[发明专利]一种洪水超前预警预报方法

权利要求书

1.一种洪水超前预警预报方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：实时采集研究区域的N个雨量站的降雨量，并采用算术平均法计算面雨量；

步骤2：将步骤1采集到的研究区域的当前暴雨数据与R场历史暴雨的数据进行对比：分别计算研究区域的当前暴雨与每场历史暴雨的总量相似指标、过程相似指标、堆土机距离指标和暴雨分布相似指标；

步骤3：计算研究区域的当前暴雨数据与每场历史暴雨数据的相似性综合度量指标，从而找出与当前暴雨过程相似程度最高的某一场历史暴雨；

所述步骤3中计算暴雨相似性综合度量指标的方法为：采用离差标准化方法，将计算得到的原始指标分别映射到[0,1]区间：其中，原始指标包括步骤2中计算得到的研究区域的当前暴雨与历史暴雨的总量相似指标、过程相似指标、堆土机距离指标和暴雨分布相似指标四种；根据公式

计算获得第r场历史暴雨与当前暴雨X的第s种原始指标进行标准化后的指标值其中，x_s(r)为第r场历史暴雨与当前暴雨X的第s种原始指标值，x_smax(r)为第r场历史暴雨与当前暴雨X的第s种原始指标值中的最大值，x_smin(r)为第r场历史场暴雨与当前暴雨X的第s种原始指标值中的最小值；再根据公式暴雨相似性综合度量指标W；其中，为第s个标准化指标值；M为评价指标个数，即为原始指标的种类个数；

步骤4：根据步骤3获得的结果找出相似暴雨及其对应的典型洪水过程，根据暴雨量比值对典型洪水过程进行缩放，得到预报洪水过程。

2.根据权利要求1所述的洪水超前预警预报方法，其特征在于：所述步骤2中研究区域的当前暴雨与每场历史暴雨在前T时段内总量相似指标的计算方法为：根据公式计算当前暴雨与每场历史暴雨的总量相似指标quantity(X,Y)，其中，X表示当前暴雨过程，Y表示历史暴雨过程，T表示对比时长，t表示时刻，X_t表示当前暴雨在t时刻的面雨量；Y_t表示历史暴雨在t时刻的面雨量。

3.根据权利要求1所述的洪水超前预警预报方法，其特征在于：所述步骤2中的当前暴雨与历史暴雨的过程相似指标的计算方法为：根据process(t)＝(X_t-X_t+1)/(Y_t-Y_t+1)和获知当前暴雨与历史暴雨的过程相似指标其中process(t)表示两场降雨随时间变化趋势的一致性，process(t)≤0表示两场降雨随时间变化趋势不一致，process(t)＞0表示两场降雨随时间变化趋势一致；H(t)表示在t时刻当前暴雨与历史暴雨的相似度。

4.根据权利要求1所述的洪水超前预警预报方法，其特征在于：所述步骤2中的当前暴雨与历史暴雨的堆土机距离指标的计算方法为：根据公式计算当前暴雨与每场历史暴雨的堆土机距离指标EMD(X,Y)，其中，d_ij表示第i时刻的当前暴雨X与第j时刻的历史暴雨Y之间的距离，d_ij＝abs(i-j)；f_ij表示将第i时刻的当前暴雨X转移一部分暴雨量到第j时刻的历史暴雨Y所耗费的代价，f_ij＝abs(X_i-Y_j)。

5.根据权利要求1所述的洪水超前预警预报方法，其特征在于：所述步骤2中的当前暴雨与历史暴雨的暴雨分布相似指标的计算方法为：根据公式计算当前暴雨与历史暴雨的暴雨分布相似指标Euclidean，其中，表示当前暴雨中第k个雨量站在t时刻的降雨量；Y_t^k表示历史暴雨中第k个雨量站在t时刻的降雨量。

6.根据权利要求1所述的洪水超前预警预报方法，其特征在于：所述步骤4中根据暴雨量比值对典型洪水过程进行缩放，得到预报洪水过程的方法为：根据公式计算获得预报洪水过程Q(t)；，P_当前暴雨为当前暴雨的暴雨量，P_相似暴雨为相似的历史暴雨的暴雨量，Q_相似(t)为相似暴雨相应的典型洪水过程。