无资料地区河流的流量和悬移质含沙量模拟估算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供无资料地区河流的流量和悬移质含沙量模拟估算方法及装置，集分析、模拟、估算为一体，能够简便、快速、精确地推求水沙相关关系、建立水沙模拟估算模型，解决无资料地区河流的历年各月水沙计算问题。方法包括：步骤1：根据与目标无资料地区处于同一水系或者相邻流域、具有实测流量Q、悬移质含沙量CS观测资料的河流断面A的资料，构建目标地区的流量模拟模型；步骤2：根据河流断面A的流量Q和悬移质含沙量CS资料，构建悬移质含沙量估算模型；步骤3：根据步骤1构建的流量模拟模型，对无资料地区河流断面B进行流量模拟；在此基础上，根据步骤2构建的悬移质含沙量估算模型，估算B的悬移质含沙量。移质含沙量。移质含沙量。

【技术实现步骤摘要】
无资料地区河流的流量和悬移质含沙量模拟估算方法及装置


[0001]本专利技术属于水文模拟
，具体涉及无资料地区河流的流量和悬移质含沙量模拟估算方法及装置。
技术背景
[0002]河流的水沙变化、水沙输移特性及演变趋势等研究，对了解下游河床冲刷和淤积规律、水生生境变迁等具有重要意义。针对河流流量、悬移质含沙量变化的分析，通常采用线性回归、趋势分析、突变检验、累积距平法、累积曲线等传统方法，这些方法通常将水和沙作为独立因子展开对比分析，或简单地进行二者的线性相关关系，不能够在兼顾分析二者统计特性的同时深入地表征二者之间的相关关系，进而探索二者的相依变化特性。而对于河流流量和悬移质含沙量的分析计算，特别是悬移质含沙量，传统方法通常是局限地进行均值估算，或者在河道实测资料基础上通过较复杂的水力学模型、方法加以计算，这对于无资料地区而言无疑较难实现，更难以计算得到无资料地区水沙的长系列成果。因此，为了深入而细致地研究水沙变化特性、客观合理地反映无资料地区历年各月水沙变化情况，以利于工程施工、防洪调度、水沙治理等，迫切需要研究一种立足于水沙分析基础上的，集模拟、估算为一体的方法模型。

技术实现思路

[0003]本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供无资料地区河流的流量和悬移质含沙量模拟估算方法及装置，集分析、模拟、估算为一体，能够简便、快速、精确地推求水沙相关关系、建立水沙模拟估算模型，解决无资料地区河流的历年各月水沙计算问题。
[0004]本专利技术为了实现上述目的，采用了以下方案：<br/>[0005]&lt;方法&gt;
[0006]本专利技术提供了无资料地区河流的流量和悬移质含沙量模拟估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]步骤1：根据与目标无资料地区处于同一水系或者相邻流域、具有实测流量Q、悬移质含沙量CS观测资料的河流断面A的资料，构建目标地区的流量模拟模型；具体包括如下子步骤：
[0008]步骤1
‑
1：分析历年(共N年)各月流量Q
t
(t＝1,2,
…
,T；T＝12)的多年平均值、变差系数、偏态系数等统计参数(为方便论述，统一记为θ
Qt
)，进而确定各月流量的边缘分布函数F
t
(
·
)，以及相应的反函数采用Copula函数分别构造相邻两个月流量的联合分布函数C
Qt
(
·
)及其反函数
[0009]步骤1
‑
2：随机产生初始值u
s1,1
∈(0,1)，作为第1个月的边缘分布概率，则第1个月Q(t1)在第1年模拟中的模拟值随机产生第1、2个月的联合分布概率ε
1,1
∈(0,1)，求出第2个月Q(t2)在第1年模拟中的边缘分布概率u
s2,1
，以及模拟值q
s2,1
；以此类推，推
求第i年模拟中第t+1月的模拟值q
st+1,i
，进而得到流量Q的1年随机模拟过程；将前述过程重复N次，得到N年的随机模拟过程；
[0010]将上述操作重复M次，即可得到流量Q的M次、每次N年的随机模拟过程；
