平原水网圩区-圩外系统滞蓄关系优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种平原水网圩区

【技术实现步骤摘要】
平原水网圩区
‑
圩外系统滞蓄关系优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及水文
，具体涉及一种平原水网圩区
‑
圩外系统滞蓄关系优化方法。

技术介绍

[0002]世界上的多数平原水网区气候湿润，降水充沛，河流纵横，河网高度发育且没有明确的流域出口，蓄泄关系复杂，同时地势低洼，因此防洪除涝问题突出。当前并没有很好的解决方案。
[0003]为了防洪排涝，建设了诸多圩区和城市防洪大包围，圩区(包括城市防洪大包围)建设通过筑堤、建闸、设排涝站排水等方法，防止圩外河道洪水侵袭，排除圩区内部涝水。但大量的圩区建设改变了区域洪涝水自然蓄泄特性及其在圩外河网、圩内河网的时空分配特征，当降水强度较大时圩区集中向圩外排水，圩外骨干河道排水能力有限，往往导致圩外河网水位抬升迅速，增加区域整体的防洪风险。
[0004]对于某个平原水网圩区
‑
圩外水网系统来说，一场降雨下该区域洪涝水风险大小主要表现为河网水位的高低，局部时段区域河网水位偏高、洪涝风险较大，除受降雨量大等非人为可控因素的影响外，更多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平原水网圩区
‑
圩外系统滞蓄关系优化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、采集研究区域的历史水文和降雨数据，并基于所述历史水文和降雨数据识别场次降雨涨水期，建立典型历史情景集合并分类，基于河网
‑
圩区拓扑关系，建立水文水动力模型，通过水文水动力模型计算模拟各个典型历史情景下河网水位、河网外排水量，以及各时刻下圩内与圩外河网的槽蓄量；S2、构建平原水网区蓄泄特征的表征指标，所述表征指标包含典型历史情景下的区域蓄泄比SDR
j
、区域蓄泄比SDR、圩外河网单位面积滞蓄水量AS1、圩内河网单位面积滞蓄水量AS2和防洪风险指数R；S3、基于典型历史情景下区域外排水量和槽蓄量的计算结果，计算典型历史情景j下的区域蓄泄比SDR
j
，分别绘制典型历史情景下区域蓄泄比SDR
j
与初始水位Z
(j,1)
、累计降雨量P
j
的关系图，SDR
j
＝f(Z
(j,1)
，P
j
)；并进行区域蓄泄比SDR与上述水文要素的相关性检验，通过相关性检验后，以各个(Z
(j,1)
，ln(SDR
j
))为参数建立区域蓄泄比SDR～水文要素的关系，建立蓄泄比SDR与水文要素的关系式；S4、确定圩内、圩外单位面积滞蓄水量比的阈值C
AS
；计算各典型历史情景下圩外单位面积滞蓄水量AS1、圩内单位面积滞蓄水量AS2、圩内与圩外单位面积滞蓄水量比AS2/AS1，并进一步确定圩内与圩外单位面积滞蓄水量比AS2/AS1的阈值C
AS
；S5、模拟预测实时情景圩区
‑
圩外系统滞蓄关系，并根据预测计算的实时情景防洪风险指数R，区域蓄泄比SDR～水文要素的关系，圩内与圩外单位面积滞蓄水量比AS2/AS1与阈值C
AS
的比较，判断是否需要优化实时情景下的圩区
‑
圩外系统滞蓄关系；S6、针对防洪风险指数R>0同时圩内与圩外单位面积滞蓄水量比AS2/AS1＜阈值C
AS
的实时情景，采用系统聚类方法对圩区进行聚类分析，再通过增加不同类型圩区调蓄水深H
s
的方式来优化圩区
‑
圩外系统滞蓄关系，以降低防洪风险指数R。2.根据权利要求1所述的一种平原水网圩区
‑
圩外系统滞蓄关系优化方法，其特征在于，所述阈值C
AS
的确定方法如下：在聚类分析后生成的各类典型历史情景中，取满足防洪风险指数R＝0的若干典型历史情景中圩内与圩外单位面积滞蓄水量比AS2/AS1的均值作为该类情景下的C
AS
，式中，k为表示情景类别的自然数，C
AS,k
为第k类情景对应的圩内与圩外单位面积滞蓄水量比阈值，j为表示情景序号的自然数，AS
1,k,j
为属于k类情景下的情景j的圩外河网单位面积滞蓄水量，AS
2,k,j
为属于k类情景下的情景j的圩内河网单位面积滞蓄水量，R
k,j
为k类情景中情景j的防洪风险指数，D
k
为k类情景中满足防洪风险指数R
k,j
＝0的情景个数。3.根据权利要求1所述的一种平原水网圩区
‑
圩外系统滞蓄关系优化方法，其特征在于，S1中所述识别场次降雨涨水期，建立典型历史情景集合的过程，具体为：输入历史降雨、水位数据，场次降水开始的时刻记为t1，
t1时刻水位站i的水位记为Z
1,i
，区域河网的平均水位记为Z1，Z1取各Z
1,i
的算术平均值，场次降水中河网水位达到峰值的时刻记为t2，t2时刻对应的水位为峰值水位Z
max
，从t1到t2的降水过程定义为一个场次降水事件的涨水期，t1、t2满足以下条件：t1之前特定时段
△
t内平均降雨强度小于1mm/d；t1～t2时段内单日最大降雨量P
1d
≥10mm；由此建立河网初始水位Z1、场次降水涨水期降雨量P的二维情景集合{Z1，P}。4.根据权利要求1所述的一种平原水网圩区
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圩外系统滞蓄关系优化方法，其特征在于，步骤S1所述对建立的情景集合进行分类，具体为：采用系统聚类方法对构建的典型历史情景集合进行分类，聚类样本为构建的若干历史情景，聚类指标为初始水位均值Z1。5.根据权利要求1所述的一种平原水网圩区
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圩外系统滞蓄关系优化方法，其特征在于，步骤S1所述水文水动力模型构建及计算，具体为：收集平原水网区地形、下垫面、水系、圩区、水文站点资料；构建预研究区域的圩区与圩区、圩区与河网的拓扑关系；基于上述拓扑关系，查找独立圩区、嵌套圩区与可分割圩区；将可分割圩区拆分成等效为独立圩区的若干个子圩区，并将所述子圩区插入所述独立圩区形成的集合；查找所述嵌套圩区的层级，并基于层级关系，标定内部圩区为二级圩区、三级圩区至N级圩区；判断是否属于可分割圩区的方法是，内部圩区与外部圩区共边(圩堰)，且内部圩区包含于外部圩区；判断是否属于嵌套圩...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚李莉，李琛，王元元，陆志华，钱旭，白君瑞，张怡，李勇涛，潘明祥，韦婷婷，蔡梅，李蓓，
申请(专利权)人：太湖流域管理局水利发展研究中心，
类型：发明
国别省市：