一种确定设计洪峰流量的方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种确定设计洪峰流量的方法、装置及系统，涉及水库防洪安全设计领域。该方法包括：获取上游水库坝址处的第一天然洪水过程的第一洪水流量序列；获取目标区间的第二天然洪水过程的第二洪水流量序列，目标区间为上游水库到下游设计断面之间；根据第一洪水流量序列、第二洪水流量序列的边缘分布函数，在多个预设连接Copula函数中确定出目标Copula函数；根据第一洪水流量序列、第二洪水流量序列的边缘分布函数和目标Copula函数，获得水库坝址天然洪峰流量和区间天然洪峰流量的多组随机模拟值；根据多组随机模拟值，确定出下游设计断面的设计洪峰流量值。本发明专利技术的方案，解决了现有方式推求洪水设计值误差较大，影响到下游设防标准的问题。

A method, device and system for determining the design of flood peak flow

The invention provides a method, device and system for determining the design of flood peak flow, which involves the field of reservoir flood control safety design. The method includes: the first flood sequence to obtain the first natural flood process of reservoir upstream of the dam site; second flood series second natural flood process to obtain the target range of the target range is between the upstream reservoir to the downstream section design; according to the first flood volume series, second flood series edge distribution function in multiple the default connection determines the target Copula function Copula function; according to the first flood flow sequence, second flood series edge distribution function and objective function Copula, obtained multiple sets of random simulation of natural flood reservoir dam natural flood flow and interval value; a plurality of groups according to random simulation values, determined the design peak flow downstream design section the value of. The scheme of the present invention solves the problem that the existing method can calculate the error of the flood design value and influence the downstream fortification standard.

【技术实现步骤摘要】
一种确定设计洪峰流量的方法、装置及系统
本专利技术涉及水库防洪安全设计领域，特别涉及一种确定设计洪峰流量的方法、装置及系统。
技术介绍
