一种洪峰来临时间及水位的预测方法技术

本发明专利技术涉及洪水预报技术领域，具体涉及一种洪峰来临时间及水位的预测方法，包括：S1、获取测报区水文站上游的历史水位、历史降雨量，以及获取水文站的历史洪峰来临时间、历史洪峰水位；S2、建立历史水位、历史降雨量与历史洪峰来临时间的线性关系，获得第一水位系数与第一降雨量系数；S3、建立历史水位、历史降雨量与历史洪峰水位的线性关系，获得第二水位系数与第二降雨量系数；S4、根据土壤容积水分率修正第一降雨量系数与第二降雨量系数；S5、根据水位、降雨量与第二水位系数、修正后的第二降雨量系数得到洪峰水位。本发明专利技术增加考虑了土壤吸水、蓄水这一因素，解决了难以精确地预测洪峰来临时间以及洪峰水位的技术问题。时间以及洪峰水位的技术问题。时间以及洪峰水位的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种洪峰来临时间及水位的预测方法


[0001]本专利技术涉及洪水预报
，具体涉及一种洪峰来临时间及水位的预测方法。

技术介绍

[0002]洪峰，是指一次洪水或整个汛期水位或流量过程中的最高点，也就是洪水的最大流量。如果单位面积的降水量大于水流量，雨水就会一点一点的积累，一旦流域广、路程长就会形成洪峰，在某种意义上讲洪峰就是一道大波浪。当流域发生暴雨或融雪时，在流域各处所形成的地面，径流都依其远近先后汇入河道，当近处的地面径流汇入时，河水流量开始增加，水位相应上涨，随着远处的地表径流陆续流到，河水流量和水位继续上涨，及至大部分高强度的地表径流汇入时，河水流量增至最大值，称为洪峰流量，其相应的最高水位，称为洪峰水位。
[0003]由于土壤中土粒间的孔隙大小不一，相互交错相连，构成土壤中极其复杂的孔隙网络，当雨水浇在土壤上，雨水会进入到土壤的这些孔隙中并受到毛管力的作用，形成毛管水(或者成为土壤学)，毛管水完全具有液态水的性质，可以在孔隙中自由流动，是土壤水中最活跃的部分，也是农业生产中最有价值、最宝贵的水分。但是，不同的土壤，其土壤水的保持力不同，保持力高其土壤水不容易流失，保持力低其土壤水相对更容易流失。特别是近年来大量土壤出现退化，使得土壤保水力更低、蓄水(吸水)能力更差，即使是在通常不易出现洪峰的情况下，有可能也会出现洪峰，故而，通过采集上游的水位数据，结合流域一定时间内的降雨量，以及流域内的累积降雨量和历史相似情况的洪峰数据，难以精确地预测洪峰来临时间以及洪峰水位。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种洪峰来临时间及水位的预测方法，解决了现有技术难以精确地预测洪峰来临时间以及洪峰水位的技术问题。
[0005]本专利技术提供的基础方案为：一种洪峰来临时间及水位的预测方法，包括：
[0006]S1、获取测报区水文站上游的历史水位、历史降雨量，以及获取水文站的历史洪峰来临时间、历史洪峰水位；
[0007]S2、建立历史水位、历史降雨量与历史洪峰来临时间的线性关系，获得第一水位系数与第一降雨量系数，所述第一水位系数为历史水位与历史洪峰来临时间之间的相关系数，所述第一降雨量系数为历史降雨量与历史洪峰来临时间之间的相关系数；
[0008]S3、建立历史水位、历史降雨量与历史洪峰水位的线性关系，获得第二水位系数与第二降雨量系数，所述第二水位系数为历史水位与历史洪峰水位之间的相关系数，所述第二降雨量系数为历史降雨量与历史洪峰水位之间的相关系数；
[0009]S4、根据天气预报确定测报区水文站的保水修正区域，获取保水修正区域的土壤容积水分率，根据土壤容积水分率修正第一降雨量系数与第二降雨量系数，得到修正后的第一降雨量系数与第二降雨量系数，修正后的第一降雨量系数与土壤容积水分率成正比，
修正后的第二降雨量系数与土壤容积水分率成反比；
[0010]S5、获取测报区水文站上游的水位、降雨量，根据水位、降雨量与第一水位系数、修正后的第一降雨量系数得到洪峰来临时间，根据水位、降雨量与第二水位系数、修正后的第二降雨量系数得到洪峰水位。
[0011]本专利技术的工作原理及优点在于：通常，洪峰来临时间与降雨量成反比，洪峰水位与降雨量成正比，降雨量越高流入河流中的水越快，洪峰来临时间越短，降雨量越高流入河流中的水越多，洪峰水位越高，考虑到不同的土壤对于水的保持力有所不同，土壤对水的保持力越高，土壤的吸水能力更强，单位质量(体积)的土壤所能吸收水的最大质量(体积)也更大，流入河里的水就更少、也更慢，使得洪峰水位更低，洪峰来临时间更长，反之，土壤对水的保持力越低，土壤的吸水能力更弱，单位质量(体积)的土壤所能吸收水的最大质量(体积)也更小，流入河里的水就更多、也更快，使得洪峰水位更高，洪峰来临时间更短，这样增加考虑了土壤吸水、蓄水这一因素，提高了洪峰来临时间以及洪峰水位预测的精确性。
