一种考虑站点有效监测半径的山区雨量站网优化布点方法技术

本发明专利技术提供一种考虑站点有效监测半径的山区雨量站网优化布点方法，包括：搜集待优化区域内雨量站点位置和降雨观测资料；根据搜集的雨量站点位置和降雨观测资料，采用锥体法确定流域需要增设雨量站数目，并计算各相邻站点雨量梯度；设置有效监测雨量差阈值，根据有效监测雨量差阈值和相邻站点雨量梯度计算雨量站点有效监测半径，并确定未有效监测区域；在未有效监测区域初步选取新增站点，根据附近的雨量站有效监测半径确定新增站点的有效监测半径，以流域总有效监测面积最大为目标，优化新增站点位置。本发明专利技术可准确有效的捕获降水分布信息，满足流域雨情观测需要，为洪水预报及调度提供数据支撑。调度提供数据支撑。调度提供数据支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑站点有效监测半径的山区雨量站网优化布点方法


[0001]本专利技术涉及水文分析
，具体是一种考虑站点有效监测半径的山区雨量站网优化布点方法。

技术介绍

[0002]在大部分山区中，由于地形的气候条件等原因，降水存在较大的空间分布不均匀性。雨量站网是分析流域降水时空变化规律和进行洪水预报及调度所需要的重要观测设施。但由于经济条件和地理条件的限制，许多流域的雨量站网规划存在站点少和分布不均匀等问题。随着流域气候条件的变化和人类活动的影响，在流域局部强降雨情况下，现有的观测站网已经无法捕获到准确的降雨分布信息。
[0003]常用的站网规划方法包括抽站法、流域水文模型法和锥体法等，抽站法适用于站点较多的大流域，流域水文模型法通常用于分析站网密度合理性，锥体法虽适用于站点少、资料缺乏的中小流域地区，但要实现雨量站均匀分布十分困难。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种考虑站点有效监测半径的山区雨量站网优化布点方法，在原有非均匀分布的雨量站网基础上增设雨量站点，使其能够仅使用现有雨量站降水资料实现雨量站网优化，准确有效的捕获降水分布信息，为洪水预报及调度提供数据支撑。
[0005]本专利技术涉及一种考虑站点有效监测半径的山区雨量站网优化布点方法，包括如下步骤：
[0006]S1.搜集待优化区域内雨量站点位置和降雨观测资料；
[0007]S2.根据步骤S1搜集的雨量站点位置和降雨观测资料，采用锥体法确定流域需要增设雨量站数目，并计算各相邻站点雨量梯度；<br/>[0008]S3.设置有效监测雨量差阈值，根据有效监测雨量差阈值和相邻站点雨量梯度计算雨量站点有效监测半径，并确定未有效监测区域；
[0009]S4.在未有效监测区域初步选取新增站点，根据附近的雨量站有效监测半径确定新增站点的有效监测半径，以流域总有效监测面积最大为目标，优化新增站点位置。
[0010]进一步的，步骤S2中各相邻站点雨量梯度的计算公式为：
[0011][0012]式中，ΔP
s
为雨量场分布梯度，单位为mm/km；L为相邻雨量站间距，单位为km；ΔP
i
为相邻雨量站雨量差值，单位为mm；n为降雨时段数。
[0013]进一步的，步骤S3包括以下步骤：
[0014]S31.设置有效监测雨量差阈值P
T
，有效监测雨量差阈值P
T
表示当某点实际降雨量与相邻站点监测降雨量差值大于P
T
时，则认为该点未被有效观测；
[0015]S32.根据有效监测雨量差阈值P
T
和相邻站点雨量梯度计算雨量站点的有效监测
半径r，站点的有效监测范围即为以站点为圆心，r为半径的区域，雨量站点的有效监测半径r的计算公式为：
[0016][0017]式中，r为雨量站点的有效监测半径，单位为km；ΔP
si
为与第i个相邻雨量场分布梯度，单位为mm/km；w
i
为与第i个相邻雨量站权重系数。
[0018]进一步的，步骤S4包括以下步骤：
[0019]S41.在未有效监测区域内初步选定新增站点，对新增站点附近雨量站的有效监测半径进行加权平均计算，确定新增站点的有效监测半径；
[0020]S42.根据新增站点的有效监测半径得到新增站点的有效监测区域，以流域总有效监测面积最大为目标，优化新增站点位置。
[0021]进一步的，所述有效监测雨量差阈值P
T
为5mm。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