[0011]步骤2：根据河流断面A的流量Q和悬移质含沙量CS资料，构建悬移质含沙量估算模型；具体包括如下子步骤：
[0012]步骤2
‑
1：根据历年(共N年)各月实测悬移质含沙量CS
t
，分别确定各月悬移质含沙量的均值等统计参数(为方便论述，统一记为θ
CSt
)，进而确定各月悬移质含沙量的边缘分布函数G
t
(
·
)，以及相应的反函数根据步骤1
‑
1中确定的各月流量的边缘分布函数F
t
(
·
)，分别构造各月流量Q
t
和悬移质含沙量CS
t
的联合分布函数C
t
(
·
)，及其反函数构建Copula函数的密度函数c
t
(
·
)；
[0013]步骤2
‑
2：本专利技术认为，各月流量Q
t
和悬移质含沙量CS
t
可能出现的各种联合分布概率值中，使得Q
t
和CS
t
密度函数值最大的概率值pm
t,i
为最可能发生的；基于Q
t
和CS
t
联合分布函数的反函数、密度函数，估算得到悬移质含沙量第i年、第t月的边缘分布函数值为：
[0014][0015]计算悬移质含沙量第i年、第t月实测值和预测值的边缘分布函数值v
t,i
、之间的误差e
1t,i
，由此得到第t月的多年平均误差据此将第t月预测的边缘分布函数值率定为在此基础上，根据悬移质含沙量第t月边缘分布函数的反函数，估算得到第i年、第t月的悬移质含沙量为再根据第i年、第t月的实测悬移质含沙量cs
t,i
计算得到误差e
2t,i
，进一步推求得到第t月的多年平均误差从而进行二次率定，最终得到悬移质含沙量第i年、第t月的估算值
[0016][0017]重复上述操作，即可得到各月悬移质含沙量的N年的估算值；
[0018]步骤3：根据步骤1构建的流量模拟模型，对无资料地区河流断面B进行流量模拟；在此基础上，根据步骤2构建的悬移质含沙量估算模型，估算B的悬移质含沙量；具体包括如下子步骤：
[0019]步骤3
‑
1：根据B和A的流域面积、流域平均降水量基本情况，分析得到B流量基于A流量的修正系数M1，据此将统计参数θ
Q
修订为M1θ
Q
；然后带入步骤1中，模拟得到B的各月流量随机模拟过程；
[0020]步骤3
‑
2：根据B和A的流域面积、流域土壤侵蚀模数基本情况，分析得到B悬移质含
沙量基于A悬移质含沙量的修正系数M2，据此将统计参数θ
CS
修订为M2θ
CS
；将步骤3
‑
1中得到的B各月流量的一次随机模拟过程Q
′
t
，和修订后的统计参数M2θ
CS
，沿用步骤2推求得到的误差率定参数和带入步骤2中估算得到与该模拟过程相应的悬移质含沙量过程。
[0021]优选地，本专利技术提供的无资料地区河流的流量和悬移质含沙量模拟估算方法，还可以具有以下特征：在步骤1
‑
1中，构建的边缘分布函数F
t
(
·
)、反函数相邻月份流量的联合分布函数C
Qt
(
·
)及其反函数分别为：
[0022][0023]优选地，本专利技术提供的无资料地区河本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.无资料地区河流的流量和悬移质含沙量模拟估算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据与目标无资料地区处于同一水系或者相邻流域、具有实测流量Q、悬移质含沙量CS观测资料的河流断面A的资料，构建目标地区的流量模拟模型；具体包括如下子步骤：步骤1
‑
1：分析历年各月流量Q
t
(t＝1,2,
…
,T；T＝12)的多年平均值、变差系数、偏态系数，将它们作为统计参数统一记为θ
Qt
，进而确定各月流量的边缘分布函数F
t
(
·
)，以及相应的反函数采用Copula函数分别构造相邻两个月流量的联合分布函数C
Qt
(
·
)及其反函数步骤1
‑
2：随机产生初始值u
s1,1
∈(0,1)，作为第1个月的边缘分布概率，则第1个月Q(t1)在第1年模拟中的模拟值随机产生第1、2个月的联合分布概率ε
1,1
∈(0,1)，求出第2个月Q(t2)在第1年模拟中的边缘分布概率u
s2,1
，以及模拟值q
s2,1
