一种基于水文监测数据构建流量-水面宽的关系曲线的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于水文监测数据构建流量‑水面宽的关系曲线的方法，包括S1、基于水文监测站得到流量数据的时间序列数据；S2、以时间序列数据作为输入数据进行监督学习，得到训练样本数据和测试样本数据；S3、构建Bi‑LSTM模型，得到河道流量数据；S4、构建河道水面宽水力模型：S5、基于遥感实时测量监测河道断面水面宽W0，将河道断面水面宽W0作为步骤S4的输出结果进行参数a、b的优化求解，获取作为预测输出结果的河道断面水面宽w；S6、将河道断面水面宽w和河道流量数据Q进行人工神经网络拟合，得到人工神经网络模型；S7、将河道断面水面宽w作为输入变量输入人工神经网络模型中，得到河道流量数据Q与河道断面水面宽w之间的关系曲线。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水文监测数据构建流量-水面宽的关系曲线的方法
本专利技术属于水资源的
，具体涉及一种基于水文监测数据构建流量-水面宽的关系曲线的方法。
技术介绍
随着河流水资源开发利用加快，河流生态与环境问题日益凸显，生态流量的概念也被广泛应用。由于研究者的视角及重点不同，出现了与生态流量相关的诸多概念，如“水生态需水”、“水生态基流”“最小下泄流量”和“河道生态环境需水量”等。在澳大利亚和南非，生态流量基本含义是维持河流生态完整性和生物多样性的流量状况，或者说，生态流量就是留给河流自身用水需求的水量。世界自然保护联盟采纳的生态流量定义为“在用水矛盾突出、且用水量可以进行调度的河流、湿地和沿海区域，为维持正常的生态系统及功能所拥有的水量”。而我国制定的生态流量定义为“满足水电工程下游河段保护目标生态需水基本要求的流量及过程”。现有存在多种河流流量的检测方法，其大多没有利用水文历史数据，所预测得到的河流流量质量不佳，且并没有将河道水流流量与水面宽有效的结合，只是单纯的计算水流流量，并不能有效地反映水流流量的真实变化情况。专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于水文监测数据构建流量-水面宽的关系曲线的方法，其特征在于：包括：/nS1、根据水文监测站获取河道及其上下游若干年的历史流量数据，并对流量数据进行归一化处理，补充流量数据缺失值，得到关于流量数据的时间序列数据；/nS2、以时间序列数据作为输入数据进行监督学习，得到训练样本数据和测试样本数据；/nS3、根据训练样本数据和测试样本数据构建Bi-LSTM模型，并基于测试样本数据对Bi-LSTM模型进行测试，获取作为预测输出结果的河道流量数据；/nS4、根据步骤S3中得到的预测输出结果河道流量数据Q和河道断面水面宽w之间的水力函数关系构建河道水面宽水力模型：/nW＝a*Q*b/n其中，a、b...

【技术特征摘要】
1.一种基于水文监测数据构建流量-水面宽的关系曲线的方法，其特征在于：包括：
S1、根据水文监测站获取河道及其上下游若干年的历史流量数据，并对流量数据进行归一化处理，补充流量数据缺失值，得到关于流量数据的时间序列数据；
S2、以时间序列数据作为输入数据进行监督学习，得到训练样本数据和测试样本数据；
S3、根据训练样本数据和测试样本数据构建Bi-LSTM模型，并基于测试样本数据对Bi-LSTM模型进行测试，获取作为预测输出结果的河道流量数据；
S4、根据步骤S3中得到的预测输出结果河道流量数据Q和河道断面水面宽w之间的水力函数关系构建河道水面宽水力模型：
W＝a*Q*b
其中，a、b均为河道水面宽水力模型系数；
S5、基于遥感实时测量监测河道断面水面宽W0，将河道断面水面宽W0作为步骤S4的输出结果进行参数a、b的优化求解，得到最优河道水面宽水力模型，并获取作为预测输出结果的河道断面水面宽w；
S6、将同一时间内的若干组河道断面水面宽w和河道流量数据Q进行人工神经网络拟合，得到人工神经网络模型；
S7、将河道断面水面宽w作为输入变量输入人工神经网络模型中，得到河道流量数据Q与河道断面水面宽w之间的关系曲线。


2.根据权利要求1所述的基于水文监测数据构建流量-水面宽的关系曲线的方法，其特征在于：所述步骤S1中采用minmaxscaler算法对历史流量数据进行归一化处理。


3.根据权利要求1所述的基于水文监测数据构建流量-水面宽的关系曲线的方法，其特征在于：所述步骤S2中通过训练样本数据进行Bi-LSTM神经网络训练之前，设置与Bi-LSTM神经网络训练相关的Bi-LSTM神经网络超参数，包括：用Keras搭建Bi-LSTM神经网络，确定Bi-LSTM的层数包括输入层、Bi-LSTM层、输出层的节点数，并选择MAE作为损失函数，选择adam作为优化器，选择relu函数作为激活函数。


4.根据权利要求1所述的基于水文监测数据构建流量-水面宽的关系曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卓微，张仲伟，刘晓波，谢红忠，黄伟，薛鹏，王雪蕾，万艳雷，岳珍珍，陈浩，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11