[0023]1、本专利技术的考虑站点有效监测半径的山区雨量站网优化布点方法，在原有锥体法的基础上，提出了有效监测雨量差阈值和有效监测半径的概念，通过考虑降水空间分布的不均匀性、原有站点的非均匀分布和流域的实际地理条件，充分利用现有站点实测降雨数据，划分有效监测区域，在未有效监测区域分析可能漏测的关键暴雨区域，合理增设和布置雨量观测站点，使雨量站网尽可能均匀分布，有效监测流域内重点区域，准确有效的捕获降水分布信息；
[0024]2、本专利技术操作方便，实用性强，为山区增设雨量站点提供了一种合理有效的方法，对其他监测站点的优化布局同样具有借鉴意义。
附图说明
[0025]图1为本专利技术一种考虑站点有效监测半径的山区雨量站网优化布点方法其中一个实施例的流程图；
[0026]图2为本专利技术实施例的山区小流域中雨量站位置分布示意图；
[0027]图3为本专利技术实施例的山区小流域中现有站点有效监测范围示意图；
[0028]图4为本专利技术实施例的山区小流域监测站网优化后各雨量站点有效有效监测范围示意图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]请参阅图1，本专利技术实施例提供一种考虑站点有效监测半径的山区雨情监测优化布点方法，具体步骤如下:
[0031]S1.搜集待优化区域内雨量站点位置和降雨观测资料，本实施例的小流域中4个雨量站A、B、C、D的分布位置示意图如图2所示，降雨数据统一转化为日尺度；
[0032]S2.根据步骤S1搜集的雨量站点位置和降雨观测资料，采用锥体法确定流域需要增设雨量站数目，并计算各相邻站点雨量梯度；
[0033]S3.设置有效监测雨量差阈值，根据有效监测雨量差阈值和相邻站点雨量梯度计算站点有效监测半径，并确定未有效监测区域；
[0034]S4.在未有效监测区域初步选取新增站点，根据附近的雨量站有效监测半径确定新增站点的有效监测半径，以流域总有效监测面积最大为目标，优化新增站点位置。
[0035]S5.根据地形地质条件等实际情况对新增站点位置进行手动调整，保证站点合理分布，尽量使其位于易于建设维护的地区。
[0036]本实施例S2中计算各相邻站点雨量梯度的公式为：
[0037][0038]式中，ΔP
s
为雨量场分布梯度，单位为mm/km；L为相邻雨量站间距，单位为km；ΔP
i
为相邻雨量站雨量差值，单位为mm；n为降雨时段数。
[0039]根据锥体法计算得到该流域需要增设雨量站数目为4个。相邻站点雨量梯度计算结果为：雨量站A与B雨量场分布梯度为2.96mm/km，雨量站A与C雨量场分布梯度为2.72mm/km，雨量站A与D雨量场分布梯度为2.51mm/km，雨量站B与C雨量场分布梯度为2.96mm/km，雨量站B与D雨量场分布梯度为3.94mm/km，雨量站C与D雨量场分布梯度为4.53mm/km。
[0040]本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑站点有效监测半径的山区雨量站网优化布点方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.搜集待优化区域内雨量站点位置和降雨观测资料；S2.根据步骤S1搜集的雨量站点位置和降雨观测资料，采用锥体法确定流域需要增设雨量站数目，并计算各相邻站点雨量梯度；S3.设置有效监测雨量差阈值，根据有效监测雨量差阈值和相邻站点雨量梯度计算雨量站点有效监测半径，并确定未有效监测区域；S4.在未有效监测区域初步选取新增站点，根据附近的雨量站有效监测半径确定新增站点的有效监测半径，以流域总有效监测面积最大为目标，优化新增站点位置。2.如权利要求1所述的考虑站点有效监测半径的山区雨量站网优化布点方法，其特征在于：步骤S2中各相邻站点雨量梯度的计算公式为：式中，ΔP
s
为雨量场分布梯度，单位为mm/km；L为相邻雨量站间距，单位为km；ΔP
i
为相邻雨量站雨量差值，单位为mm；n为降雨时段数。3.如权利要求1所述的考虑站点有效监测半径的山区雨量站网优化布点方法，其特征在于，步骤S3包括以下步骤：S31.设置有效监测雨量差阈值P
T
，有效监测雨量差阈值P

【专利技术属性】
技术研发人员：王永强，许继军，刘万，谢帅，谢珊，杨春花，赵萍，景唤，林航，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：