上游水库调洪改变了下游河道的洪水峰值和过程，直接影响下游断面设计洪水的大小。由于下游设计断面的洪水由上游水库下泄洪水和区间洪水共同组成，因此在推求受上游水库调洪影响的设计洪水时，通常是根据拟定的各分区不同洪水地区组成的设计洪水过程线，经上游水库调洪后与区间洪水叠加，得到设计断面不同组合的设计洪水过程线。工程中常使用的方法是同频率洪水组成法和典型洪水组成法。同频率洪水组成法的原理是指定某一分区发生与设计断面同频率的洪水，其余分区发生相应洪水。可以假设区间洪水与设计断面洪水同频率，上游水库为相应洪水；也可以假设上游水库洪水与设计断面洪水同频率，区间为相应洪水。比选两种假设，从中选取对工程较不利的组合成果。典型洪水组成法的原理是从实测资料中选择有代表性的大洪水作为典型，按设计断面洪峰或洪量的倍比，放大各区典型洪水过程线。然而，这两种方法存在的问题是洪水量级及地区组成具有较大的不确定性，仅凭有限场次的洪水实测资料或同频率假设推求出的洪水设计值可能偏大或偏小，对下游设防标准造成显著影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种确定设计洪峰流量的方法、装置及系统，以提高对设计洪峰流量获取的准确性。为达到上述目的，本专利技术的实施例提供一种确定设计洪峰流量的方法，包括：获取上游水库坝址处的第一天然洪水过程的第一洪水流量序列；获取目标区间的第二天然洪水过程的第二洪水流量序列，所述目标区间为上游水库到下游设计断面之间；根据所述第一洪水流量序列、所述第二洪水流量序列的边缘分布函数，在多个预设连接Copula函数中确定出目标Copula函数；根据所述第一洪水流量序列、所述第二洪水流量序列的边缘分布函数和所述目标Copula函数，获得水库坝址天然洪峰流量和区间天然洪峰流量的多组随机模拟值；根据所述多组随机模拟值，确定出所述下游设计断面的设计洪峰流量值。其中，所述获取上游水库坝址处的第一天然洪水过程的第一洪水流量序列的步骤，包括：根据上游水库的出库流量过程和库容变化过程，确定出上游水库坝址处的第一天然洪水过程，挑选出每年的年最大洪峰流量值，得到第一洪水流量序列。其中，所述获取目标区间的第二天然洪水过程的第二洪水流量序列的步骤，包括：根据上游水库的出库流量过程，确定下游设计断面处的第三洪水过程的第三洪水流量；计算所述下游设计断面处的实测洪水过程的第四洪水流量与所述第三洪水流量的差值，挑选出每年的最大差值，将所述最大差值的序列确定为目标区间的第二天然洪水过程的第二洪水流量序列。其中，所述根据所述第一洪水流量序列、所述第二洪水流量序列的边缘分布函数，在多个预设连接Copula函数中确定出目标Copula函数的步骤，包括：确定所述第一洪水流量序列的边缘分布函数F(x)和所述第二洪水流量序列的边缘分布函数G(y)，其中x，y分别为第一洪水流量序列、第二洪水流量序列的取值；根据参数估计公式获得多个预设Copula函数的对应参数取值其中，α为Copula函数中的未知参数，c(ui,vi；α)为Copula密度函数，ui为第一洪水流量序列中第i个样本点对应的边缘分布函数值，vi为第二洪水流量序列中第i个样本点对应的边缘分布函数值，i＝1、2、…、n，n为预设水文样本序列的长度；根据获得的参数取值，得到所述多个预设Copula函数各自的平方欧氏距离；选取最小平方欧氏距离对应的预设Copula函数为目标Copula函数。其中，所述确定所述第一洪水流量序列的边缘分布函数F(x)和所述第二洪水流量序列的边缘分布函数G(y)的步骤包括：基于皮尔逊Ⅲ型频率曲线模型，得到所述第一洪水流量序列的边缘分布函数F(x)和所述第二洪水流量序列的边缘分布函数G(y)，并计算各样本点对应的边缘分布函数值。其中，所述根据获得的参数取值，得到所述多个预设Copula函数各自的平方欧氏距离的步骤，包括：根据平方欧氏距离公式得到对应所述多个预设Copula函数的平方欧氏距离L；其中，C(ui,vi)为将(ui,vi)代入到预设Copula函数C(u,v)得到的函数值，为将(ui,vi)代入到经验Copula函数得到的函数值，u，v是Copula函数C(u,v)中的两个变量，且u,v∈[0,1]，当ui≤u时，否则当vi≤v时，否则其中，所述根据所述第一洪水流量序列、所述第二洪水流量序列的边缘分布函数和所述目标Copula函数，获得水库坝址天然洪峰流量和区间天然洪峰流量的多组随机模拟值的步骤，包括：根据所述第一洪水流量序列、所述第二洪水流量序列的边缘分布函数和所述目标Copula函数，得到上游水库坝址处的天然洪水为预设流量时，所述第二洪水流量的条件Copula分布函数其中，C目标(u,v)表示目标Copula函数，u，v是目标Copula函数C目标(u,v)中的两个变量，且u,v∈[0,1]；根据所述第二洪水流量的条件Copula分布函数的反函数，所述第二洪水流量的边缘分布函数的反函数以及所述第一洪水流量的边缘分布函数的反函数，得到水库坝址天然洪峰流量和区间天然洪峰流量的多组随机模拟值。