[发明专利]一种考虑降雨空间异质性的山洪预警方法

权利要求书

1.一种考虑降雨空间异质性的山洪预警方法，其特征在于，包括：

S1：获取待预警流域多场历史洪峰发生前设定时间段内的土壤饱和度和复合雨量；所述复合雨量根据面平均雨量和降雨空间异质指数计算得到；所述降雨空间异质指数根据设定时间段内待预警流域的面平均雨量、等流时面的相对面积和等流时面的面平均雨量计算得到；降雨空间异质指数的计算方法具体为：

01：计算待预警区域内各个雨量站点对应的泰森多边形的面积，并根据各个雨量站点对应的泰森多边形面积和历史降雨量，计算待预警流域面平均雨量；

02：计算待预警区域各个等流时面的相对面积和面平均雨量；等流时面的相对面积计算公式为：

其中，r_i,j表示第j个等流时面内包含的雨量站点i对应的泰森多边形面积占流域总面积的比例；

03：根据以下公式计算得到降雨空间异质指数：

其中，SHIP表示降雨空间异质指数，为待预警流域面平均雨量，λ_i表示第i个雨量站点对应的泰森多边形面积占流域总面积的比例，i＝1,2…,n，n表示待预警流域内雨量站点总个数；P_i表示第i个雨量站点的历史降雨量，f_j表示第j个等流时面的相对面积，f_j-1表示第j-1个等流时面的相对面积，m表示等流时面总个数，R_t表示第t个等流时面的面平均雨量，R_k表示第k个等流时面的面平均雨量；

S2：根据上述土壤饱和度和复合雨量构建山洪预警模型，得到不同土壤饱和度对应的临界复合雨量指标；

S3：采集待预警流域土壤饱和度，根据所述山洪预警模型得到当前土壤饱和度对应的临界复合雨量指标，通过比较待预警流域当前复合雨量与该临界复合雨量指标的大小，判断降雨产生的洪水是否为超警洪水。

2.如权利要求1所述的一种考虑降雨空间异质性的山洪预警方法，其特征在于，等流时面的面平均雨量计算公式为：

其中，R_j表示第j个等流时面的面平均雨量。

3.如权利要求1所述的一种考虑降雨空间异质性的山洪预警方法，其特征在于，土壤饱和度S计算公式为：

其中，P_a为洪峰发生的前期影响雨量，W_m为流域最大土壤含水量。

4.如权利要求1所述的一种考虑降雨空间异质性的山洪预警方法，其特征在于，复合雨量P_s为：

5.如权利要求1所述的一种考虑降雨空间异质性的山洪预警方法，其特征在于，S2所述根据上述指标构建山洪预警模型，具体包括以下步骤：

01.将x_l＝[P_s,S]作为输入，y_l＝{0,1}作为输出；P_s为复合雨量，S表示土壤饱和度；y_l＝1表示超警，y_l＝0表示未超警，l＝1,2,...,L，L表示实测的历史洪峰数量；

02.基于支持向量机的分类原理，得到如下目标函数使得超警洪水和未超警洪水的分类间隔最大：

其中，w＝[w₁,w₂]^T为使得超警洪水和未超警洪水的分类间隔最大的最优超平面w^Tx_l+b＝0的法向量，b为位移项；C0为惩罚参数，使误分类点的个数尽可能少；ξ_l≥0为松弛变量，降低离群点对分类模型的影响；

03.采用拉格朗日乘子法和序列最小优化算法对上述目标函数进行求解，得到最优分类超平面w^Tx_l+b＝0的参数w和b，得到不同土壤饱和度对应的临界复合雨量指标P_c为：