一种设计径流估算方法、装置、设备及存储介质与流程

本技术涉及水文分析，尤其涉及一种设计径流估算方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、水文分析是水利工程规划设计阶段确定工程规模的基础，也是管理阶段开展水资源风险评估等相关工作的重要依据。目前的水文分析估算通常基于利用统计分布函数拟合实测径流序列的方法来推求不同频率下的设计径流。这对实测径流数据的序列长度要求较高，通常需要满足实测径流资料不少于30年的要求。然而由于气候条件和海拔位置等要素的限制，高寒流域仍然缺乏有效的径流实测数据。传统依据经验方法的无资料流域设计径流计算未考虑高寒流域的径流形成特点，从而导致现有的设计径流估算方法的估算精度较低。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种设计径流估算方法、装置、设备及存储介质，以解决现有的设计径流估算方法的估算精度较低的问题。

2、为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：

3、第一方面，本技术实施例提供了一种设计径流估算方法，该方法包括:

4、获取目标流域中与径流相关的水文气象要素数据，所述水文要素数据包括与雪融水和冰川融水相关的数据；

5、根据所述水文气象要素数据，确定径流标准差和径流均值；

6、根据所述径流标准差和所述径流均值，确定径流变差系数和偏态系数；

7、根据所述径流均值、所述径流变差系数和所述偏态系数，估算径流分布函数的参数值，所述径流分布函数为频率与设计径流之间的关系函数；

8、根据所述径流分布函数的参数值和所述径流分布函数，估算目标频率的目标设计径流。

9、可选地，所述根据所述水文气象要素数据，确定径流标准差和径流均值，包括：

10、对所述水文气象要素数据进行预处理，得到目标参数值，其中，所述目标参数值包括以下至少一项：多年降雨量值、多年雪融水当量值、多年冰川融水当量值、多年潜在蒸散发量值、多年实际蒸散发量值、多年雪融化热当量值、多年冰融化热当量值；

11、根据所述目标参数值，并基于径流方差公式，确定径流标准差；

12、根据所述目标参数值，并基于流域水量平衡方程和水热耦合平衡方程，确定径流均值。

13、可选地，所述根据所述目标参数值，并基于径流方差公式，确定径流标准差之前，所述方法还包括：

14、根据目标参数，构建径流函数，所述目标参数包括以下至少一项：降雨量、雪融水当量、冰川融水当量、潜在蒸散发量、特征参数，所述特征参数用于表征目标流域特性；

15、对所述径流函数进行偏微分处理，得到径流偏微分公式；

16、根据径流无偏样本方差公式和所述径流偏微分公式，得到径流方差公式。

17、可选地，所述水热耦合平衡方程为：

18、

19、pe＝r+qsnow+qglacier，epe＝ep-em_snow-em_glacier

20、其中，pe表示年蒸发可用水量，pe表示年蒸发可用水量，epe表示年蒸发可用能量，ω表示用于表征流域特性的特征参数，r表示年降雨量，qsnow表示年雪融水当量，qglacier表示年冰川融水当量，em_snow表示年雪融化热当量，em_glacier表示年冰融化热当量，ep表示年潜在蒸散发量；

21、和/或，所述流域水量平衡方程为：

22、q＝pe-e

23、其中，q表示年径流，pe表示年蒸发可用水量，e表示年实际蒸散发量。

24、可选地，所述径流函数为：

25、q＝f(r,qsnow,qglacier,ep,ω)；

26、所述径流偏微分公式为：

27、

28、

29、其中，q表示径流，r表示所述降雨量，qsnow表示所述雪融水当量，qglacier表示所述冰川融水当量，ep表示所述潜在蒸散发量，ω表示所述特征参数，ε1表示所述年降雨量的偏导，ε2表示所述年雪融水当量的偏导，ε3表示所述年冰川融水当量的偏导，ε4表示所述潜在蒸散发量的偏导，δqi表示第i年的径流相对n年径流均值的变化值，δri表示第i年的降雨量相对n年降雨量均值的变化值，表示第i年的雪融水当量相对n年雪融水当量均值的变化值，表示第i年的冰川融水当量相对n年冰川融水当量均值的变化值，δepi表示第i年的潜在蒸散发量相对n年潜在蒸散发量均值的变化值，n表示总年数，n为大于1的整数；

30、和/或，所述径流无偏样本方差公式为：

31、

32、其中，σq表示径流标准差，qi表示第i年的径流，表示n年径流均值，n表示年数；

33、和/或，所述径流方差公式为：

34、

35、其中，σq表示所述径流标准差，σq>0，表示雪融水当量标准差，表示冰川融水当量标准差，σep表示潜在蒸散发量标准差，σep>0，cov表示两个变量之间的协方差。

36、可选地，所述径流均值基于如下计算公式得到：

37、

38、其中，表示所述径流均值，表示多年的蒸发可用水量均值，表示多年的蒸发可用能量均值。

39、可选地，所述径流变差系数基于如下计算公式得到：

40、

41、其中，cv表示所述径流变差系数，σq表示所述径流标准差，表示所述径流均值；

42、和/或，所述偏态系数基于如下计算公式得到：

43、cs＝2.5cv

44、其中，cs表示所述偏态系数，cv表示所述径流变差系数。

45、可选地，所述径流分布函数的参数包括第一参数、第二参数和第三参数，所述径流分布函数为：

46、

47、

48、其中，α表示所述第一参数，cs表示所述偏态系数，β表示所述第二参数，cv表示所述径流变差系数，a0表示所述第三参数，γ(α)表示α的伽玛函数，p表示频率，xp表示设计径流，表示所述径流均值。

