[发明专利]小河流洪水预报方法

说明书

本发明公开了一种小河流洪水预报方法，利用开源GIS代码进行二次开发，能满足洪水预报的GIS需求，同时通过模型计算引擎的分类，实现了模型的灵活配置，对流域的自动提取和节点拓扑关系的匹配关联，实现了方案的自动灵活构建，在提高中小河流预报精度的同时可很大程度节省方案作业人员的工作量。

技术领域

本发明涉及水利水电工程技术领域，特别是一种小河流洪水预报方法。

背景技术

我国中西部地区多为山区丘陵地带，山洪灾害频发，受灾地区域较为分散，具有流域面积较小、汇流时间较短、资料匮乏，且由于中小河流预报断面众多、上下游拓扑关系复杂，人工构建方案效率低、参数调整不便等特点。

传统中小河流预报方法的流程主要为：选择新安江三水源模型或其他水文模型(包括集总式、分布式水文模型)等，利用已有流域图层或使用ARCGIS等商业GIS工具导入DEM数据提取流域图层等相关要素；再通过经纬度录入雨量站信息，判断流域内相关代表站，通过ARCGIS等工具或者人工划分泰森多边形，求取相关权重；如果遇到上下游有断面关联，则人工建立上下游断面拓扑关系；最后选择多年洪水资料，率定模型参数，形成最终洪水预报方案。

上述预报方案建立流程，在大江大河流域面积较大、资料丰富、代表雨量站较多的情况下，可以基本满足预报要求。但在面对中小河流预报时，存在以下问题无法满足要求：1)中小河流预报流域面积较小无代表雨量站；2)中小河流预报断面众多，提取子流域、建立拓扑关系、选择模型等具有较大工作量；3)资料匮乏，汇流参数无法率定，预报精度较低；4)方案较多时，调整修改方案任务繁重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种小河流洪水预报方法，提高中小河流预报精度，节省方案作业工作人员的工作量。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种小河流洪水预报方法，包括以下步骤：

1)提取选定的试验流域的坡度、流向，并以所述坡度、流向为输入，从所述试验流域出口倒推，寻找最长汇流路径；

2)根据所述最长汇流路径和根基栅格点坡度，提取地貌单位线；

3)根据DEM数据，利用SharpMap提取相应流域，根据流域图层跟雨量站点图层交互情况，关联流域雨量站编码；为每个断面关联相应的上、下游断面雨量站编码；根据所述雨量站编码和最长汇流路径判断其他预报断面是否在汇流路径上，如果是则作为上游输入断面，并关联相关编号的上游站；如果不是，则确定没有上游输入断面；通过所述上游输入断面，将与其对应的下游断面构成上下游断面拓扑关系，确定整个流域关联的雨量站编码，构建计算下游流量的方案。

步骤1)中，利用下述方法提取试验流域的流向：利用SharpMap读取DEM每一个栅格点的数据，选择百分比法：两点的高程差与其水平距离的百分比，其计算公式如下：坡度＝(高程差/水平距离)x100％，使用百分比表示时，即：i＝h/l×100％，其中h为高程差，l为水平距离；每个栅格点均有8个流向，根据DEM每个栅格数据及邻近栅格数据，判断流向为流向最低高程的栅格点，最终形成每个栅格的D8流向。该方法简单容易实现。

所述最长汇流路径的计算过程包括：根据提取的流向，从流域出口断面处的栅格点，根据其D8方向的栅格点，倒推流向，根据每个栅格周围8个流向中流向本栅格的个数，采用倒推的方式，寻找所有汇流路径，根据累计长度最终找到最长汇流路径。

本发明中，为了便于实施，试验流域斜对角的流向距离记录为√2，上下左右记录为1。