基于水文站实测和预报最高水位结合的洪峰轨迹演进方法技术

本发明专利技术公开了一种基于水文站实测和预报最高水位结合的洪峰轨迹演进方法，包括以下步骤：流域拓扑关系的建立与数据融合；进行主河道洪峰轨迹的预测模拟和数据筛选；进行有支流汇入河段洪峰轨迹的预测模拟与数据筛选；实现河段任意两点间的洪峰演进轨迹查询。上述技术方案借助大数据技术，实现对大量水文数据的并行分析计算与洪水过程模拟，对不合理的洪峰轨迹数据进行剔除，提高了数据处理效率和精度，满足了河道洪峰轨迹演进模拟的需要。满足了河道洪峰轨迹演进模拟的需要。满足了河道洪峰轨迹演进模拟的需要。

【技术实现步骤摘要】
基于水文站实测和预报最高水位结合的洪峰轨迹演进方法


[0001]本专利技术涉及水文监测数据处理
，尤其涉及基于水文站实测和预报最高水位结合的洪峰轨迹演进方法。

技术介绍

[0002]洪水灾害除了会对农业造成重大损失外，还会造成严重的工业以及生命财产损失，所以如何准确预警洪水灾害以防止或者降低洪水灾害所造成的损失，是洪水灾害处理中需解决的重要问题。
[0003]有资料显示，
[0004]河道洪水演进模型，对河道洪水演进进行模拟的水文学方法为马斯京根法，水动力法通常采用建立一二维水动力模型，一二维水动力模型是可描述水流受力与运动相互关系的数学模型，它依据流体力学基本方程，对流动水的动力过程进行数值模拟，根据微分方程建立数学模型，采用数值方法对微分方程进行求解得出结果，模型基于水体流动过程中的动量守恒和能量守恒关系，用以表达水体流动过程中质量与能量的运移转化过程。其中一维水动力模型包括用于模拟河网的水流和涉水建筑物情况的一维河网模型；二维水动力模型是对待分析的编制范围及控制线内的区域进行网格剖分，根据该区域的地形进行网格插值,并进行网格属性赋值。
[0005]中国专利文献CN115014299A公开了一种“基于物联网和大数据的洪峰预警方法”。以提取数据关系的方法额外构建了三方面约束，第一约束为考虑历史数据中流域河段各个水位计的预警等级与流域河段整体预警等级的偏差程度后所构建的当前实时数据下发生各种预警等级的可能性，第二约束为根据历史数据中各月份发生预警的次数多少而得到的流域河段在各月出现预警的可能性，第三约束为确定降雨情况与当前待预警流域河段降雨情况相似的其它区域后，其它区域与待预警流域河段之间的降雨量差值，由三方面约束加快神经网络收敛速度，从而能够以较少的水文数据完成神经网络训练，上述技术方案未能全面考虑洪水演进的预测数据与实测数据，不能全面直观展示洪峰轨迹的演进过程。

