[发明专利]基于多源降雨融合和实时校正的城市洪涝模型构建方法

权利要求书

1.一种基于多源降雨融合和实时校正的城市洪涝模型构建方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤一：根据卫星、雷达、微波、天气数值预报产品以及地面观测的降雨数据建立城市降雨数据集，利用空间降尺度方法和时间降尺度方法对降雨数据集进行统一降尺度处理，基于贝叶斯平均法对降尺度处理后降雨数据集进行融合，构建融合降雨数据库；

步骤二：构建一维管网模块，构建一维河网模块，构建二维地表漫流模型；

步骤三：构建一维-二维城市雨洪耦合模型：将构建的一维河网模型、一维管网模型和二维地表漫流模型进行耦合，得到一维-二维城市雨洪耦合模型；

步骤四：将步骤一构建的融合降雨数据库输入一维-二维城市雨洪耦合模型得到降雨量的模拟值，利用实测值和实时校正技术对模拟值进行校正，对一维-二维城市雨洪耦合模型进行实时验证并进行校准，生成校正数据序列。

2.根据权利要求1所述的基于多源降雨融合和实时校正的城市洪涝模型构建方法，其特征在于，所述步骤一中空间降尺度方法和时间降尺度方法均采用线性插值方法。

3.根据权利要求1或2所述的基于多源降雨融合和实时校正的城市洪涝模型构建方法，其特征在于，所述基于贝叶斯平均对降尺度处理后降雨数据集中的多源降雨数据进行融合的方法为：

以y表示多源降雨数据的融合值，D是指地面观测得到的实际降雨量；f＝{f₁，f₂，…f_i…，f_n}为n种测雨方法的雨量值集合，n是降雨来源的种类，是指卫星、雷达、微波、天气数值预报产品这四种；

根据贝叶斯平均理论，以降尺度处理后的降雨融合值为基础，多源降雨数据融合结果用贝叶斯后验概率分布表示为：

式中，C(y|f₁,f₁,…,f_n,D)为多源降雨数据融合值；C(y|f_i)为第i种测雨方法的雨量值；P(f_i|D)为第i种测雨方法的后验概率，即第i种测雨方法在融合过程中所占的权重，且：

式中，P(D|f_i)为第i种测雨方法的预报值f_i的似然函数；P(f_i)为第i种测雨方法的先验分布；且P(D)为实际降雨量D所有测雨的概率和，融合完的数据就是多源降雨数据库。

4.根据权利要求1所述的基于多源降雨融合和实时校正的城市洪涝模型构建方法，其特征在于，所述一维管网模块用于模拟城市排水管网系统，分为降雨径流模拟和管网模拟两部分，其中降雨径流模拟的结果是管网模拟的边界条件，一维管网模块的计算原理如下：

水流连续方程：

式中，H为测压管水头；U为流速；g为重力加速度；c为波的传播速度，且K为液体的提既模量，d为管道直径，δ为管壁厚度，E为管材的弹性模量；t表示时间、x表示x方向、φ表示水流河与x方向的夹角。

5.根据权利要求1所述的基于多源降雨融合和实时校正的城市洪涝模型构建方法，其特征在于，所述一维河网模块的水动力学模型的基本方程如下：

水流连续方程：

水流运动方程：

式中，q为旁侧流量，Q为总流量，s为距离坐标，A为过水断面面积，I为渠底坡降，C为谢才系数，Z为水位、B为系数、R为水力半径；

所述一维河网模块采用有限差分法进行离散，有限差分法的差分格式为6点中心Abbott-Ionescu格式。

6.根据权利要求1所述的基于多源降雨融合和实时校正的城市洪涝模型构建方法，其特征在于，所述二维地表漫流模型是基于二维浅水方程构建的，所述基于二维浅水方程构建二维地表模型的方法为：

得到城市洪涝地表二维模型是：

式中，N是守恒变量向量，S是源项，包括底部摩擦力和河床倾斜率；E和G是分别沿x、y方向的流量分量，N、E、G公式如下：

式中，h是水的深度，u和v均是深度平均速度分量，g是重力加速度。