一种基于流量重现期的流域山洪风险分布式表达方法与流程

本发明涉及水文领域，尤其涉及一种基于流量重现期的流域山洪风险分布式表达方法。

背景技术：

1、山洪灾害属于洪灾灾害的一种，具有突发性强、破坏力大、准确及时预报预警难的特点。

2、我国近年来开展了一系列山洪灾害防治项目建设，已初步建成了适合我国国情的山洪灾害综合防治体系，防洪减灾效益显著。我国山洪灾害防治的整体技术路线是“立足于以防为主，防治结合，以非工程措施为主，非工程措施与工程措施相结合，形成综合防治体系”。山洪灾害预报预警是山洪灾害防治中重要的非工程措施，是防灾减灾救灾的关键环节。

3、山洪灾害预报预警多采用临界雨量和水文模拟方法。临界雨量采用观测降雨和多年灾害统计数据来确定，缺资料地区难以普遍适用。水文模拟方法中的分布式水文模拟，模型参数可根据其物理意义确定，对水文监测数据资料条件要求较低，且能得到较为合理的模拟预测结果。

4、分布式水文模拟能够给出流域内水文要素(常用为流量)的时空分布，具备较好的洪灾指示效果。但是在实际使用过程中，仅通过模拟的流量时空分布，难以把握是否超过设计标准，故难以判断产生山洪灾害的风险大小。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种基于流量重现期的流域山洪风险分布式表达方法，解决山洪灾害防御过程中，对山洪灾害风险大小难以判别的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、本发明提供了一种基于流量重现期的流域山洪风险分布式表达方法，包括以下步骤：

4、s1、构建流域分布式新安江模型，得到分布式网格流量序列；

5、s2、基于数字高程模型dem进行水文分析计算，得到流域汇流累积量的空间分布，对所述流域汇流累积量进行归一化处理，生产空间个体网格对流域出口流量贡献度空间分布；

6、s3、将流域出口控制站的设计流量值与流域出口流量贡献度空间分布进行空间矩阵计算，得到流域空间网格设计流量；

7、s4、将分布式模型计算所得的分布式网格流量序列与流域空间网格设计流量进行差分、叠置、融合计算，得到流域山洪风险时空图分布图集。

8、进一步，所述s2具体为：

9、s201、将流域汇流累积量进行归一化处理，具体为：

10、计算网格(i,j)的归一化流域汇流累积量，即流域出口流量贡献度acci,j，无量纲；i,j分别代表计算网格所在行数和列数；

11、若accmax＝accmin，则acci,j＝1；

12、若accmax≠accmin，

13、则acci,j＝(acci,j-accmin)/(accmax-accmin)；

14、s202、遍历流域范围内的所有网格，得到空间个体网格对流域出口流量贡献度空间分布acccon；

15、

16、其中，m为研究区网格化后的行数；n为研究区网格化后的列数。

17、进一步，所述s3的具体步骤为：

18、s301、获取流域出口控制站的设计流量值；

19、若流域出口控制站已有设计流量成果，直接使用；

20、若流域出口控制站无已有设计流量成果，存在长时间序列流量观测值，采用p-iii频率曲线进行频率分析，获得相应频率的流域出口控制站设计流量值；

21、若流域出口控制站无设计流量成果，同时也无长时间序列流量观测值，采用相似流域缩放的方式获得相应频率的流域出口控制站设计流量值；

22、s302、根据所述流域出口流量贡献度空间分布和所述流域空间网格设计流量值，通过矩阵运算，求得各个流域空间网格设计流量qgrid，单位：立方米/秒；

23、

24、其中，qp＝0.01、qp＝0.02、qp＝0.05、qp＝0.1表示出口控制站100年一遇、50年一遇、20年一遇、10年一遇的设计流量值；单位：立方米/秒。

25、进一步，所述s4的具体步骤为：

26、s401、设置开始时间和结束时间，输入驱动数据，所述驱动数据包括：降雨、蒸发能力，运行已率定好的分布式新安江模型，得到分布式网格流量序列：

27、

28、其中，qt为t时刻流域内的分布式网格流量序列，单位：立方米/秒；

29、s402、将某时刻分布式网格流量序列qt与各重现期的流域空间网格设计流量qgrid进行差分、叠置、融合计算，得到网格差分流量qdis：

30、

31、其中，qtdis为t时刻流域内的网络差分流量，单位：立方米/秒；

32、s403、对所述网络差分流量进行条件运算，得到各网格是否超过给定设计流量标准的矩阵，即流域山洪风险时空图集rt，无量纲；

33、

34、若qtdis＞＝0,rt＝1；有给定重现期的山洪风险；

35、若qtdis＜0,rt＝0；无给定重现期的山洪风险；

36、s404、重复s402和s403，获得时序风险矩阵r：

37、r＝[r1,r2,...,rn]；

38、s405、对所述时序风险矩阵r进行颜色渲染，生成流域山洪风险时空间分布图集。

39、有益效果：着重考虑流域内各网格对流域出口空站流量过程的贡献度，确定风险可承担度，即各网格设计流量，结合分布式模拟，通过空间差分、融合更加清晰的表达的山洪风险的时空分布。

技术特征：

1.一种基于流量重现期的流域山洪风险分布式表达方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于流量重现期的流域山洪风险分布式表达方法，其特征在于，所述s2具体为：

3.根据权利要求2所述的一种基于流量重现期的流域山洪风险分布式表达方法，其特征在于，所述s3的具体步骤为：

4.根据权利要求3所述的一种基于流量重现期的流域山洪风险分布式表达方法，其特征在于，所述s4的具体步骤为：

技术总结本发明提供一种基于流量重现期的流域山洪风险分布式表达方法，构建流域分布式新安江模型，得到分布式网格流量序列；基于DEM进行水文分析计算，得到流域汇流累积量的空间分布，对所述流域汇流累积量进行归一化处理，生产空间个体网格对流域出口流量贡献度空间分布；着重考虑流域内各网格对流域出口空站流量过程的贡献度，结合出口控制站设计流量，确定网格风险可承担度，即各网格设计流量，结合分布式模拟结果，通过空间差分、融合，更加清晰地表达山洪风险的时空分布。技术研发人员：冯宝飞,张涛,李京兵,陈瑜彬,史俊,秦昊,顾丽,田逸飞,王玉丽,钟小燕,秦洪亮,张潇,童冰星,操文建,周厚芳受保护的技术使用者：长江水利委员会水文局技术研发日：技术公布日：2024/9/2