技术实现思路

[0006]本专利技术主要解决原有的技术方案未能全面考虑洪水演进的预测数据与实测数据，不能全面直观展示洪峰轨迹的演进过程的技术问题，提供基于水文站实测和预报最高水位结合的洪峰轨迹演进方法，借助大数据技术，实现对大量水文数据的并行分析计算与洪水过程模拟，对不合理的洪峰轨迹数据进行剔除，提高了数据处理效率和精度，满足了河道洪峰轨迹演进模拟的需要，把水文预报、洪峰演进轨迹等模型进行无缝对接集成，用大数据技术辅助，实现了水文学算法与及机器算法相结合，充分融合水文站实测与预报水文数据，优化了水文模型结构，实现了在不同量级洪水条件下由点洪峰轨迹演进模拟到线洪峰轨迹演进模拟。
[0007]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本专利技术包括以下步
骤：
[0008]S1流域拓扑关系的建立与数据融合；
[0009]S2进行主河道洪峰轨迹的预测模拟和数据筛选；
[0010]S3进行有支流汇入河段洪峰轨迹的预测模拟与数据筛选；
[0011]S4实现河段任意两点间的洪峰演进轨迹查询。
[0012]借助大数据技术，实现对大量水文数据的并行分析计算与洪水过程模拟，对不合理的洪峰轨迹数据进行剔除，提高了数据处理效率和精度，满足了河道洪峰轨迹演进模拟的需要，把水文预报、洪峰演进轨迹等模型进行无缝对接集成，实现了在不同量级洪水条件下由点洪峰轨迹演进模拟到线洪峰轨迹演进模拟。
[0013]作为优选，所述的步骤S1具体包括，用图表形式直观展示整个流域内的拓扑关系，把各个河段的洪水传播时间、洪水演进参数进行存储、有效融合，并把上述水文数据作为洪峰轨迹模拟建模时的输入参数。
[0014]作为优选，所述的步骤S2进行主河道洪峰轨迹的预测模拟只计算主河道洪峰轨迹的演进过程，不考虑各支流河段洪水的传播时间，以河道上D断面，即水文站为预报断面，基于分布式降雨径流模型或新安江模型预报出D预报断面的洪水过程线H
t
(t＝1,2,...,T)，在洪水过程线H
t
上识别洪峰流量数据H1，其识别公式如下：
[0015]H1＝max(H
t
)(t＝1,2,...,T)。
[0016]作为优选，保存预测洪峰轨迹数据H1，若在预见期内水文站有实测洪峰数据HS
t
(t＝1,2,...,T)，则利用实测的洪峰轨迹数据替换预测的洪峰轨迹数据，其替换公式如下：
[0017]H1＝max(HS
t
)(t＝1,2,...,T)
[0018]同时将不合理的洪峰轨迹数据剔除。如上游站洪峰出现时间TS晚于下游站洪峰出现时间TX,即TS＞TX等。
[0019]作为优选，以D断面为预报断面，通过提取历史洪水过程中D预报断面所在流域的降雨总量HY、降雨历时T、洪水起始库水位ZW
n
(n＝1,2,...,N)，N为水库数量、出库流量总量S
n
(n＝1,2,...,N)、各水文站的洪水过程SH
t
(t＝1,2,...,T)，T为时段总数，来区分相似雨洪，分析相邻断面历史上相似雨洪条件下的洪水传播时间TC，推演当前水文预报相邻断面之间洪水的传播速度V，相邻断面之间的洪水传播速度计算公式为：
[0020][0021]式中，S1为相邻水文断面之间的实际距离。
[0022]作为优选，所述的步骤S3计算有支流汇入河段的洪峰轨迹演进过程，则需要考虑各支流河段洪水的传播时间，以河道上某一水文站为预报断面，基于分布式降雨径流模型或新安江模型预报出某一水文站点的洪水过程线H
t
(t＝1,2,...,T)，在洪水过程线H
t
上识别洪峰流量数据H1，形成预测洪峰演进轨迹HL，若所在水文站预见期内有实测的洪峰轨迹数据HS
t
(t＝1,2,...,T)，则利用实测的洪峰轨迹数据替换预测的洪峰轨迹数据，其替换公式如下：
[0023]H1＝max(HS
t
)(t＝1,2,...,T)
[0024]同时将不合理的洪峰轨迹数据HL删除。
[0025]作为优选，根据支流洪峰HZ1到达交汇断面D的时间T1与主河道洪峰HZ2到达交汇
断面D的时间T2是否一致，具体分为两种情况：
[0026]当支流洪峰HZ1到达交汇断面的时间T1与主河道洪峰HZ2到达交汇断面D的时间T2一致时，在交汇断面D处洪峰会产生叠加，此时在交汇断面D处会形成一个洪峰HF；
[0027]当支流洪峰HZ1到达交汇断面的时间T1与主河道的洪峰HZ2到达交汇断面的时间T2不一致时，根据T1与T2区别形成不同洪峰。
[0028]作为优选，所述的如果主流洪峰HZ2先到达交汇断面，即T1＞T2，主河道洪峰HZ2在交汇断面处先形成第一个洪水峰值HF1，此后支流河段的洪水在交汇断面形成第二个洪峰HF2；若主流洪峰HZ2已经过去，支流洪峰HZ1到达时很小，并不能形成第二个洪峰HF2，那么显示的还是一个洪峰H本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于水文站实测和预报最高水位结合的洪峰轨迹演进方法，其特征在于，包括以下步骤：S1流域拓扑关系的建立与数据融合；S2进行主河道洪峰轨迹的预测模拟和数据筛选；S3进行有支流汇入河段洪峰轨迹的预测模拟与数据筛选；S4实现河段任意两点间的洪峰演进轨迹查询。2.根据权利要求1所述的基于水文站实测和预报最高水位结合的洪峰轨迹演进方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括，用图表形式直观展示整个流域内的拓扑关系，把各个河段的洪水传播时间、洪水演进参数进行存储、有效融合，并把上述水文数据作为洪峰轨迹模拟建模时的输入参数。3.根据权利要求1所述的基于水文站实测和预报最高水位结合的洪峰轨迹演进方法，其特征在于，所述步骤S2进行主河道洪峰轨迹的预测模拟只计算主河道洪峰轨迹的演进过程，不考虑各支流河段洪水的传播时间，以河道上D断面，即水文站为预报断面，基于分布式降雨径流模型或新安江模型预报出D预报断面的洪水过程线H
t
(t＝1,2,...,T)，在洪水过程线H
t
上识别洪峰流量数据H1，其识别公式如下：H1＝max(H
t
)(t＝1,2,...,T)。4.根据权利要求3所述的基于水文站实测和预报最高水位结合的洪峰轨迹演进方法，其特征在于，保存预测洪峰轨迹数据H1，若在预见期内水文站有实测洪峰数据HS
t
(t＝1,2,...,T)，则利用实测的洪峰轨迹数据替换预测的洪峰轨迹数据，其替换公式如下：H1＝max(HS
t
)(t＝1,2,...,T)同时将不合理的洪峰轨迹数据剔除。5.根据权利要求1所述的基于水文站实测和预报最高水位结合的洪峰轨迹演进方法，其特征在于，以D断面为预报断面，通过提取历史洪水过程中D预报断面所在流域的降雨总量HY、降雨历时T、洪水起始库水位ZW
n
(n＝1,2,...,N)，N为水库数量、出库流量总量S
n
(n＝1,2,...,N)、各水文站的洪水过程SH
t
(t＝1,2,...,T)，T为时段总数，来区分相似雨洪，分析相邻断面历史上相似雨洪条件下的洪水传播时间TC，推演当前水文预报相邻断面之间洪水的传播速度V，相邻断面之间的洪水传播速度计算公式为：式中，S1为相邻水文断面之间的实际距离。6.根据权利要求1所述的基于水文站实测和预报最高水位结合的洪峰轨迹演进方法，其特征在于，所述步骤S3计算有支流汇入河段的洪峰轨迹演进过程，则需要考虑各支流河段洪水的传播时间，以河道上某一水文站为预报断面，基于分布式降雨径流模型或新安江模型预报出某一水文站点的洪水过程线H
t
(t＝1,2,...,T)，在洪水过程线H
t
上识别洪峰流量数据H1，形成预测洪峰演进轨迹HL，若所在水文站预见期内有实测的洪峰轨迹数据HS
t
(t＝1,2,...,T)，则利用实测的洪峰轨...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂发二，
申请(专利权)人：浙江贵仁信息科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：