[0012]本专利技术增加考虑了土壤吸水、蓄水这一因素，也即考虑到不同的土壤对于水的保持力有所不同，提高了洪峰来临时间以及洪峰水位预测的精确性，解决了现有技术难以精确地预测洪峰来临时间以及洪峰水位的技术问题。
[0013]进一步，S4中根据天气预报确定测报区水文站的保水修正区域，包括：根据天气预报确定预估降雨区域以及预估降雨量，从预估降雨区域中提取预估降雨量大于等于第一预设降雨量且小于等于第二预设降雨量的区域，记为保水修正区域。
[0014]有益效果在于：当降雨量过大时，即使土壤的保水能力很强，但吸水、蓄水的比例很小，对于洪峰来临时间与洪峰水位的影响也很小，而当降雨量过小时，即使土壤的保水能力很弱，但是大部分会被土壤所吸附，对于洪峰来临时间与洪峰水位的影响也会很小，这样根据降雨量的范围挑选出的保水修正区域，土壤保水力对于洪峰来临时间与洪峰水位的影响比较大，修正的精确度更高。
[0015]进一步，S4中根据天气预报确定测报区水文站的保水修正区域，包括：根据天气预报确定预估降雨区域以及预估降雨量，从预估降雨区域提取出预估降雨量大于等于第三预设降雨量的暴雨核心区，从暴雨核心区提取出预估降雨量大于等于第一预设降雨量且小于等于第二预设降雨量的区域，记为保水修正区域，所述第三预设降雨量小于第一预设降雨量。
[0016]有益效果在于：根据降雨量的空间分布，划分为暴雨核心区和非暴雨核心区，由于暴雨核心区相较于非暴雨核心区来说，水流量、水流速都更大，使得洪峰水位更高，洪峰来临时间更短，这样预测有利于精确预警。
[0017]进一步，S2中采用最小二乘法拟合建立历史水位、历史降雨量与洪峰来临时间的线性关系，S3中采用最小二乘法建立历史水位、历史降雨量与洪峰水位的线性关系。
[0018]有益效果在于：最小二乘法又称最小平方法，通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配，利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小，用于线性拟合可以提高精确性。
[0019]进一步，S5中获取测报区水文站上游的降雨量，包括：获取测报区水文站上游预设时段各个时刻的降雨强度，积分各个时刻的降雨强度得到降雨量。
[0020]有益效果在于：降雨强度是单位时间的降水量，通过积分获得，相较于直接获取降
雨量，更加准确与可靠。
[0021]进一步，S5中获取测报区水文站上游的降雨量，包括：获取测报区水文站上游预设时段各个时刻的降雨强度，从预设时段提取降雨强度大于等于第一预设降雨强度且小于等于第二预设降雨强度的时段，记为保水修正时段，积分保水修正时段各个时刻的降雨强度得到降雨量。
[0022]有益效果在于：当降雨强度过大时，即使土壤的保水能力很强，也来不及吸水、蓄水，而当降雨强度过小时，即使土壤的保水能力很弱，大部分也会被土壤所吸附，对于洪峰来临时间与洪峰水位的影响都很小，这样根据降雨强度的范围挑选出的保水修正时段，能够提高修正的精确度。
附图说明
[0023]图1为本专利技术一种洪峰来临时间及水位的预测方法实施例的流程图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种洪峰来临时间及水位的预测方法，其特征在于，包括：S1、获取测报区水文站上游的历史水位、历史降雨量，以及获取水文站的历史洪峰来临时间、历史洪峰水位；S2、建立历史水位、历史降雨量与历史洪峰来临时间的线性关系，获得第一水位系数与第一降雨量系数，所述第一水位系数为历史水位与历史洪峰来临时间之间的相关系数，所述第一降雨量系数为历史降雨量与历史洪峰来临时间之间的相关系数；S3、建立历史水位、历史降雨量与历史洪峰水位的线性关系，获得第二水位系数与第二降雨量系数，所述第二水位系数为历史水位与历史洪峰水位之间的相关系数，所述第二降雨量系数为历史降雨量与历史洪峰水位之间的相关系数；S4、根据天气预报确定测报区水文站的保水修正区域，获取保水修正区域的土壤容积水分率，根据土壤容积水分率修正第一降雨量系数与第二降雨量系数，得到修正后的第一降雨量系数与第二降雨量系数，修正后的第一降雨量系数与土壤容积水分率成正比，修正后的第二降雨量系数与土壤容积水分率成反比；S5、获取测报区水文站上游的水位、降雨量，根据水位、降雨量与第一水位系数、修正后的第一降雨量系数得到洪峰来临时间，根据水位、降雨量与第二水位系数、修正后的第二降雨量系数得到洪峰水位。2.如权利要求1所述的一种洪峰来临时间及水位的预测方法，其特征在于，S4中根据天气预报确定测报区水文站的保水修正区域，包括：根据天气预报确定预估降雨区域以及预估降...

【专利技术属性】
技术研发人员：向思奇，
申请(专利权)人：重庆夏软科技有限公司，
类型：发明
国别省市：