【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及防洪，特别涉及一种洪涝风险管理方法、系统、计算机及存储介质。
技术介绍
1、现有的水网防洪系统通常依赖与历史水文数据和历史场景库，对洪涝风险进行预测管理，由于在数据的获取上相对分散，气象数据、水文数据、河网信息等来自不同来源，缺乏有效的整合手段，同时由于气候变化和极端天气频发，无法实时、准确的预测洪水风险，导致水网洪涝事件的预测和管理难度增加；在此基础上由于缺乏对水网的全局把握，水工建筑物调度往往滞后或不合理，难以快速应对突发洪涝事件。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种洪涝风险管理方法、系统、计算机及存储介质，旨在解决现有技术中水工建筑物调度滞后，难以快速应对突发洪涝事件技术问题。
2、为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种洪涝风险管理方法，包括以下步骤：
3、对水网的数字高程数据进行预处理，并采用多流向算法基于地形特征确认水网的水流方向，以通过所述数字高程数据中各像元的累计流量划分子水网；
4、根据各所述子水网的土壤数据及降雨强度，得到各所述子水网的径流数据；
5、采用数字孪生技术基于地表特征进行数值建模，并基于浅水方程，通过对浅水方程进行离散求解，从而根据所述径流数据建立模拟不同条件下的浅水流动的水动力模型；
6、根据预设的洪涝风险评估标准，在水流推演过程中实时将各区域对应的洪水淹没数据与人口统计数据进行空间叠加计算，以实时监控并得到各区域的洪涝风险数据；>
7、基于所述洪涝风险数据及现行的水工建筑物运行方案，基于种群进化算法通过设立约束条件、循环迭代优化，最终得到降低洪涝风险的水工建筑物优化运行方案；
8、调用所述水动力模型，对所述水工建筑物优化运行方案的水网水流演进过程进行模拟，并基于优化后的洪涝风险数据对水网进行监控管理。
9、根据上述技术方案的一方面，对水网的数字高程数据进行预处理，并采用多流向算法基于地形特征确认水网的水流方向的步骤具体包括：
10、对数字高程中的洼地进行填平处理，然后逐步垫高以确保水网内的每个网格水流均存在对应的水网出口；
11、采用多流向算法计算各网格单元之间的坡度，并基于不同坡度之间的权重，按比例分配水流量，以确认水网的水流方向。
12、根据上述技术方案的一方面，各网格单元之间的水流分配比例的表达式如下：
13、；
14、；
15、；
16、式中，为水从当前网格单元流向第 i个相邻单元的流向比例，为从当前网格到第 i个邻近网格的坡度角，为用于调整坡度影响的水流分配函数，为当前网格到邻近网格的坡度，和分别为所有坡度值中的最小和最大值，为当前像元高程，为相邻像元的高程，为从当前网格单元到第i个邻近网格单元的距离。
17、根据上述技术方案的一方面，通过所述数字高程数据中各像元的累计流量划分子水网的步骤具体包括：
18、根据数字高程数据中各像元的累计流量，从而基于流量累计的方向以及水网的出口断面位置确定子水网的边界，从而划分子水网；
19、所述累计流量的计算表达式如下：
20、；
21、式中，为当前像元累积流量，为相邻像元累积流量，为分配到该相邻像元的流向比例。
22、根据上述技术方案的一方面，根据各所述子水网的土壤数据及降雨强度，得到各所述子水网的径流数据的步骤具体包括：
23、通过以下计算式，根据土壤的水力导度和吸力计算入渗速率，从而根据降雨强度得到各所述子水网的累计入渗量：
24、；
25、；
26、式中，为时间t的累计入渗量，为土壤饱和水力传导度，为湿润前沿的吸力，为土壤饱和含水量，为初始土壤含水量，为时间t的入渗速率。
27、根据上述技术方案的一方面，所述浅水方程包括连续性方程及动量方程，
28、其中，所述连续性方程的表达式如下：
29、；
30、所述动量方程的表达式如下：
31、；
32、；
33、式中，为水深，为表面高程，为时间，和分别为笛卡尔坐标系下沿x、y方向的平均速度值，为重力加速度，和为方程组的源项，包括底部摩擦力、表面风应力、科氏力、大气压力，为紊动粘性扩散系数，为梯度符号，为散度符号。
34、根据上述技术方案的一方面，基于种群进化算法通过设立约束条件、循环迭代优化，最终得到降低洪涝风险的水工建筑物优化运行方案的步骤具体包括：
35、基于以下计算式建立以洪涝损失最少，及受淹人口最少的目标优化模型：
36、；
37、；
38、式中，为洪灾损失量，为评估单元在第c级水深的第r类资产的价值，为第r类资产在第c级水深条件下的损失率，为受淹人口，为第a区域单元第b块居民地受淹面积，为第a区域单元第b块居民地的人口密度；
