[发明专利]一种考虑降雨空间异质性的山洪预警方法

说明书

本发明公开了一种考虑降雨空间异质性的山洪预警方法，属于水文预报领域，该方法包括：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；其中，复合雨量兼顾降雨量大小和降雨空间分布情况；根据上述土壤饱和度和复合雨量构建山洪预警模型；采集待预警流域土壤饱和度，根据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。本发明方法能够具体量化降雨空间分布的不均匀度和暴雨中心分布情况，推求的临界复合雨量指标既考虑了降雨量的大小，又考虑了降雨的空间分布，进而可以提高山洪预警的精度。

技术领域

本发明属于水文预报技术领域，更具体地，涉及一种考虑降雨空间异质性的山洪预警方法。

背景技术

受全球气候变暖的影响，山丘区局地强降雨频次呈增加之势，随着山丘区人类活动的加剧，山洪灾害日渐成为我国防洪减灾的短板。为此，我国在2010—2016年开展了全国性的山洪灾害调查评价工作，在山洪灾害风险区划、预报预警等山洪灾害防御的关键技术方面取得了长足的进步，初步建成了山洪灾害防御体系。然而，一方面，我国山洪灾害防治量多面广，治理难度大；另一方面，现有防御技术仍然存在一些亟待突破的“卡脖子”难题，如山洪预警的准确性和及时性等。

山洪的预警通常可以通过建立高精度的洪水预报模型，根据预报洪峰是否超过河道的警戒流量进行预警。另一种可行的途径是通过建立与山洪密切相关的预警指标，根据预警指标判断是否预警。临界雨量是常用的预警指标之一，除了跟降雨量直接相关外，还受土壤含水量和降雨空间异质性等的影响。其中，降雨的空间异质性是指降雨在流域不同的空间地区呈现不同的分布。

降雨空间异质性的量化指标有变差系数和不均匀系数等；其中，变差系数反映了降水数据的空间离散程度，不均匀系数反映了降雨的点面折减程度。这些指标虽能反映出降雨在空间上的差异性，但无法反映暴雨中心的分布情况，指标包含的信息不够全面，无法据此直接推求临界雨量，从而对山洪预警的精度造成影响。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种考虑降雨空间异质性的山洪预警方法，其目的在于准确量化降雨空间分布的不均匀度和暴雨中心分布情况，推求既能考虑降雨量大小又能考虑降雨空间分布情况的临界复合雨量指标，以提高山洪预警的精度。

为实现上述目的，本发明提供了一种考虑降雨空间异质性的山洪预警方法，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；复合雨量根据面平均雨量和降雨空间异质指数计算得到；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；

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。

进一步地，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；

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，R_k表示第k个等流时面的面平均雨量。

进一步地，待预警流域面平均雨量计算公式为：