一种山洪灾害精准化防御的关联预警方法技术

本发明专利技术涉及洪水预警和灾害防御技术领域，公开一种山洪灾害精准化防御的关联预警方法，以提高预报的整体性能。方法包括：将二维水动力学模型、决策树算法与关联预警进行融合；具体的，通过下游致灾水位反推上游预警水位，可确保告警的及时性及留足居民转移疏散用的时间，确保了防御精准化；在上游实测水位值小于预警水位值则不发布预警，从而也节约了以决策树算法计算下游淹没范围及淹没水深所需的计算资源；而且，在预测过程中，将二维水动力学模型的计算模拟结果和历史真实数据进行融合，确保了预测精度和结果的可靠性。保了预测精度和结果的可靠性。保了预测精度和结果的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种山洪灾害精准化防御的关联预警方法


[0001]本专利技术涉及洪水预警和灾害防御
，尤其涉及一种山洪灾害精准化防御的关联预警方法。

技术介绍

[0002]山洪一般是指山区中小流域由强降雨引起的突发性洪水，具有突发性强、洪量大、破坏力强、预报难等特征，严重威胁了当地居民的生命财产安全，因此中小河流山洪预警和灾害防御一直是目前防洪减灾工作中突出的难点。
[0003]目前，针对山丘区中小流域的预警方法主要有两种：一种是基于分布式水文模型的山洪预报，该方法通过对流域内水文过程进行动态模拟，实现对洪水的实时预报，但是基于分布式水文模型的方法需要大量的监测数据和模型参数，而这些数据和参数难以获取和确定，因此其预测精度容易受到影响。另一种是基于动态临界雨量的山洪预警，该方法考虑了降水和下垫面等因素，但忽略了前期降雨对山洪过程的影响、并且临界雨量法只能判断山洪是否会发生，而无法提供山洪发生的具体时间、洪峰和洪量等关键信息，这对于山洪灾害的防御和应对极为不利。此外，现有山洪预警方法也未考虑上下游监测站点与保护对象之间的关联性，难以实现精准化山洪灾害防御。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于公开一种山洪灾害精准化防御的关联预警方法，以提高预报的整体性能。
[0005]为达上述目的，本专利技术公开一种山洪灾害精准化防御的关联预警方法，包括：
[0006]步骤S1、根据目标流域的土壤数据、地形数据、水文数据及上游关联的雨量和水位数据建立二维水动力学模型；
[0007]步骤S2、基于构建的二维水动力学模型计算模拟各种来水情况下，洪水从上游监测站点到下游保护对象之间的洪水过程数据，所述洪水过程数据至少包括上游雨量及水位数据、及目标流域分布的水流速度、水位、流量、河水漫堤后的淹没范围及淹没水深；所述各种来水情况包括上游不同频率的洪水及不同流域的洪水组合情况；
[0008]步骤S3、通过对不同的来水情况进行分析和计算，将数据整理归纳，并存入山洪灾害防御数据库，所述山洪灾害防御数据库中包含了各种来水方案的计算模拟数据及历史真实数据，以提供不同工况下的洪水过程和防洪措施的数据支持；
[0009]步骤S4、根据二维水动力模型和预警目标建立与上游实测水位关联的关联预警，若上游实测水位值小于预警水位值则不发布预警，若实测水位值大于或等于预警水位值，则转步骤S5；
[0010]步骤S5、检索所述山洪灾害防御数据库，根据上游站点监测到的雨量及水位信息，使用决策树算法提取关联规则来判断上游雨量及水位条件下所对应的下游淹没范围及淹没水深；
[0011]步骤S6、对处于淹没范围内的居民发布预警提示。
[0012]优选地，本专利技术还包括：
[0013]预先根据二维水动力学模型的计算模拟过程筛选潜在需要预警的目标居民，并在各目标居民的居所中配置与预警平台通信连接的入户报警器；
[0014]在确定发布预警提示后，以预警平台对处于淹没范围内的居民所映射的入户报警器发布预警提示。
[0015]优选地，本专利技术还包括：
[0016]基于构建的二维水动力学模型计算模拟目标流域的洪水到达时间，以在洪水到达前发布预警并留足居民转移疏散用的时间。
[0017]本专利技术具有以下有益效果：
[0018]将二维水动力学模型、决策树算法与关联预警进行融合，精度高、节约计算资源、防御精准化，对于洪水预警、防洪减灾等领域有着重要的应用价值。具体地：通过下游致灾水位反推上游预警水位，可确保告警的及时性及留足居民转移疏散用的时间，确保了防御精准化；在上游实测水位值小于预警水位值则不发布预警，从而也节约了以决策树算法计算下游淹没范围及淹没水深所需的计算资源；而且，在预测过程中，将二维水动力学模型的计算模拟结果和历史真实数据进行融合，确保了预测精度和结果的可靠性。
