基于典型經驗模式的應急洪水預報方法技術

本發明專利技術公開了一種基于典型經驗模式的應急洪水預報方法，包括對歷史實測洪水要素進行統計分析，作為應急洪水預報的基本依據數據集；對10年一遇以下洪水采用插值法進行細化，按照細化內插法得到設計洪水過程線表；將歷史實測洪水的主相關要素視圖化，建立以“過程降水量P+前期影響雨量Pa”值為橫坐標，起漲流量為縱坐標的歷史洪水點聚圖；依據歷史實測洪水和設計洪水特征值進行定性、定量、退水預報。本發明專利技術保證了在任何情況下都能及時、準確地進行預報，降低實時洪水預報對于流域降雨資料的及時性、完整性要求，并且簡單易實施。

Emergency flood forecasting method based on typical empirical model

The invention discloses a method for emergency flood forecasting model based on the typical experience, including statistical analysis of historical flood factors, as a basis for emergency flood forecast data set; the refinement of the 10 years following the flood of the interpolation method, according to the detailed interpolation design flood hydrograph; the main factors the view of historical flood, to establish the \process of precipitation and antecedent precipitation P+ value of Pa as the abscissa and the historical flood flow rose as the ordinate of poly graph; on the basis of historical flood and flood characteristic values of qualitative and quantitative prediction of water withdrawal. The invention ensures that the forecast can be carried out in a timely and accurate manner under any circumstances, and the timeliness and integrity requirements of the real-time flood forecasting for the rainfall data in the basin are reduced, and the method is simple and easy to implement.