；以此类推，推求第i年模拟中第t+1月的模拟值q
st+1,i
，进而得到流量Q的1年随机模拟过程；将前述过程重复N次，得到N年的随机模拟过程；将上述操作重复M次，即可得到流量Q的M次、每次N年的随机模拟过程；步骤2：根据河流断面A的流量Q和悬移质含沙量CS资料，构建悬移质含沙量估算模型；具体包括如下子步骤：步骤2
‑
1：根据N年内历年各月实测悬移质含沙量CS
t
，分别确定各月悬移质含沙量的均值，将它们作为统计参数统一记为θ
CSt
，进而确定各月悬移质含沙量的边缘分布函数G
t
(
·
)，以及相应的反函数根据步骤1
‑
1中确定的各月流量的边缘分布函数F
t
(
·
)，分别构造各月流量Q
t
和悬移质含沙量CS
t
的联合分布函数C
t
(
·
)，及其反函数构建Copula函数的密度函数c
t
(
·
)；步骤2
‑
2：各月流量Q
t
和悬移质含沙量CS
t
可能出现的各种联合分布概率值p中，使得Q
t
和CS
t
密度函数值最大的概率值pm
t,i
为最可能发生的；基于Q
t
和CS
t
联合分布函数的反函数、密度函数，估算得到悬移质含沙量第i年、第t月的边缘分布函数值为：计算悬移质含沙量第i年、第t月实测值和预测值的边缘分布函数值v
t,i
、之间的误差e
1t,i
，由此得到第t月的多年平均误差据此将第t月预测的边缘分布函数值率定为在此基础上，根据悬移质含沙量第t月边缘分布函数的反函数，估算得到第i年、第t月的悬移质含沙量为再根据第i年、第t月的实测悬移质含沙量cs
t,i
计算得到误差e
2t,i
，进一步推求得到第t月的多年平均误差从而进行二次率定，最终得到悬移质含沙量第i年、第t月的估算值
重复上述操作，即可得到各月悬移质含沙量的N年的估算值；步骤3：根据步骤1构建的流量模拟模型，对无资料地区河流断面B进行流量模拟；在此基础上，根据步骤2构建的悬移质含沙量估算模型，估算B的悬移质含沙量；具体包括如下子步骤：步骤3
‑
1：根据B和A的流域面积、流域平均降水量基本情况，分析得到B流量基于A流量的修正系数M1，据此将统计参数θ
Q
修订为M1θ
Q
；然后带入步骤1中，模拟得到B的各月流量随机模拟过程；步骤3
‑
2：根据B和A的流域面积、流域土壤侵蚀模数基本情况，分析得到B悬移质含沙量基于A悬移质含沙量的修正系数M2，据此将统计参数θ
CS
修订为M2θ
CS
；将步骤3
‑
1中得到的B各月流量的一次随机模拟过程Q
t
'，和修订后的统计参数M2θ
CS
，沿用步骤2推求得到的误差率定参数和带入步骤2中估算得到与该模拟过程相应的悬移质含沙量过程。2.根据权利要求1所述的无资料地区河流的流量和悬移质含沙量模拟估算方法，其特征在于：其中，在步骤1
‑
1中，构建的边缘分布函数F
t
(
·
)、反函数相邻月份流量的联合分布函数C
Qt
(
·
)及其反函数分别为：3.根据权利要求1所述的无资料地区河流的流量和悬移质含沙量模拟估算方法，其特征在于：其中，在步骤1
‑
2中，随机产生第1、2个月的联合分布概率ε
1,1
∈(0,1)，则有即可求出第2个月Q(t2)在第1年模拟中的边缘分布概率u
s2,1
，以及模拟值q
s2,1
；以此类推，可建立递推公式推求2第i年模拟中第t+1月的模拟值q
st+1,i
，即依次可得q
4,1
、q
5,1
、
…
、q
T,1
，由此便可求出Q的1年随机模拟过程；将上述过程重复N遍，即可得到流量Q的N年模拟过程。4.根据权利要求1所述的无资料地区河流的流量和悬移质含沙量模拟估算方法，其特征在于：其中，在步骤2
‑
1中，构造的各月流量Q
t
、悬移质含沙量CS
t
的联合分布函数C
t
(
·
)、反函
数以及密度函数c
t
(
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晶，张天力，顾世祥，蒋汝成，陈刚，周密，周云，赵绍熙，苏建广，王应武，蔡昕，陈金明，
申请(专利权)人：云南省水利水电勘测设计研究院，
类型：发明
国别省市：