[0019]下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0020]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0021]图1是本专利技术实施例公开的山洪灾害精准化防御的关联预警方法流程示意图。
具体实施方式
[0022]以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0023]实施例1
[0024]本实施例公开一种山洪灾害精准化防御的关联预警方法，参照图1，包括以下步骤：
[0025]步骤S1、构建二维水动力学模型。
[0026]步骤S2、不同洪水方案、工况计算模拟。
[0027]步骤S3、构建山洪灾害防御数据库。
[0028]步骤S4、建立关联预警，设置预警水位值，配合上游监测站实测水位值，判断是否发布预警，若实测水位值小于预警水位值则不发布预警，若实测水位值大于预警水位值，则进行步骤S5。
[0029]步骤S5、检索数据库，提取关联规则，根据雨量和水位信息确定下游淹没范围及淹没水深；
[0030]步骤S6、发布预警，对处于淹没范围内的居民发布预警提示。
[0031]具体的，步骤S1中，二维水动力学模型构建方式为：通过实时感知与数字地形采集
获取目标流域的土壤数据、地形数据和水文数据，基于获取的高精度数据对目标流域建立二维水动力学模型。
[0032]藉此，在本实施例中，通过数字地形采集技术获取目标流域的高精度地形数据，并与实时感知的水文、土壤数据结合，建立二维水动力学模型，并可基于历史数据对模型进行参数优化和验证，确保模拟结果准确可靠。
[0033]其中，步骤S2中不同洪水方案、工况计算模拟可具体为：
[0034]基于构建的二维水动力学模型，考虑上游不同频率的洪水、不同流域的洪水组合以及各种复杂的洪水情况，计算模拟各种来水情况下，洪水从上游监测站点到下游保护对象之间的洪水过程，包括水流速度、水位、流量等，模型还可以模拟河水漫堤后的淹没范围及淹没水深。
[0035]步骤S3中，山洪灾害防御数据库构建可具体为：
[0036]通过对不同的来水情况进行分析和计算，将数据整理归纳，并存入山洪灾害防御数据库，山洪灾害防御数据库中包含了各种来水计算方案的数据，能够提供不同工况下的洪水过程和防洪措施的数据支持。
[0037]步骤S4中关联预警的构建即：将山洪灾害防御数据库与上游监测站点进行耦合，实现数据集成和共享，使监测站点采集到的水文数据能够直接与数据库中的山洪灾害防御数据关联起来。
[0038]步骤S5中，本实施例利用决策树算法，基于上游站点监测到的雨量和水位信息，通过构建决策树模型并从中提取关联规则，判断下游受灾居民户的情况，包括淹没范围和淹没水深。计算原理为：
[0039][0040]其中，P(x
i
)表示事件(如下游水位高于20米、低于15米或介于15
‑
20米之间等)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种山洪灾害精准化防御的关联预警方法，其特征在于，包括：步骤S1、根据目标流域的土壤数据、地形数据、水文数据及上游关联的雨量和水位数据建立二维水动力学模型；步骤S2、基于构建的二维水动力学模型计算模拟各种来水情况下，洪水从上游监测站点到下游保护对象之间的洪水过程数据，所述洪水过程数据至少包括上游雨量及水位数据、及目标流域分布的水流速度、水位、流量、河水漫堤后的淹没范围及淹没水深；所述各种来水情况包括上游不同频率的洪水及不同流域的洪水组合情况；步骤S3、通过对不同的来水情况进行分析和计算，将数据整理归纳，并存入山洪灾害防御数据库，所述山洪灾害防御数据库中包含了各种来水方案的计算模拟数据及历史真实数据，以提供不同工况下的洪水过程和防洪措施的数据支持；步骤S4、根据二维水动力模型和预警目标建立与上游实测水位关联的关联预警，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘懿，郭俊，杨家豪，覃炀扬，张云康，吴海燕，李永峰，王义德，杨世航，
申请(专利权)人：甘肃省水利厅信息中心，
类型：发明
国别省市：