[发明专利]一种双核双驱洪水预报方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双核双驱洪水预报方法，是一种实时的水文预报方法，是一种通过建模针对非均匀降水的实时洪水预报方法。

背景技术

一次降雨过程在流域上的分布，不均匀是绝对的，均匀却是相对的。在湿润地区，年降雨量大，地表土层含水量大且相对均匀。由于气候条件的原因容易形成大面积的降雨，使流域降雨分布相对均匀。而在半湿润半干旱或干旱地区，雨量不仅年内分配集中，一次降雨过程在流域面上的分布往往差异也很大，局部暴雨频发。流域出口断面的径流往往主要是由流域内某一局部面积上的暴雨形成的。流域面积越大，这种不均匀性越突出。加之每次降雨的中心位置、主雨区笼罩面积、雨量和强度等等都在发生变化，由历史资料率定出的模型参数难以应对未来下一场暴雨的特殊情况。由于所有集总式模型对面雨量的处理都是按面平均雨量作为模型的输入，无法考虑面雨量分布的不均匀性，这就给经常发生非均匀暴雨的半湿润半干旱或干旱地区的径流模拟和预报带来了极大的挑战。

为了解决这一棘手问题，世界各国学者开展了大量研究，提出了一些解决方案，主要可归纳为两类。一是不断修改模型结构，如提出了非线性模型、非线性增益模型，试图把这种降雨均匀性归结为水文过程的非线性问题。这种方法显然不能从根本上解决问题。二是在模型率定时，考虑降雨中心位置在上游还是在下游、以及降雨总量的大小，分别率定模型参数或单位线。在预报时，根据流域上降雨的综合情况(雨量大小、降雨中心位置、移动路径等)选择一套认为适合的模型参数或单位线。但由于降雨过程的不可重复性，雨量及其时程变化和空间分布会有各种各样的组合，使得选择适合的模型参数又成了一个难题。大量实践证明，实际预报效果并不理想。分布式水文模型的出现对解决这一问题提供了一条新的途径。但由于其模型结构复杂、参数较多，要求的输入资料繁多，又使用了很多概化和假定，其实际的预报效果往往不比集总式模型好。

因此，需要寻找一条简便易行的途径，提高水文模型的适应性，提高半湿润半干旱及干旱地区常见的非均匀暴雨的洪水预报精度。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种双核双驱洪水预报方法。所述的方法通过“双核双驱”方法，将流域划分为暴雨核心区和非暴雨核心区，在两个分区分别建立水文模型进行产汇流计算，之后在流域出口断面处合成流域总径流，以此提高半湿润半干旱及干旱地区非均匀暴雨的洪水预报精度。

本发明的目的是这样实现的：一种双核双驱洪水预报方法，所述方法的步骤如下：

水文模型选择的步骤：用于选择适用于研究流域降雨—产流条件的集总式水文模型，包括产流模型和汇流模型；

产流参数率定的步骤：用于收集分析同一时期全流域降雨相对均匀的降雨洪水资料，采用中等以上量级的均匀暴雨洪水场次率定和校验模型参数；

汇流参数率定的步骤：用于选择在流域内分布不均匀的降雨径流资料，率定在降雨不均匀情况下降雨中心在流域不同位置的汇流参数；

降雨均匀性判定的步骤：用于降雨时统计各雨量站的累积降雨量，计算雨量不均匀系数PU，并判断是否大于雨量不均匀阈值，如果“是”则进入下一步骤，如果“否”则使用常规方式计算产汇流；

划分区域的步骤：用于根据降雨的空间分布情况将流域划分为“暴雨核心区”和“非暴雨核心区”；

在流域内降雨不均匀的前提下(PU值大于0.3～0.4时)，根据降雨的空间分布情况将流域划分为“暴雨核心区”和“非暴雨核心区”。

计算产流的步骤：用于在两个分区各自代表的面积上，统计各雨量站的前期影响雨量，代表两个分区的土壤含水量，并分别建立所选定的水文模型进行产流计算，两个分区的产流参数均采用在全流域降雨均匀情况下率定的产流参数进行产流过程的分析计算；

计算汇流的步骤：用于根据两个分区所在流域位置的不同，选择率定的降雨中心在流域不同位置的汇流参数，并结合产流过程的计算结果进行汇流过程的分析计算；

叠加的步骤：用于将两个分析计算的汇流过程按同时段叠加，形成最终的流域出口断面的预报数据作为径流预报结果；

预报成果发布的步骤：用于比较计算流域出口断面的预报数据与警戒数据，若预报数据大于警戒数据，则做出洪水预警；否则认为不会发生洪水。

进一步的，所述的产流模型是：三水源蓄满产流模型SMS_3，所述的汇流模型是：三水源滞后演算模型LAG_3。

进一步的，所述的降雨不均匀系数PU根据如下公式计算：

其中：Ps为流域最干旱时产流的降雨量、