一种基于时段水量平衡计算的洪水涨幅预报方法与流程

本发明涉及洪水预报，尤其涉及一种基于时段水量平衡计算的洪水涨幅预报方法。

背景技术：

1、洪水预报是防汛减灾的重要非工程措施，对于提前转移洪水危险区人员等防御准备措施具有重要意义。洪水预报通常有水文模型法和经验相关法，水文模型法对水文现象描述机制清楚，通用性较好，但受边界条件和资料局限性限制比较多，且应用需要专业的理论功底，向基层防汛或其他非专业人员推广使用难度较大。经验相关法原理简单，使用方便，易于推广使用，在日常的洪水预报中广泛使用，常见的有降雨洪峰水位相关、降雨径流相关等等，但是降雨洪峰水位、降雨径流相关等往往采用一次降雨过程总量与洪峰水位、或者径流总量建立相关关系，在实际使用过程中，需要根据单位时段降雨过程实时滚动预报洪水过程，并根据实测系列不断修正预报结果，尤其是遇到洪水复涨时，需要知道时单位计算段降雨对应的时段径流或者水位的变化过程，以便更好地做好防汛减灾服务，从而存在预报精度不足的问题。

技术实现思路

1、基于此，本发明有必要提供一种基于时段水量平衡计算的洪水涨幅预报方法，以解决至少一个上述技术问题。

2、为实现上述目的，一种基于时段水量平衡计算的洪水涨幅预报方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：对流域雨量预报站点进行预报断面参数采集处理，以得到流域预报断面地理参数；对流域预报断面地理参数进行距离检测以及比降检测，得到各流域雨量站至预报断面距离以及比降；对各流域雨量站至预报断面距离以及比降进行算术平均计算，得到流域雨量站至预报断面平均距离以及流域雨量站至预报断面平均比降；

4、步骤s2：根据流域预报断面地理参数对流域雨量预报站点的历史观测资料进行流域计算时段检测，得到流域雨量计算时段长；对流域雨量预报站点进行时段序列分析，得到时段降雨过程序列数据以及时段洪水径流过程序列数据；根据流域雨量计算时段长对时段降雨过程序列数据以及时段洪水径流过程序列数据进行逐时段差异分析，得到流域汇流时间；重复获取流域雨量预报站点多个场次的流域汇流时间进行算术平均计算，以得到流域综合汇流时间；

5、步骤s3：确定流域综合汇流时间为新计算时段长；根据新计算时段长对时段降雨过程序列数据以及时段洪水径流过程序列数据进行滑动平均降噪处理，得到时段滑动平均降雨序列数据以及时段滑动平均涨幅序列数据；对时段滑动平均降雨序列数据以及时段滑动平均涨幅序列数据进行多项式相关模型标定，得到时段降雨径流相关关系模型；

6、步骤s4：对流域雨量预报站点进行场次暴雨预报分析，得到流域场次暴雨中心预报站点位置数据；根据流域场次暴雨中心预报站点位置数据结合各流域雨量站至预报断面距离、各流域雨量站至预报断面比降、流域雨量站至预报断面平均距离以及流域雨量站至预报断面平均比降对流域综合汇流时间进行修正分析，得到流域汇流修正时间；获取实测时段降雨序列数据，并根据时段降雨径流相关关系模型以及流域汇流修正时间对实测时段降雨序列数据进行相关拟合预报分析，得到预报洪水流量涨幅序列数据。

