【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种流域内的暴雨洪涝预警方法，具体涉及一种基于改进新安江模型的流域暴雨洪涝预警方法及设备，属于卫星遥感和水文预报监测。
技术介绍
1、在预警过程中，由于不同流域之间地势、气候和空间分布的差异，导致难以通过简单的公式模拟获得对应的降雨和河流流量间的关系。因此通常需要结合该地区流域的历史数据，用物理过程和数学公式对水流系统进行抽象概括，形成水文模型，通过对历史的降雨流量数据进行模拟，通过迭代率定算法获取相应的模型参数，最后生成对该地区未来时段降雨的流量峰值，以此判断该地区是否满足洪涝发生的条件。
2、新安江模型作为集总式水文模型的一种，自提出之时就广泛地应用在我国的各个流域，该模型属于概念性流域水文模型，主要特征是以蓄满产流为主，特别适用于湿润与半湿润气候区丘陵山区流域的降雨径流模拟，在洪涝预警中具备一定的适用价值。但该模型在实际应用中涉及率定的参数众多，模型率定过程中所耗时间相对较长，且参数之间的相关性大，导致在实际的洪涝预警中，由于实测资料误差的影响以及目标函数的复杂性和不全面性，参数的实际优化结果不准确。这容易导致该模型在产汇流计算中，对于峰值流量的模拟出现预测结果偏低的情况，这通常也会导致运用该模型进行洪涝灾害预警时会忽略预测值偏低的洪峰，从而影响模型整体预报结果的准确性，错过最佳的灾前防御时间，加剧受灾损失。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服上述不足，而提供一种基于改进新安江模型的流域暴雨洪涝预警方法，以新安江模型为基础提供一种高效精准且实用
2、本专利技术采取的技术方案为：
3、一种基于改进新安江模型的流域暴雨洪涝预警方法，包括步骤如下：
4、s1. 获取待预测流域的遥感影像并预处理；
5、s2. 提取预处理遥感影像的纹理特征，标注训练样本，通过随机森林算法构建分类决策树，对遥感影像进行地物分类，根据分类结果计算不透水面占比imp；
6、s3. 利用新安江模型，模拟流域在蓄满状态下的产流，利用不透水面占比imp计算产流量 r，将新安江计算的产流划分为两单位线进行汇流计算，由两单位线分别计算获得汇流水库水量 q9和流域出口断面水量 q1，引入 f作为地下交换水量，再次更新蓄水量变化获得汇流水库的出流量 q r与出口断面的出流量 q d，计算总汇流量；
7、s4. 输入流域历史数据通过全局优化算法率定获取汇流计算模型最优参数；
8、s5. 利用得到的模型率定参数和降雨、蒸发、流量数据进行流量预测并作出水文预报及预警。
9、上述方法中步骤s1为获取待预测区域内近期的sentinel-2影像，对sentinel-2影像进行辐射定标、大气校正、影像配准和裁剪拼接预处理。
10、步骤s2中不透水面占比imp为不透水面积占流域面积的比值，在流域内预测的高反射率不透水面和低反射率不透水面的和作为该流域不透水面面积。
11、步骤s3中产流计算过程为：
12、（1）计算流域内各点蓄水容量的最大值wmm：
13、wmm=wm×(1+b)/(1- imp)，
14、其中wm和b为待率定参数，分别为包气带张力水平均蓄水容量和张力水蓄水容量曲线指数，imp为不透水面积的比值；
15、（2）计算张力水土壤含水量的临界值a：
16、a= wmm×(1- (1- w/wm)1/(b+1))；
17、其中w为土壤含水量，计算公式为：
18、w=wu+wl+wd，
19、wu、wl和wd分别为上层、下层和深层的土壤含水量，
20、在其产流的情况下，当wu0+p-e- r<wum时（上层土壤未蓄满），计算公式如下：
21、，
22、其中wu0、wl0和wd0分别为上层、下层和深层土壤含水量的自定义初始值，可根据流域的历史产流数据获得，若数据缺失则可将其设置为0，p、e、 r分别为降雨量、蒸发量和产流量，wum为上层张力水蓄水容量，由率定算法求得；