【技術實現步驟摘要】
基于典型經驗模式的應急洪水預報方法
本專利技術涉及一種基于典型經驗模式的應急洪水預報方法，屬于洪水預報

技術介紹
根據當前的氣象預報發展水平和預報精度，可利用的短期降雨預報信息主要指未來24h和48h的降雨預報信息。隨著洪水預報理論的豐富與預報技術的不斷發展，預報的精度和預見期都有了很大程度的提高，洪水預報信息應用于水庫調度越來越受到重視。既然落地雨預報(即洪水預報)是水庫調度的依據，那么水庫調度對洪水預報就有著更高的要求：在任何情況下都能及時、準確地進行預報。在國內水庫調度綜合自動化系統中，洪水預報方案以新安江模型、API模型兩種模型為主。兩種模型方法對流域降雨資料的及時性、完整性要求較高，必須有齊全的降雨和水文控制站資料，通過成型的洪水預報程序，經復雜運算后形成最終預報方案，且對通信暢通率、自動化系統穩定性和網絡穩定性的依賴性強，只能解決正常情況下(包括道路、交通、通訊、電力、信息采集傳輸等正常)的洪水預報問題；而對于大洪水、特大洪水期間出現的非常情況下(一般產生道路、交通、通訊、電力、信息采集傳輸等容易發生中斷)的洪水預報可能會出現不能及時做出甚至無法做出的嚴重問題，因此有必要針對自身實際情況編制應急洪水預報方案，使洪水預報能夠全天候進行。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種基于典型經驗模式的應急洪水預報方法，以歷史實測歷史洪水和設計洪水為基本資料，根據水文現象在本流域上的相似性這一原理，編制應急洪水預報方案。為解決上述技術問題，本專利技術提一種基于典型經驗模式的應急洪水預報方法，包括以下步驟：1)對歷史實測洪水主相關要素進行統計分析，作為應急洪水預報的基本依據數據集；2)對10年一遇以下洪水采用插值法進行細化，按照細化內插法得到設計洪水過程線表；3)將歷史實測洪水的主相關要素視圖化，建立以“過程降水量P+前期影響雨量Pa”值為橫坐標，起漲流量為縱坐標的歷史洪水點聚圖，并根據“過程降水量P+前期影響雨量Pa”值依次標出一般洪水、小洪水、中等洪水、大洪水、特大洪水的范圍；4)依據歷史實測洪水主相關要素值和設計洪水過程線表進行分階段預報，包括第一階段定性預報，第二階段定量預報，第三階段退水預報。前述的步驟1)中，歷史實測洪水主相關要素包括洪水編號、洪峰流量、前期土壤含水量Pa值、起漲流量、過程降水量P、7天洪量、P+Pa值和徑流系數。前述的步驟1)中，對歷史實測洪水要素進行統計分析采用列表統計或者繪圖的方式。前述的步驟1)中，所述一般洪水、小洪水、中等洪水、大洪水、特大洪水的劃分標準為：選定流域當P+Pa<90時為一般洪水，當90<P+Pa<120是為小洪水，當120<P+Pa<150時為中等洪水，當150<P+Pa<190時為大洪水，當P+Pa>190時為特大洪水。前述的定性預報是指根據當前洪水的前期土壤含水量Pa值、起漲流量、過程降水量P，在所述步驟3)的歷史洪水點聚圖中得到一個數據點，根據該數據點所在的位置做出小洪水、中等洪水、大洪水或特大洪水的預報。前述的定量預報是指根據當前洪水的前期土壤含水量Pa值、起漲流量、過程降水量P，在所述步驟3)的歷史洪水點聚圖中得到一個數據點，選擇與該數據點最靠近的歷史洪水過程進行定量預報。前述的最靠近是指與該數據點直線距離最短。前述的退水預報是指當前洪水的洪峰出現后與歷史實測洪水的洪峰、峰前洪量進行比較，以洪峰相似為主，峰前洪量相似為輔，選擇與當前洪水相似的歷史洪水的退水過程來預報本次洪水的退水過程；如果當前洪水為歷史最大，遠遠超出歷史實測最大洪水，則用已經出現的洪水與不同頻率的設計洪水進行對比，找相似的上漲過程，然后選用200年、300年一遇或者更大的設計洪水過程來預報本次洪水的退水過程。本專利技術所達到的有益效果：(1)本專利技術利用已經繪制的P+Pa、起漲流量與歷史洪水點聚圖，采用分階段預報方法，有助于針對實際洪水情況以及流域特點作出更加準確的判斷，在降雨過程中即可做出將發生超過某一級別(比如20年一遇)洪水的定性預報，預見期的提前對于防汛決策意義重大。洪水過程需要時間，定量預報的預見期很長，在最早的抗洪搶險工作中，意義小于定性預報。在定性預報的基礎上再定量預報，將會更好地發揮洪水預報的重要作用。(2)本專利技術的應急洪水預報方法，降雨量資料可采用人工降雨和自動測報降雨兩種數據。對于自動測報降雨，即使個別測站故障或損毀，也可計算出流域平均降雨，不會直接影響到洪水預報方案的制做。(3)本專利技術的應急洪水預報方法受自動化系統、網絡通信及洪水預報軟件運行狀況影響小，只需一臺簡單計算機設備及電子表格等應用軟件即可實現洪水預報的制作，同時，也可人工手算方式利用簡單輔助計算工具(如計算器)實現洪水預報。(4)本專利技術方法保證了在任何情況下都能及時、準確地進行洪水預報，降低實時洪水預報對于流域降雨資料的及時性、完整性要求，避免了流域必須有齊全的降雨和水文控制站資料，對于大洪水、特大洪水期間出現的非常情況下的洪水預報可能會出現不能及時做出甚至無法做出的嚴重問題進行規避。附圖說明圖1為本專利技術的P+Pa、起漲流量與歷史洪水點聚圖。具體實施方式下面對本專利技術作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本專利技術的技術方案，而不能以此來限制本專利技術的保護范圍。本專利技術的應急洪水預報方法以實測歷史洪水和設計洪水為基本資料，根據水文現象在本流域上的相似性這一原理，深入分析研究流域暴雨、洪水規律，提出洪水預報“正常情況，穩定可靠；非常情況，簡單實用；先定性、再定量”的應急洪水預報新思路。適用對象主要是中等以上洪水，尤其對大洪水、特大洪水預報效果更佳。應急洪水預報方案力求簡單實用，可以解決大洪水、特大洪水期間出現的非常情況下的洪水預報問題。本專利技術首先應用實測歷史洪水和設計洪水資料編制應急洪水預報方案集合，再根據實際的初始狀態、降水量、入庫流量及趨勢，在方案集合中找到相似洪水作為預報依據洪水，根據預報依據洪水進行適當調整進行洪水預報。具體如下：1、歷史實測洪水和設計洪水資料整編分析設計洪水定義：為防洪等工程設計而擬定的、符合指定防洪設計標準的、當地可能出現的洪水。即防洪規劃和防洪工程預計設防的最大洪水。根據工程的性質和水文資料條件采用不同的計算方法。在一般情況下，采取多種途徑計算，綜合分析論證和合理選用成果。常用的計算方法有：a、根據流量資料推求設計洪水。當工程所在地或其附近有較長的洪水流量觀測資料，而且有若干次歷史洪水資料時，逐年選取當年最大洪峰流量和不同時段(如1天、3天和7天等)的最大洪量，分別組成最大洪峰流量和不同時段最大洪量系列，然后進行頻率分析，以確定相應于設計標準的設計洪峰和時段設計洪量。最后，選擇典型洪水過程線，按求出的設計洪峰和各時段設計洪量，對典型洪水過程線進行同頻率或同倍比放大，作為設計洪水過程線。b、根據雨量資料推求設計洪水。當工程所在地及其附近洪水流量資料系列過短，不足以直接用洪水流量資料進行頻率分析，但流域內具有較長系列雨量資料時，可先求得設計暴雨，然后通過產流和匯流計算,推求設計洪峰、洪量和洪水過程線。該法假定，一定重現期的暴雨產生相同重現期的洪水。c、如果工程所在地的洪水流量和雨量資料均短本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于典型經驗模式的應急洪水預報方法，其特征在于，包括以下步驟：1）對歷史實測洪水主相關要素進行統計分析，作為應急洪水預報的基本依據數據集；2）對10年一遇以下洪水采用插值法進行細化，按照細化內插法得到設計洪水過程線表；3）將歷史實測洪水的主相關要素視圖化，建立以“過程降水量P?+前期影響雨量Pa”值為橫坐標，起漲流量為縱坐標的歷史洪水點聚圖，并根據“過程降水量P?+前期影響雨量Pa”值依次標出一般洪水、小洪水、中等洪水、大洪水、特大洪水的范圍；4）依據歷史實測洪水主相關要素值和設計洪水過程線表進行分階段預報，包括第一階段定性預報，第二階段定量預報，第三階段退水預報。