7、本发明首先通过对流域雨量预报站点进行预报断面参数采集处理，以获取预报站点以上流域到预报断面的集雨面积参数、河道长度参数、河道比降等地理参数，这些地理参数的采集对于后续过程至关重要，能够为后续的距离、比降检测提供输入数据，从而更准确地检测流域内的水文参数数据。同时，通过对流域预报断面地理参数进行距离检测，以确定各个流域雨量站到预报断面的距离，这样能够充分了解不同站点到预报断面的地理距离，以便更好地理解降雨分布的空间变化，从而有助于改进后续预报过程的降雨分布空间，提高流域内各个站点的降雨预报准确性。并通过对流域预报断面地理参数进行比降检测，以确定各个流域雨量站到预报断面的比降，对于后续过程和流域内径流过程的模拟至关重要，还有助于提高对地形特征的敏感性，增强对流域内水文过程的准确描述。还通过对各流域雨量站至预报断面距离以及各流域雨量站至预报断面比降进行算术平均计算，这有助于综合考虑整个流域的地理特征，从而提供了流域内各站点的地理特征和关键的水文参数，为后续汇流时间修正计算提供了基础数据。其次，通过使用流域预报断面地理参数对流域雨量预报站点的历史观测资料进行流域计算时段检测，能够实现对流域雨量预报站点的时段长获取，根据流域预报断面地理参数，如集雨面积、河道长度、河道比降等，确定适用于流域的计算时段长度，从而提高雨量预报的时效性和精度。通过对流域雨量预报站点进行时段序列分析，有助于揭示降雨和径流过程的时变特征，为后续的逐时段推算提供了基础，同时也为对比流域雨量预报数据提供了时序的参考依据。通过使用检测得到的流域雨量计算时段长对时段降雨过程序列数据以及时段洪水径流过程序列数据进行逐时段差异分析，以根据时段最大降雨与时段最大流量涨幅之间的时间差获取流域汇流时间，有助于理解雨洪过程中的时序差异，为后续的处理过程提供了指导。通过多次获取并计算流域汇流时间的算术平均，得到了流域综合汇流时间。这一步骤的效果在于通过对流域计算时段、降雨过程和洪水径流过程的综合分析，提供了关键的汇流时间信息，为后续预报提供了依据。然后，通过确定了流域综合汇流时间作为新计算时段长，并通过新计算时段长，进行了滑动平均降噪处理，得到了时段滑动平均降雨序列和时段滑动平均涨幅序列数据。随后，对这些数据进行多项式相关模型标定，得到了时段降雨径流相关关系模型。这一步骤的效果在于建立了时段降雨和径流之间的关系模型，为后续的预报提供了关键的数学工具。最后，通过对流域雨量预报站点进行场次暴雨预报分析，以确定流域场次暴雨中心预报站点位置，这个步骤的重要性在于通过对降雨情况的分析，识别出发生暴雨中心的具体位置，为进一步的预报提供基础数据。通过使用分析得到的流域场次暴雨中心预报站点位置数据结合各流域雨量站至预报断面距离、各流域雨量站至预报断面比降、流域雨量站至预报断面平均距离以及流域雨量站至预报断面平均比降对流域综合汇流时间进行修正分析，这样能够根据站点的不同特征参数以更加准确地修正流域综合汇流时间，从而提高了洪水预报的准确性。此外，还通过获取实测时段降雨序列数据，并基于时段降雨径流相关关系模型结合流域汇流修正时间进行相关拟合预报分析，能够通过利用历史数据建立的降雨与径流之间的相关关系模型对实测时段降雨序列数据进行预报，并使用流域汇流修正时间进行错后累计叠加，以预报更为准确的洪水涨幅序列数据，用于进一步的洪水预测和应对措施的制定，从而提高洪水涨幅的预报精度。

技术特征：

1.一种基于时段水量平衡计算的洪水涨幅预报方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于时段水量平衡计算的洪水涨幅预报方法，其特征在于，步骤s1包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的基于时段水量平衡计算的洪水涨幅预报方法，其特征在于，步骤s13包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的基于时段水量平衡计算的洪水涨幅预报方法，其特征在于，步骤s2包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的基于时段水量平衡计算的洪水涨幅预报方法，其特征在于，步骤s21包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的基于时段水量平衡计算的洪水涨幅预报方法，其特征在于，步骤s3包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的基于时段水量平衡计算的洪水涨幅预报方法，其特征在于，步骤s35中的多项式相关关系方程具体为：

8.根据权利要求1所述的基于时段水量平衡计算的洪水涨幅预报方法，其特征在于，步骤s4包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的基于时段水量平衡计算的洪水涨幅预报方法，其特征在于，步骤s41包括以下步骤：

10.根据权利要求8所述的基于时段水量平衡计算的洪水涨幅预报方法，其特征在于，步骤s43中的汇流时间修正计算公式具体为：

技术总结
本发明涉及洪水预报技术领域，尤其涉及一种基于时段水量平衡计算的洪水涨幅预报方法。所述方法包括以下步骤：对流域雨量站和预报断面进行空间地理参数检测处理，得到流域预报断面地理参数；根据历史观测资料确定序列时段长进行逐时段差异分析，以确定流域汇流时间，并通过多样本算术平均得到综合汇流时间；基于流域蓄满、时段内降雨汇流后全部通过预报断面的水量平衡假定，以综合汇流时间为基础，先对降雨和洪水涨幅序列进行滑动降噪处理，再根据降噪后序列进行时段降雨和洪水涨幅的相关关系模型标定；本发明解决了降雨径流相关的实时滚动预报技术问题，从而提高了洪水预报的准确性和可靠性。

技术研发人员：田兆伟,沈雪娇,陈宇,张狄,尹诗婷,曾志斌
受保护的技术使用者：广东省水文局惠州水文分局
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25