其中，所述根据所述多组随机模拟值，确定出所述下游设计断面的设计洪峰流量值的步骤，包括：获取每组所述多组随机模拟值中的水库坝址天然洪峰流量模拟值；根据所述水库坝址天然洪峰流量模拟值，确定经水库防洪调度和河道洪水演算后下游设计断面的第五洪水流量；将所述第五洪水流量和多组随机模拟值中对应的区间天然洪峰流量模拟值叠加，得到所述下游设计断面的多个洪峰流量模拟值；根据所述下游设计断面的多个洪峰流量模拟值，按照水文频率计算得到所述下游设计断面的设计洪峰流量值。为达到上述目的，本专利技术的实施例还提供了一种确定设计洪峰流量的装置，包括：第一获取模块，用于获取上游水库坝址处的第一天然洪水过程的第一洪水流量序列；第二获取模块，用于获取目标区间的第二天然洪水过程的第二洪水流量序列，所述目标区间为上游水库到下游设计断面之间；第一确定模块，用于根据所述第一洪水流量序列、所述第二洪水流量序列的边缘分布函数，在多个预设连接Copula函数中确定出目标Copula函数；处理模块，用于根据所述第一洪水流量序列、所述第二洪水流量序列的边缘分布函数和所述目标Copula函数，获得水库坝址天然洪峰流量和区间天然洪峰流量的多组随机模拟值；第二确定模块，用于根据所述多组随机模拟值，确定出所述下游设计断面的设计洪峰流量值。其中，所述第一获取模块进一步用于：根据上游水库的出库流量过程和库容变化过程，确定出上游水库坝址处的第一天然洪水过程，挑选出每年的年最大洪峰流量值，得到第一洪水流量序列。其中，所述第二获取模块包括：第一确定子模块，用于根据上游水库的出库流量过程，确定下游设计断面处的第三洪水过程的第三洪水流量；第一处理子模块，用于计算所述下游设计断面处的实测洪水过程的第四洪水流量与所述第三洪水流量的差值，挑选出每年的最大差值，将所述最大差值的序列确定为目标区间的第二天然洪水过程的第二洪水流量序列。其中，所述第一确定模块包括：第二确定子模块，用于确定所述第一洪水流量序列的边缘分布函数F(x)和所述第二洪水流量序列的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定设计洪峰流量的方法，其特征在于，包括：获取上游水库坝址处的第一天然洪水过程的第一洪水流量序列；获取目标区间的第二天然洪水过程的第二洪水流量序列，所述目标区间为上游水库到下游设计断面之间；根据所述第一洪水流量序列、所述第二洪水流量序列的边缘分布函数，在多个预设连接Copula函数中确定出目标Copula函数；根据所述第一洪水流量序列、所述第二洪水流量序列的边缘分布函数和所述目标Copula函数，获得水库坝址天然洪峰流量和区间天然洪峰流量的多组随机模拟值；根据所述多组随机模拟值，确定出所述下游设计断面的设计洪峰流量值。

【技术特征摘要】
1.一种确定设计洪峰流量的方法，其特征在于，包括：获取上游水库坝址处的第一天然洪水过程的第一洪水流量序列；获取目标区间的第二天然洪水过程的第二洪水流量序列，所述目标区间为上游水库到下游设计断面之间；根据所述第一洪水流量序列、所述第二洪水流量序列的边缘分布函数，在多个预设连接Copula函数中确定出目标Copula函数；根据所述第一洪水流量序列、所述第二洪水流量序列的边缘分布函数和所述目标Copula函数，获得水库坝址天然洪峰流量和区间天然洪峰流量的多组随机模拟值；根据所述多组随机模拟值，确定出所述下游设计断面的设计洪峰流量值。2.根据权利要求1所述的确定设计洪峰流量的方法，其特征在于，所述获取上游水库坝址处的第一天然洪水过程的第一洪水流量序列的步骤，包括：根据上游水库的出库流量过程和库容变化过程，确定出上游水库坝址处的第一天然洪水过程，挑选出每年的年最大洪峰流量值，得到第一洪水流量序列。