[发明专利]一种基于暴雨特征山洪临界雨量计算方法

说明书

本发明公开了一种基于暴雨特征山洪临界雨量计算方法，该方法通过提取选取的山洪区流域边界，确定该山洪区流域的最大汇流时间D；依据《中国暴雨统计参数图集》，根据此山洪区出口断面经纬度地理信息，采用空间距离插值方法，提取不同历时相应雨量均值x、变差系数C_v，根据公式C_s＝3.5C_v计算出偏差系数；进而计算获得不同时段5年一遇设计雨量x；并且根据本发明设计的公式计算出5年一遇山洪临界雨量，这种方法结合云计算平台技术，实现任意山洪预警点山洪临界雨量的在线计算功能，大大节省人工计算时间和成本，并且准确度较高。

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，具体涉及一种基于暴雨特征山洪临界雨量计算方法。

背景技术

山洪临界雨量指标的定义目前有两种:一是从降雨量直接定义，在一个流域或区域内，降雨量达到或超过某一量级和强度时，该流域或区域发生山溪洪水、泥石流、滑坡等山洪灾害，称此降雨量为该流域或区域的临界雨量；二是从山溪河临界水位(流量)间接定义，即在目标河段断面生成临界水位(流量)的累积降雨量。

山洪临界雨量计算方法上通常采用统计归纳方法和水文水力学方法。统计归纳法是直接从历史上降雨数据与山洪灾害数据建立相关关系，推求临界雨量。自《国家防办山洪防御预案编制大纲》提出的基于“统计归纳法”的编制临界雨量以来，有许多关于当地山洪临界雨量研究的文献。水文水力学方法以山洪灾害形成的水文学过程、水力学过程为基础，基于与保护对象相应的临界水位，采用水力学方法确定临界流量，假定不同时段的降雨输入，模拟分析一定土壤饱和度条件下的降雨-流量关系，推求相应的临界雨量。

在国外，山洪预警指标基本上采用水文水力学方法确定。典型代表为美国水文研究中心研发的山洪预警指南系统(Flash Flood Guidance，FFG)中动态临界雨量，基于水文模型计算分析，推出流域出口断面洪峰流量要达到预先设定的预警流量值所需的降雨量，即为动态临界雨量。

山洪临界雨量的定义决定了所采用的计算方法，此定义和计算方法在理论上非常正确，但在实践上面临诸多难题。一是两种定义的标准不一样。第一种定义是与滑坡、泥石流等灾害相应的降雨量，第二种定义是与预警水位相应的降雨量，前者山洪临界雨量往往大于后者。二是分析资料缺乏。我国历来没有开展山溪洪水、滑坡、泥石流等灾害的常规监测，缺乏相关山洪灾害数据，更缺乏降雨与山洪灾害之间时序和临界的对应关系。三是山溪河临界水位代表性不足。山溪河一般缺乏河道整治工程，河道断面沿程变化较大，临界水位沿程变化也大，难以统一确定山洪临界雨量。四是现有计算方法要求高。由于我国山洪灾害预警点多，统计归纳方法缺乏资料，水文水力学方法技术要求高，基层技术手段落后，因此，山洪临界雨量确定工作任务重，不确定性因素多，计算成果变化大，难以准确、快捷地确定山洪临界雨量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种5年一遇山洪临界雨量的计算方法，该方法简单，利用公式就能快速的确定5年一遇山洪临界雨量。

为实现上述目的，本发明的技术方案：

一种基于暴雨特征山洪临界雨量计算方法，所述计算方法包括如下步骤：

(1)针对某一山洪区出口断面经纬度地理信息，基于全国30m的数字高程模型DEM数据库，经过数据填洼、流向计算、累计流量计算等步骤，提取选取的山洪区流域边界；

(2)采用地貌瞬时单位线通用公式法确定该山洪区流域的最大汇流时间D；以1h为计算时段，提取该山洪区流域地貌瞬时单位线，地貌瞬时单位线上的峰现时间就是该流域最大汇流时间D；地貌单位线的计算公式参见文献——邹霞等，“基于地貌瞬时单位线的缺资料小流域水文预报”，《水文泥沙》，vol.37,No.1Jan.，2015。