49、第二方面，本技术实施例还提供一种设计径流估算装置，该设计径流估算装置包括：

50、第一获取模块，用于获取目标流域中与径流相关的水文气象要素数据，所述水文要素数据包括与雪融水和冰川融水相关的数据；

51、第一确定模块，用于根据所述水文气象要素数据，确定径流标准差和径流均值；

52、第二确定模块，用于根据所述径流标准差和所述径流均值，确定径流变差系数和偏态系数；

53、第一估算模块，用于根据所述径流均值、所述径流变差系数和所述偏态系数，估算径流分布函数的参数值，所述径流分布函数为频率与设计径流之间的关系函数；

54、第二估算模块，用于根据所述径流分布函数的参数值和所述径流分布函数，估算目标频率的目标设计径流。

55、可选地，所述第一确定模块，包括：

56、第一确定单元，用于对所述水文气象要素数据进行预处理，得到目标参数值，其中，所述目标参数值包括以下至少一项：多年降雨量值、多年雪融水当量值、多年冰川融水当量值、多年潜在蒸散发量值、多年实际蒸散发量值、多年雪融化热当量值、多年冰融化热当量值；

57、第二确定单元，用于根据所述目标参数值，并基于径流方差公式，确定径流标准差；

58、第三确定单元，用于根据所述目标参数值，并基于流域水量平衡方程和水热耦合平衡方程，确定径流均值。

59、可选地，所述装置还包括：

60、第一构建模块，用于根据目标参数，构建径流函数，所述目标参数包括以下至少一项：降雨量、雪融水当量、冰川融水当量、潜在蒸散发量、特征参数，所述特征参数用于表征目标流域特性；

61、第三确定模块，用于对所述径流函数进行偏微分处理，得到径流偏微分公式；

62、第四确定模块，用于根据径流无偏样本方差公式和所述径流偏微分公式，得到径流方差公式。

63、可选地，所述水热耦合平衡方程为：

64、

65、pe＝r+qsnow+qglacier，epe＝ep-em_snow-em_glacier

66、其中，pe表示年蒸发可用水量，pe表示年蒸发可用水量，epe表示年蒸发可用能量，ω表示用于表征流域特性的特征参数，r表示年降雨量，qsnow表示年雪融水当量，qglacier表示年冰川融水当量，em_snow表示年雪融化热当量，em_glacier表示年冰融化热当量，ep表示年潜在蒸散发量；

67、和/或，所述流域水量平衡方程为：

68、q＝pe-e

69、其中，q表示年径流，pe表示年蒸发可用水量，e表示年实际蒸散发量。

70、可选地，所述径流函数为：

71、q＝f(r,qsnow,qglacier,ep,ω)；

72、所述径流偏微分公式为：

73、

74、

75、其中，q表示径流，r表示所述降雨量，qsnow表示所述雪融水当量，qglacier表示所述冰川融水当量，ep表示所述潜在蒸散发量，ω表示所述特征参数，ε1表示所述年降雨量的偏导，ε2表示所述年雪融水当量的偏导，ε3表示所述年冰川融水当量的偏导，ε4表示所述潜在蒸散发量的偏导，δqi表示第i年的径流相对n年径流均值的变化值，δri表示第i年的降雨量相对n年降雨量均值的变化值，表示第i年的雪融水当量相对n年雪融水当量均值的变化值，表示第i年的冰川融水当量相对n年冰川融水当量均值的变化值，δepi表示第i年的潜在蒸散发量相对n年潜在蒸散发量均值的变化值，n表示总年数，n为大于1的整数；

76、和/或，所述径流无偏样本方差公式为：

77、

78、其中，σq表示径流标准差，qi表示第i年的径流，表示n年径流均值，n表示年数；

79、和/或，所述径流方差公式为：

80、

81、其中，σq表示所述径流标准差，σq>0，表示雪融水当量标准差，表示冰川融水当量标准差，σep表示潜在蒸散发量标准差，σep>0，cov表示两个变量之间的协方差。

82、可选地，所述径流变差系数基于如下计算公式得到：

83、

84、其中，cv表示所述径流变差系数，σq表示所述径流标准差，表示所述径流均值；

85、和/或，所述偏态系数基于如下计算公式得到：

86、cs＝2.5cv

87、其中，cs表示所述偏态系数，cv表示所述径流变差系数。

88、可选地，所述径流分布函数的参数包括第一参数、第二参数和第三参数，所述径流分布函数为：

89、

90、

91、其中，α表示所述第一参数，cs表示所述偏态系数，β表示所述第二参数，cv表示所述径流变差系数，a0表示所述第三参数，γ(α)表示α的伽玛函数，p表示频率，xp表示设计径流，表示所述径流均值。

92、第三方面，本技术实施例还提供一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述的设计径流估算方法的步骤。

93、第四方面，本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的设计径流估算方法的步骤。

94、本技术实施例的设计径流估算方法，包括获取目标流域中与径流相关的水文气象要素数据，所述水文要素数据包括与雪融水和冰川融水相关的数据；根据所述水文气象要素数据，确定径流标准差和径流均值；根据所述径流标准差和所述径流均值，确定径流变差系数和偏态系数；根据所述径流均值、所述径流变差系数和所述偏态系数，估算径流分布函数的参数值，所述径流分布函数为频率与设计径流之间的关系函数；根据所述径流分布函数的参数值和所述径流分布函数，估算目标频率的目标设计径流。本技术实施例的设计径流估算方法基于雪融水和冰川融水等水文要素数据，估算出目标流域的目标设计径流，考虑了高寒流域的径流形成特点，从而提高了设计径流估算方法的估算精度。