3.根据权利要求1所述的确定设计洪峰流量的方法，其特征在于，所述获取目标区间的第二天然洪水过程的第二洪水流量序列的步骤，包括：根据上游水库的出库流量过程，确定下游设计断面处的第三洪水过程的第三洪水流量；计算所述下游设计断面处的实测洪水过程的第四洪水流量与所述第三洪水流量的差值，挑选出每年的最大差值，将所述最大差值的序列确定为目标区间的第二天然洪水过程的第二洪水流量序列。4.根据权利要求1所述的确定设计洪峰流量的方法，其特征在于，所述根据所述第一洪水流量序列、所述第二洪水流量序列的边缘分布函数，在多个预设连接Copula函数中确定出目标Copula函数的步骤，包括：确定所述第一洪水流量序列的边缘分布函数F(x)和所述第二洪水流量序列的边缘分布函数G(y)，其中x，y分别为第一洪水流量序列、第二洪水流量序列的取值；根据参数估计公式获得多个预设Copula函数的对应参数取值其中，α为Copula函数中的未知参数，c(ui,vi；α)为Copula密度函数，ui为第一洪水流量序列中第i个样本点对应的边缘分布函数值，vi为第二洪水流量序列中第i个样本点对应的边缘分布函数值，i＝1、2、…、n，n为预设水文样本序列的长度；根据获得的参数取值，得到所述多个预设Copula函数各自的平方欧氏距离；选取最小平方欧氏距离对应的预设Copula函数为目标Copula函数。5.根据权利要求4所述的确定设计洪峰流量的方法，其特征在于，所述确定所述第一洪水流量序列的边缘分布函数F(x)和所述第二洪水流量序列的边缘分布函数G(y)的步骤包括：基于皮尔逊Ⅲ型频率曲线模型，得到所述第一洪水流量序列的边缘分布函数F(x)和所述第二洪水流量序列的边缘分布函数G(y)，并计算各样本点对应的边缘分布函数值。6.根据权利要求4所述的确定设计洪峰流量的方法，其特征在于，所述根据获得的参数取值，得到所述多个预设Copula函数各自的平方欧氏距离的步骤，包括：根据平方欧氏距离公式得到对应所述多个预设Copula函数的平方欧氏距离L；其中，C(ui,vi)为将(ui,vi)代入到预设Copula函数C(u,v)得到的函数值，为将(ui,vi)代入到经验Copula函数得到的函数值，u，v是Copula函数C(u,v)中的两个变量，且u,v∈[0,1]，当ui≤u时，否则当vi≤v时，否则7.根据权利要求1所述的确定设计洪峰流量的方法，其特征在于，所述根据所述第一洪水流量序列、所述第二洪水流量序列的边缘分布函数和所述目标Copula函数，获得水库坝址天然洪峰流量和区间天然洪峰流量的多组随机模拟值的步骤，包括：根据所述第一洪水流量序列、所述第二洪水流量序列的边缘分布函数和所述目标Copula函数，得到上游水库坝址处的天然洪水为预设流量时，所述第二洪水流量的条件Copula分布函数其中，C目标(u,v)表示目标Copula函数，u，v是目标Copula函数C目标(u,v)中的两个变量，且u,v∈[0,1]；根据所述第二洪水流量的条件Copula分布函数的反函数，所述第二洪水流量的边缘分布函数的反函数以及所述第一洪水流量的边缘分布函数的反函数，得到水库坝址天然洪峰流量和区间天然洪峰流量的多组随机模拟值。8.根据权利要求1所述的确定设计洪峰流量的方法，其特征在于，所述根据所述多组随机模拟值，确定出所述下游设计断面的设计洪峰流量值的步骤，包括：获取每组所述多组随机模拟值中的水库坝址天然洪峰流量模拟值；根据所述水库坝址天然洪峰流量模拟值，确定经水库防洪调度和河道洪水演算后下游设计断面的第五洪水流量；将所述第五洪水流量和多组随机模拟值中对应的区间天然洪峰流量模拟值叠加，得到所述下游设计断面的多个洪峰流量模拟值；根据所述下游设计断面的多个洪峰流量模拟值，按照水文频率计算得到所述下游设计断面的设计洪峰流量值。9.一种确定设计洪峰流量的装置，其特征在于，包括：第一获取模块，用于获取上游水库坝址处的第一天然洪水过程的第一洪水流量序列；第二获取模块，用于获...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁帆，宋昕熠，肖伟华，王浩，殷峻暹，张双虎，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11