【技術特征摘要】
1.基于典型經驗模式的應急洪水預報方法，其特征在于，包括以下步驟：1）對歷史實測洪水主相關要素進行統計分析，作為應急洪水預報的基本依據數據集；2）對10年一遇以下洪水采用插值法進行細化，按照細化內插法得到設計洪水過程線表；3）將歷史實測洪水的主相關要素視圖化，建立以“過程降水量P+前期影響雨量Pa”值為橫坐標，起漲流量為縱坐標的歷史洪水點聚圖，并根據“過程降水量P+前期影響雨量Pa”值依次標出一般洪水、小洪水、中等洪水、大洪水、特大洪水的范圍；4）依據歷史實測洪水主相關要素值和設計洪水過程線表進行分階段預報，包括第一階段定性預報，第二階段定量預報，第三階段退水預報。2.根據權利要求1所述的基于典型經驗模式的應急洪水預報方法，其特征在于，所述步驟1）中，歷史實測洪水主相關要素包括洪水編號、洪峰流量、前期土壤含水量Pa值、起漲流量、過程降水量P、7天洪量、P+Pa值和徑流系數。3.根據權利要求1所述的基于典型經驗模式的應急洪水預報方法，其特征在于，所述步驟1）中，對歷史實測洪水要素進行統計分析采用列表統計或者繪圖的方式。4.根據權利要求1所述的基于典型經驗模式的應急洪水預報方法，其特征在于，所述步驟1）中，所述一般洪水、小洪水、中等洪水、大洪水、特大洪水的劃分標準為：選定流域當P+Pa<90時為一般洪水，當90<P+Pa<120是為小洪水，當120&l...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐小偉，李秀斌，韓尚峰，吳善鋒，
申請(專利權)人：南京南瑞集團公司，國網電力科學研究院，
類型：發明
國別省市：江蘇,32