[发明专利]一种平原流域设计暴雨和潮位协调性的评估方法及系统

说明书

本发明提出一种平原流域设计暴雨和潮位协调性的评估方法及系统，属于大数据分析技术领域。其中方法包括：构建设计暴雨与设计潮位的组合系列；构建备选边缘分布函数库，并开展边缘分布函数的拟合与优选；构建备选二维联合分布函数库，优选不同历时设计暴雨和和潮位系列二维联合分布；将潮位划分成若干区间，利用条件概率公式计算设计暴雨与各潮位区间遭遇的可能性；将实际潮位与遭遇可能性最大的潮位区间比较，评估现状设计暴雨与设计潮位的协调性。本发明针对边界潮位设定过于主观的问题，基于边缘与联合概率模型重新评估现有设计暴雨和潮位匹配的合理性，为潮位边界和设计暴雨的衔接协调提供科学依据，提升流域洪涝模拟的精确性。

技术领域

本发明涉及水文大数据处理分析与挖掘的技术领域，特别涉及一种平原流域设计暴雨和潮位协调性的评估方法及系统。

背景技术

平原地区由于地势低平，水系复杂，往复流频繁，断面洪水资料的一致性较差等问题，导致难以利用长系列资料推求设计洪水。为合理获得设计洪水成果，平原流域常采用设计暴雨作为输入条件，基于流域水文水动力模型推求设计洪水。在这样的情况下，流域设计洪水计算不仅取决于输入条件——设计暴雨，还受到边界高水位的顶托影响，如边界水位过高，流域排水工程受顶托影响排水不畅将导致内部洪水位较高。因此，合理的边界潮位条件对设计洪水计算的可靠性至关重要。

现有技术在流域设计洪水计算中，边界潮位的选取主要采用某些典型年份的实测潮位或者人为设定边界潮位，这一做法主观性较强，未考虑到流域暴雨和潮位的实际组合规律，因此这一做法势必影响流域设计洪水模拟计算的可靠性和科学性。

发明内容

发明目的：针对现有潮位边界与流域设计暴雨存在的协调性问题，提出一种平原流域设计暴雨和潮位协调性的评估方法及系统，通过计算设计暴雨最大可能遭遇的潮位区间，评估现有潮位边界与设计暴雨的协调性，并将评估结果作为支撑流域设计洪水模拟计算的科学性依据。

技术方案：第一方面，提出了一种平原流域设计暴雨和设计潮位边界协调性的评估方法，该方法在分析研究流域的过程中，具体包括以下步骤：

步骤1、基于历史水文数据，构建研究流域中设计暴雨与设计潮位的组合系列；

步骤2、构建备选边缘分布函数库，并利用备选边缘分布函数库对所述组合系列进行拟合与优选；

步骤3、构建备选二维联合分布函数库，基于优选后的备选边缘分布函数，通过优选备选二维联合分布函数库，获取不同历时下所述组合系列的二维联合分布；

步骤4、构建条件概率，并采用所述条件概率计算设计暴雨与潮位区间遭遇的可能性；所述潮位区间为设计潮位划分出的至少两个数值区间；

步骤5、将设计暴雨与潮位区间遭遇的可能性最大结果与实际潮位对比，评估现状设计暴雨与设计潮位的协调性。

在第一方面的一些可实现方式中，构建组合系列的过程进一步包括以下步骤：

步骤1.1、收集研究流域代表性站点逐日降水数据，提取研究流域逐年不同历时极值暴雨，形成流域年极值暴雨系列；

步骤1.2、收集研究流域逐日潮位数据，提取在流域不同历时极值暴雨期间内发生的高潮位，形成年设计潮位系列；

步骤1.3、将上述2个步骤中的年极值暴雨系列和年设计潮位系列相对应，形成一对一的长系列的流域设计暴雨与潮位组合系列。

在第一方面的一些可实现方式中，步骤2具体包括以下步骤：

步骤2.1、构建备选边缘分布函数库，对不同历时年极值暴雨系列、年设计潮位系列开展密度和累积分布拟合；

步骤2.2、针对拟合结果，以AIC值最小原则，结合Kolmogorov-Smirnov检验的D统计量和拟合接受情况，开展暴雨系列和潮位系列边缘分布优选。

在第一方面的一些可实现方式中，步骤3具体包括以下步骤：

步骤3.1、构建备选二维联合分布函数库，基于优选的边缘分布构建历年不同历时设计暴雨和设计潮位的联合分布函数；