预测算法具体为：

通过传感器监测子流域流入断面，实时获取每个子流域的流入量，通过SCS模型计算子流域径流，求出子流域的及时产流；

其中：

Q'_n是第n段流域的流出断面流量，Q_n"是第n段流域中传感器的监测量，Q_n是第n段子流域利用SCS模型的径流，是第n段流域其它流出量。

4.如权利要求3所述的基于流式大数据处理方式的降雨径流预测计算方法，其特征在于：基于SCS模型洪水预测算法由两个算法构成，分别是基于上游子流域产流的及时预测与基于上游子流域的迭代预测；

基于上游子流域产流的及时预测

上一子流域到本流域的流出量加本段流域通过SCS模型计算出的模拟量，见公式2；

其中：

Q_rn'是第n段子流域的流出断面流量，Q_r(n-1)'是第n-1段子流域的流出断面流量，Q_n是第n段子流域利用SCS模型的计算值，是第n段子流域其它流出量；

基于上游子流域的迭代预测

设定任意一个流域段为基点，预测后面第n个子流域的水量趋势；这个基点作为第一个流域段，监测第一个流域流出断面的流量，通过公式2，选定的第一个子流域断面的实时流量通过传感器获取并计算出来，计算出的第一个流域段的出水量Q₁¹，则第二个流域段的入水量：

$Q_2^1=Q_1^1+Q_2---\left(3\right)$

依次类推，求出流域段3、4…n的水量。

通过SCS模型计算每个子流域段的径流，SCS径流计算如下：

水平衡方程是对水循环现象定量研究的基础，用于描述各水文要素间的定量关系，见公式4。

P＝I_a+F+Q (4)

其中：

P：总降雨量(mm)；

I_a：初损值(mm)；

F：累积下渗量(mm)；

Q：直接径流量(mm)；

通过比例相等假设，可以得到公式5：

$\frac{Q}{P-I_a}=\frac{F}{S}---\left(5\right)$

其中：

S：初损值，也就是可能最大滞留量(mm)；

初损值可以通过公式6计算；

I_a＝λS (6)

其中：

λ：区域参数，λ可表达为λ＝at_p，其中a为Horton常数，t_p是降水时刻到地表径流形成的时段，λ的取值范围为0.1≤λ≤0.3。

5.如权利要求1所述的基于流式大数据处理方式的降雨径流预测计算方法，其特征在于：基于流式大数据的处理方法是使用Storm技术实现基于SCS模型洪水预测方法；上述中每个流量预测算法作为Storm框架的拓扑逻辑，在“基于实时水量的子流域及时预测”过程中，整个子流域流量及时预测作为一个拓扑逻辑，提交拓扑逻辑后，每一个子流域的及时预测在不同的机器上并行计算；

在“基于上游子流域产流的及时预测”过程中，整个子流域流量及时预测作为一个拓扑逻辑，提交拓扑逻辑后，每一个子流域的流量预测过程被提交到不同计算机进行处理，每一个计算节点启动两个worker，一个worker负责SCS模型计算径流，另外一个worker接收上一个子流域的及时预测值，并对本子流域的预测值进行整体计算。