[发明专利]基于降雨-径流-洪水演进计算的洪水预报方法

权利要求书

1.基于降雨-径流-洪水演进计算的洪水预报方法，包括以下步骤：

(1)数据集成

根据分布式水文模型和水动力模型的规范和要求，对洪水预报计算流域的地形数据、土壤数据和水文数据进行集成处理，以提供给参数确定；

其中，地形数据包括数字高程地图以及河网与河道几何尺寸，土壤数据包括土壤类别及其分布、土地利用数据，水文数据包括降雨和径流的时间序列数据；

(2)参数确定

对步骤(1)中的数据进行模拟历时、初始条件、边界条件以及降雨情况的确定，并根据模型参数的规范和要求，对相应参数值进行设定；

其中，模拟历时是指洪水预报计算的总时长；

初始条件的确定包括针对不同土壤类别的区域分别进行土体性质的定义；

边界条件的确定包括设定计算流域的出口位置坐标，具体为流域内河流最下游，以及对河道尺寸的定义；

降雨情况的确定包括降雨强度、降雨历时、降雨区域，具体由实测降雨数据得到；

(3)模型计算

模型计算部分接收参数确定部分输出参数值后，首先使用分布式水文模型得到计算流域内各河流源头及交汇点的流量、水位数据；然后利用基于圣维南方程组的水动力模型计算河道内的洪水演进过程，输出计算流域的河道内各点的水位、流量随时间变化数据；

(4)结果发布

比较计算流域内各河道关键节点的水位预报数据以及警戒水位数据，若预报水位大于警戒水位，认为该节点发生洪水；若预报水位小于等于警戒水位，则认为该节点不会发生洪水。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)之后，还包括结果验证的步骤：接收模型计算所得水位数据以及现有的实测水位数据，进行模拟结果精度评价验证；所述精度评价验证分为洪水预报误差指标和洪水预报合格率两部分：用洪水预报误差指标进行单场预报结果精度的评价，而用洪水预报合格率对所有场次进行整体评价。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述洪水预报误差指标系绝对误差，其计算方法为水位的模型计算值减去实测值，并取绝对值；该绝对误差小于水位实测变幅的20％时，认为本次预报为合格预报。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述洪水预报合格率的计算中：

令合格预报的次数与预报场次总次数之比的百分数为合格率，它表示多次预报总体的精度水平，其表达式如下：

QR=NM×100%---(4)]]>

式(4)中QR为合格率；N为合格预报次数；M为预报总次数；

若洪水预报合格率大于等于50，则进入步骤(4)；若小于50，则回到步骤(2)，重新确定参数取值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，初始条件的确定包括针对不同土壤类别的区域分别进行土体性质的定义；具体有：地表曼宁系数、土壤特征曲线参数、土壤孔隙度、土壤饱和导水度、初始含水量以及河道几何尺寸和河道糙率等参数；其中土壤孔隙度、土壤饱和导水度、初始含水量以及河道几何尺寸由实测数据得到；此外，地表曼宁系数通过下式计算：

a=0.053e2.7Cv---(1)]]>

式(1)中a为地表曼宁系数；C_v为地表植被覆盖率，以小数形式表示，e为自然对数的底，其使用数值为2.718；

土壤特征曲线由Van Genuchten方法获得，其计算公式如下：

θ-θrθs-θ=(11+(αh)n)m---(2)]]>

式(2)中θ为土壤体积含水量；θ_r为剩余含水量；θ_s为饱和含水量；h为毛细吸力，单位是cm；α、m和n分别为与孔隙气压力以及孔隙尺寸相关的三个常数；

河道糙率参数则在以上参数确定的基础上，根据实测降雨、径流数据率定得到。