39、采用sce-ua算法，在使水工建筑物的开度变化，且目标函数的改进符合预设条件的情况下进行循环迭代优化，以进行水工建筑物的开度的全局最优解搜索，并根据水网的各个水工建筑物的设计数据设置以下约束条件：
40、；
41、；
42、；
43、式中，为第n个水网断面的水位，为第n个水网断面的防洪水位，为第m个水工建筑物的流量，为第m个水工建筑物的最大设计流量，为第m个水工建筑物的开度，为第m个水工建筑物的最小开度，为第m个水工建筑物的最大开度。
44、第二方面，本申请还提供了一洪涝风险管理系统，包括：
45、水网划分模块，用于对水网的数字高程数据进行预处理，并采用多流向算法基于地形特征确认水网的水流方向，以通过所述数字高程数据中各像元的累计流量划分子水网；
46、降雨径流模块，用于根据各所述子水网的土壤数据及降雨强度，得到各所述子水网的径流数据；
47、水动力模型模块，用于采用数字孪生技术基于地表特征进行数值建模，并基于浅水方程，通过对浅水方程进行离散求解，从而根据所述径流数据建立模拟不同条件下的浅水流动的水动力模型；
48、洪涝风险模块，用于根据预设的洪涝风险评估标准，在水流推演过程中实时将各区域对应的洪水淹没数据与人口统计数据进行空间叠加计算，以实时监控并得到各区域的洪涝风险数据；
49、优化模块，用于基于所述洪涝风险数据及现行的水工建筑物运行方案，基于种群进化算法通过设立约束条件、循环迭代优化，最终得到降低洪涝风险的水工建筑物优化运行方案；
50、模拟模块，用于调用所述水动力模型，对所述水工建筑物优化运行方案的水网水流演进过程进行模拟，并基于优化后的洪涝风险数据对水网进行监控管理。
51、根据上述技术方案的一方面，所述水网划分模块具体用于：
52、对数字高程中的洼地进行填平处理，然后逐步垫高以确保水网内的每本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种洪涝风险管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的洪涝风险管理方法，其特征在于，对水网的数字高程数据进行预处理，并采用多流向算法基于地形特征确认水网的水流方向的步骤具体包括：
3.根据权利要求2所述的洪涝风险管理方法，其特征在于，各网格单元之间的水流分配比例的表达式如下：
4.根据权利要求3所述的洪涝风险管理方法，其特征在于，通过所述数字高程数据中各像元的累计流量划分子水网的步骤具体包括：
5.根据权利要求1所述的洪涝风险管理方法，其特征在于，根据各所述子水网的土壤数据及降雨强度，得到各所述子水网的径流数据的步骤具体包括：
6.根据权利要求1所述的洪涝风险管理方法，其特征在于，所述浅水方程包括连续性方程及动量方程，
7.根据权利要求1所述的洪涝风险管理方法，其特征在于，基于种群进化算法通过设立约束条件、循环迭代优化，最终得到降低洪涝风险的水工建筑物优化运行方案的步骤具体包括：
8.一种洪涝风险管理系统，其特征在于，包括：
9.一种计算机，包括存储器、处理器以
10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如上述权利要求1-7中任一项所述的洪涝风险管理方法。
...【技术特征摘要】
1.一种洪涝风险管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的洪涝风险管理方法，其特征在于，对水网的数字高程数据进行预处理，并采用多流向算法基于地形特征确认水网的水流方向的步骤具体包括：
3.根据权利要求2所述的洪涝风险管理方法，其特征在于，各网格单元之间的水流分配比例的表达式如下：
4.根据权利要求3所述的洪涝风险管理方法，其特征在于，通过所述数字高程数据中各像元的累计流量划分子水网的步骤具体包括：
5.根据权利要求1所述的洪涝风险管理方法，其特征在于，根据各所述子水网的土壤数据及降雨强度，得到各所述子水网的径流数据的步骤具体包括：
6.根据权利要求1所述的洪...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓武彬，傅韬，黄韬，夏继平，刘明，王琛珏，王忠信，郭颖，朱雅莲，黄长柏，周铭华，石强，沈喜，熊毅，廖健南，
申请(专利权)人：江西省水投江河信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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