[发明专利]一种无径流资料地区的洪水预报方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无径流资料地区的洪水预报方法，属于洪水预报技术领域。

背景技术

自然界中的水文过程极为复杂，受多种因素的影响，通常采用概化的水文模型进行预报，模型参数主要受地形、地貌、下垫面等特征影响，水文预报的重要工作即在采用适用模型的基础上，确定当前预报流域的水文模型参数。在大部分流域，水文模型参数通过大量的历史径流资料模拟推算（将降雨、蒸发等信息代入模型，通过调整参数使计算的径流过程与实际吻合）；但因雨量/水文站建设早期建设较少，历史径流资料序列很短，无法满足预报需求；同时因人类活动等影响，导致流域产汇流特性发生较大变化，原有的资料无法反映当前的来水特性，导致资料不可用。未了解决无资料/少资料地区水文预报问题，国际水文科学协会(IAHS)启动了简称“PUB”(无资料流域水文预报)的十年计划,以减少水文预报的不确定性为核心,旨在探索水文模拟的新方法、实现水文理论的重大突破,以满足尤其是发展中国家社会经济的需要。

以往对无径流资料流域水文预报的方法包括水文比拟法、参数等值线图法、径流系数法、地区经验公式法、随机模拟法等。传统方法的主要思想一般是资料的移用，但是参考站(流域)的选择并没有有效的方法，在很大程度上受到水文工作者主观经验的影响。径流特征值的空间变化与流域物理特性及气象因素等密切相关，区域化方法(regionalization)即在这种基础上发展起来，即通过流域属性寻找目标流域(无资料流域)的参考流域(有资料流域)，利用有资料流域的模型参数推求无资料流域的模型参数，从而对无资料流域进行预报。区域化的常用方法包括距离相近法、属性相似法和回归法三种方法，(1)距离相近法是指找出与研究流域(无资料流域)距离上相近的一个(或者多个)流域(有资料流域)，并把其参数作为研究流域的参数，其研究根据为同一区域的物理和气候属性相对一致，因此相邻流域的水文行为相似。(2)属性相似法是指找出与研究流域属性(如土壤、地形、植被和气候等)上相似的流域，并把其参数作为研究流域的参数。(3)回归法是指根据有资料流域的模型参数和流域属性，建立二者之间的多元回归方程，从而利用无资料流域的流域属性推求其模型参数。

现有技术存在如下缺点：

相似流域选取缺乏全面、客观性：现有研究通常选用一种或几种地形、地貌特征参数的综合指数（如地形指数ln(α/tanβ)）作为属性判别寻找相似流域，而后进行参数的移用或分析。因不同模型参数的物理意义不同，仅依据某种或几种流域特征参数进行判别不够全面，难以反映真正的流域相似；采用所有流域特征分析存在信息量大、分类复杂，无法判断的问题。

现有技术未考虑不同参数的区别：目前无资料地区参数通常采用移用或回归分析确定：移用时通常先找到参照流域，而后所有参数统一移用；回归分析则先确定进行分析的流域，而后每个参数在同样的流域群中进行。实际上，水文模型中每个参数代表的物理意义不同，因每个流域都有其独特性，很难找到与模型中所有参数的相关特征均相似的流域，且已有研究仅依据一种或几种特征变量寻找参照流域，而所有参数统一移用或采用同一些流域无法反映参数的独特性。

主观判别、效率低：现有技术均采用人工判别、处理的方式，尝试解决无资料地区的洪水预报问题，采用技术难以大量推广，且其中包含人为的主观性，效率低下。

发明内容

为弥补现有技术的缺陷，本发明提供了一种无径流资料地区的洪水预报方法，采用所有可获取的相关流域特征信息进行分析，使得相似流域的选取更加客观，全面。 

本发明是采用如下技术手段实现发明目的的：

一种无径流资料地区的洪水预报方法，包括如下步骤

1）对所有已有甲等预报方案流域的土地利用和土壤特征信息进行聚类处理，所述土地利用和土壤特征信息主要为各种植被覆盖率和土壤类型覆盖率；

2）对水文模型的每一个参数，选取全部或部分流域特征信息进行逐步回归分析，确定与该参数相关的流域特征信息；

3）针对所有已有甲等预报方案流域，建立流域特征信息数据库；

4）对待确定参数的无径流资料流域，首先根据经纬度自动从互联网下载数字高程模型数据和植被，土壤信息，然后采用数字高程模型数据进行流域相关信息提取，并对植被，土壤信息进行聚类，得到与前述已有甲等预报方案流域相同的流域特征信息；

5）在所述步骤3）建立的流域特征信息数据库中寻找与待确定参数的无径流资料流域同属于一个大流域的子流域；