23、当wu0+p-e- r>wum且wu0+wl0+p-e- r<wum+wlm时（上层土壤蓄满，中层土壤未蓄满），上层、下层和深层的土壤含水量公式如下：
24、，
25、其中wlm为下层张力水蓄水容量，由率定算法获得；
26、当wu0+p-e- r>wum且wu0+wl0+p-e- r>wum+wlm时（上中层均蓄满，剩下的水补充下层），上层、下层和深层的土壤含水量公式如下：
27、，
28、在流域不产流的情况下，若wu0+p-e≥0，则上层、下层和深层土壤含水量的计算公式为：
29、，
30、当wu0+p-e<0且wl0≥c×wlm时，上层、下层和深层土壤含水量的计算公式为：
31、，
32、其中c为深层散发扩散系数，由率定算法求得；
33、若c×(e -wu0-2p)≤wl0<c×wlm，则上层、下层和深层土壤含水量的计算公式为：
34、，
35、若wl0≤c×(e -wu0-2p)，则上层、下层和深层土壤含水量的计算公式为：
36、；
37、（3）计算产流：
38、，
39、其中pe为净雨量，计算公式如下：
40、pe=p-k×e，
41、p和e分别为降雨和蒸散发数据，k为蒸散发折算系数，由率定算法求得。
42、步骤s3中汇流的计算过程为：
43、（1）将产流划分为两部分进行汇流计算，前90%利用单位线 uh1，后10%则利用单位线 uh2，其中 uh1需要用汇流水库进行调节， uh2则需要汇集到流域的出口断面；
44、两条单位线 uh1、 uh2分别由下式所得：
45、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于改进新安江模型的流域暴雨洪涝预警方法，其特征是，包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于改进新安江模型的流域暴雨洪涝预警方法，其特征是，步骤S1为获取待预测区域内近期的Sentinel-2影像，对Sentinel-2影像进行辐射定标、大气校正、影像配准和裁剪拼接预处理。
3.根据权利要求1所述的一种基于改进新安江模型的流域暴雨洪涝预警方法，其特征是，步骤S2中不透水面占比IMP为不透水面积占流域面积的比值，在流域内预测的高反射率不透水面和低反射率不透水面的和作为该流域不透水面面积。
4.根据权利要求1所述的一种基于改进新安江模型的流域暴雨洪涝预警方法，其特征是，
5.根据权利要求4所述的一种基于改进新安江模型的流域暴雨洪涝预警方法，其特征是，土壤含水量W计算公式为：
6.根据权利要求1所述的一种基于改进新安江模型的流域暴雨洪涝预警方法，其特征是，
7.根据权利要求1所述的一种基于改进新安江模型的流域暴雨洪涝预警方法，其特征是，
8.一种基于改进新安江模型的流域暴雨洪涝预警设备，
...【技术特征摘要】
1.一种基于改进新安江模型的流域暴雨洪涝预警方法，其特征是，包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于改进新安江模型的流域暴雨洪涝预警方法，其特征是，步骤s1为获取待预测区域内近期的sentinel-2影像，对sentinel-2影像进行辐射定标、大气校正、影像配准和裁剪拼接预处理。
3.根据权利要求1所述的一种基于改进新安江模型的流域暴雨洪涝预警方法，其特征是，步骤s2中不透水面占比imp为不透水面积占流域面积的比值，在流域内预测的高反射率不透水面和低反射率不透水面的和作为该流域不透水面面积。
4.根据权利要求1所述的一种基于改...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟，孙启玉，王华昌，黄鹏飞，王昭然，刘玉峰，
申请(专利权)人：山东锋士信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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