小流域山洪灾害动态预报预警方法及装置、电子设备与流程

本申请涉及山洪灾害防治，尤其涉及一种小流域山洪灾害动态预报预警方法及装置、电子设备。

背景技术：

1、随着极端天气增多，山丘区时常暴发山洪灾害，提高山洪灾害预报预警技术具有十分重要的理论和实际意义。

2、山洪灾害预警首先计算小流域设计暴雨洪水，并根据经验确定成灾水位反推成灾雨量，有成灾水位上下浮动反推准备转移和立即转移雨量指标，在根据实测降雨与雨量指标进行对比进行预警，或根据声光电预警装置实测的水位来预警。前者方法计算依赖人工经验，无法实现动态预警，后者根据实测水位预警准确性高，但是缺失了预警转移时间，两者适用性均一般。

技术实现思路

1、鉴于此，本申请实施例的目的是提供一种小流域山洪灾害预报预警方法及装置、电子设备，以解决背景技术中存在的问题。

2、根据本申请实施例的第一方面，提供一种小流域山洪灾害动态预报预警方法，包括：

3、步骤s1：收集小流域地形地貌及前期降雨信息；

4、步骤s2：根据所述小流域地形地貌及前期降雨信息，选用灰色关联分析法确定对下一时刻小流域控制断面流量有显著影响的因子；

5、步骤s3：根据所述因子，建立多元线性回归模型来模拟预报下一时刻控制断面流量；

6、步骤s4：根据气象预报部门预报信息，计算下一时刻的前期降雨信息，以更新步骤s1中的前期降雨信息；

7、步骤s5：重复s1-s4，得到未来一段时间的控制断面流量；

8、步骤s6：将所述控制断面流量中的最大控制断面流量与断面设计流量进行比较，计算超设计流量比例；根据气象预报部门预报信息，确定发生概率；选取所述控制断面流量中第一个大于断面设计流量的控制断面流量所对应的时间作为预警历时；

9、步骤s7：根据所述超设计流量比例、发生概率和预警历时，确定是否启动预警。

10、可选的，所述小流域地形地貌信息包括小流域面积、地形平均坡度、河道主流长度、河道平均坡降和下垫面类型；

11、所述前期降雨信息包括前期土壤湿度、降雨开始至当前时刻累计降雨量、当前时刻降雨强度、当前时刻河道控制断面平均流量。

12、可选的，根据所述小流域地形地貌及前期降雨信息，选用灰色关联分析法确定对下一时刻小流域控制断面流量有显著影响的因子，包括：

13、以下一时刻小流域控制断面流量为因变量，以小流域面积、地形平均坡度、河道主流长度、河道平均坡降、下垫面类型、前期土壤湿度、降雨开始至当前时刻累计降雨量、当前时刻降雨强度、当前时刻河道控制断面平均流量为自变量；

14、使用灰色关联分析法，计算各自变量与因变量关联度；

15、根据所述关联度的大小，选取i个相关性最强的自变量作为显著影响因子，i为正整数。

16、可选的，所述多元线性回归模型如下：

17、

18、式中：qt+1为下一时刻小流域控制断面流量，xi，t为第i个自变量，βi为第i个自变量的回归系数，ε为误差项。

19、可选的，所述气象预报部门预报信息包括气象预报未来1h降雨量、未来3h降雨量、未来6h降雨量、未来24h降雨量及发生概率。

20、可选的，所述下一时刻的前期降雨信息包括前期土壤湿度pat+1、降雨开始至当前时刻累计降雨量pt+1、当前时刻前1h降雨强度it+1，计算公式为：

21、pat+1＝min(pat+it+1,wm)

22、pt+1＝pt+it+1

23、it+1＝it+1

24、其中，wm表示流域平均最大蓄水容量，pat+it+1≥wm，表明流域已经蓄满，土壤含水量已经饱和。

25、可选的，根据所述超设计流量比例、发生概率和预警历时，确定是否启动预警，包括：

26、分别对超设计流量比例、发生概率和预警历时设定若干预警等级；

27、当超设计流量比例、发生概率和预警历时中有两个及两个以上在预警等级中警戒预警线以上的，启动预警。

28、根据本申请实施例的第二方面，提供一种小流域山洪灾害动态预报预警装置，包括：

29、收集模块，用于收集小流域地形地貌及前期降雨信息；

30、确定模块，用于根据所述小流域地形地貌及前期降雨信息，选用灰色关联分析法确定对下一时刻小流域控制断面流量有显著影响的因子；

31、预报模块，用于根据所述因子，建立多元线性回归模型来模拟预报下一时刻控制断面流量；

32、数据更新模块，用于根据气象预报部门预报信息，计算下一时刻的前期降雨信息，以更新收集模块中的前期降雨信息；

33、迭代计算模块，用于重复收集模块-计算更新模块，得到未来一段时间的控制断面流量；

34、分析模块，用于将所述控制断面流量中的最大控制断面流量与断面设计流量进行比较，计算超设计流量比例；根据气象预报部门预报信息，确定发生概率；选取所述控制断面流量中第一个大于断面设计流量的控制断面流量所对应的时间作为发生时间；

35、预警模块，用于根据所述超设计流量比例、发生概率和发生时间，确定是否启动预警。

36、根据本申请实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：

37、一个或多个处理器；

38、存储器，用于存储一个或多个程序；

39、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的方法。

40、根据本申请实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。

41、本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

42、由上述实施例可知，本申请利用小流域地形地貌及前期降雨信息，通过灰色关联分析和多元回归模型，预报小流域山洪灾害并进行动态预警，该方法计算简便、效率高，实现了动态预警，可以较大的提高山洪灾害防御能力。

43、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种小流域山洪灾害动态预报预警方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述小流域地形地貌信息包括小流域面积、地形平均坡度、河道主流长度、河道平均坡降和下垫面类型；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述小流域地形地貌及前期降雨信息，选用灰色关联分析法确定对下一时刻小流域控制断面流量有显著影响的因子，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多元线性回归模型如下：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气象预报部门预报信息包括气象预报未来1h降雨量、未来3h降雨量、未来6h降雨量、未来24h降雨量及发生概率。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述下一时刻的前期降雨信息包括前期土壤湿度pat+1、降雨开始至当前时刻累计降雨量pt+1、当前时刻前1h降雨强度it+1，计算公式为：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述超设计流量比例、发生概率和预警历时，确定是否启动预警，包括：

8.一种小流域山洪灾害动态预报预警装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。

技术总结本发明公开了一种小流域山洪灾害动态预报预警方法及装置、电子设备，包括：收集小流域地形地貌及前期降雨信息，选用灰色关联分析法确定对下一时刻小流域控制断面流量有显著影响的因子；根据所述因子，建立多元线性回归模型来模拟预报下一时刻控制断面流量；根据气象预报部门预报信息，计算下一时刻的前期降雨信息，以更新所述前期降雨信息；重复以上步骤，得到未来一段时间的控制断面流量；根据所述控制断面流量与气象预报信息，计算控制断面流量超设计流量比例、发生概率和预警历时；根据所述超设计流量比例、发生概率和预警历时，确定是否启动预警。本申请为山洪灾害防御提供可靠的技术支持，对于山洪灾害风险处置和决策具有重要意义。技术研发人员：张露,杜要,王良受保护的技术使用者：浙江省水利河口研究院（浙江省海洋规划设计研究院）技术研发日：技术公布日：2024/5/8