[发明专利]一种径流过程和灌溉用水过程长序列的随机模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种径流过程和灌溉用水过程长序列的随机模拟方法，属于水利工程的水文分析计算技术领域。

背景技术

河川径流在时间上分配不均匀，天然径流过程往往与需水过程不能吻合，往往难以满足用水部门的需要，使总水量不能充分利用。为充分利用河川径流，就需要兴建水利工程，人为地将天然径流在时间上重新分配，以满足各水利部门对水量的需要。兴建的水利工程供水量和调节库容规模的大小则以径流调节成果为依据。

目前径流调节方法分为‘时历法’、‘数理统计法’和‘随机模拟法’。

时历法是按按历史径流重演的假定,用实测(含插补)的径流系列,根据各部门用水的要求,进行径流调节的方法。用时历法进行多年调节计算的主要优点是概念明确、推理简明，能直接算出多年调节库容，并可获得计入损失后的水库全部工作过程。用时历法计算时，只有当系列较长时，成果才较为可靠；系列短时，则误差较大。

数理统计法进行多年调节计算可以避免因资料短缺进行时历法计算带来的误差，查算简便。计算时先通过直接或间接方法求得河川年径流的统计参数，然后绘制年径流的保证率曲线。当Cs=2Cv，固定供水时，可以直接查用普列什柯夫曲线以计算得多年库容。但对变动的灌溉供水，首先必须把它转化为固定供水，才能使用普氏曲线进行计算。此方法未考虑径流年内分配差异对供水量的影响，并且存在查用普列什柯夫曲线精确度因人而异的问题。

随机模拟法是将实测径流资料的多年变化特征概化为若干个统计特征值，然后利用各种随机变量数学模型，随机地生成任意长的年径流或月径流序列供调节计算应用，而这些随机生成的径流资料仍保持着实测资料的统计特征值。随机资料生成的目的，就是根据实测径流资料的统计特征值，利用一定的数学模型，随机地生成任意长的年径流或月径流序列，所生成的径流序列只能增加资料的长度，更多地反映各种资料出现的可能性和不同组合，存在对实测径流资料统计特征值反映不充分和不能提高序列的可信程度的问题。足够长的序列生成以后，再用时历法进行径流调节。

工程实际中，主要采用时历法进行径流调节计算；具有多年调节性能水库多采用时历法和数理统计法对比分析进行径流调节计算，数理统计法查值计算精度较差。随机模拟法理论上能够结合时历法和数理统计法的优点，但由于随机模拟模型种类繁杂，在实测径流资料统计特征值提取方面方法、重点不统一，生成的径流序列可信度易引起争议，应用较少。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种径流过程和灌溉用水过程长序列的随机模拟方法，以克服现有技术计算精度较差、模型种类繁杂、重点不统一，生成的径流序列可信度易引起争议的不足。

本发明的技术方案：

一种径流过程和灌溉用水过程长序列的随机模拟方法，该方法采用计算机作为辅助手段按如下步骤进行：

第一步，获取径流过程和灌溉用水过程原始数据；

第二步，径流过程和灌溉用水过程数据的处理与特征值提取；

第三步，各设计频率年径流和年灌溉用水量计算；

第四步，径流过程和灌溉用水过程原始数据年内分配率计算；

第五步，径流过程和灌溉用水过程长序列随机模拟生成。

前述方法中，所述第一步中的原始数据包括分别以年、月、旬、日为时间单位采集的原始数据；原始数据按行业常规方法提取。

前述方法中，所述第二步中的特征值包括均值、Cv和Cs/Cv；按行业常规方法提取。

前述方法中，所述第三步中各设计频率年径流和年灌溉用水量是以第二步提取的特征值采用适合线型公式计算设定的序列长度各设计频率年径流和年灌溉用水量，并形设定序列的年径流和年灌溉用水量序列。

前述方法中，先计算原始序列径流过程和灌溉用水过程各年逐月（旬、日）径流量/用水量占同年年径流量和年用水量的比率。然后将计算的原始序列比率组采用重复的方式对应到所述第四步足够长的设定序列年径流和年灌溉用水量序列中。从而得到足够长设定序列历年逐月（旬、日）径流量和用水量占同年年径流量和年用水量的比率。