[发明专利]一种超渗-蓄满混合产流模式的水文预报方法及系统

权利要求书

1.一种超渗-蓄满混合产流模式的水文预报方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据对应场次洪水的前期降雨资料和降雨过程资料，计算流域面雨量以及洪水过程发生初始阶段的土壤含水量；

(2)基于流域最大下渗能力、流域稳定下渗能力、流域最大蓄水量、洪水起涨时刻以及所述初始阶段的土壤含水量，确定洪水过程发生后各时刻流域下渗能力；所述洪水起涨时刻由实测水位-流量关系曲线确定；

洪水过程发生后各时刻流域下渗能力计算公式如下：

式中，f_t为t时刻流域下渗能力，满足f_t≥f_c；f_m为流域最大下渗能力；f_c为流域稳定下渗能力；W_m为流域最大蓄水量；W_t为t时刻流域土壤含水量；T_t为该场洪水起涨时段数，初始值默认为1，之后每历经一个时段加1，直至洪水消退；a为常系数；

(3)基于所述各时刻流域下渗能力以及所述流域面雨量，计算流域净雨过程；

(4)将所述净雨过程代入汇流单位线，得到洪水过程；

(5)将洪峰目标、峰现时间目标、确定性目标作为评价指标，对流域最大下渗能力f_m、流域稳定下渗能力f_c、流域最大蓄水量W_m、常系数a进行优化，以使所述步骤(4)得到的洪水过程与实际洪水过程的差异在允许范围内；其中，

所述洪峰目标Obj₁表示为：

所述峰现时间目标Obj₂表示为：

所述确定性目标Obj₃表示为：

式中，Q_obs,i为流量实测值；Q_sim,i为流量预测值；T_obs,i为峰现实测值；T_sim,,i为峰现预测值；为实测流量均值；Q′_obs,i为实测场次洪水洪峰值；Q′_sim,i为场次洪水预测值；N为场次洪水数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中对应场次洪水的前期降雨资料和降雨过程资料包括：雨量站逐小时降雨数据、蒸发数据、各站点经纬度数据和前期M天日降雨量数据；

所述计算流域面雨量包括：根据泰森多边形法划分站点权重比，将各站点相应雨量数据进行权重相加，得到流域面雨量。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中洪水过程发生初始阶段的土壤含水量计算公式如下：

式中，W_{j_0}为j日洪水过程发生初始阶段的土壤含水量；P_j为j日的日降雨量；P_a,j-1为j-1日前期影响雨量；n为影响本次径流的前期降雨天数；k为土壤消退系数；当P_a,j＞W_m时，P_a,j＝W_m，其中，W_m为流域最大蓄水量。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，当流域水库水位或流量连续m小时持续上涨，且上涨幅度达到阈值，则判断洪水开始起涨。

5.一种超渗-蓄满混合产流模式的水文预报系统，其特征在于，包括：

第一计算模块，用于根据对应场次洪水的前期降雨资料和降雨过程资料，计算流域面雨量以及洪水过程发生初始阶段的土壤含水量；

第二计算模块，用于基于流域最大下渗能力、流域稳定下渗能力、流域最大蓄水量、洪水起涨时刻以及所述初始阶段的土壤含水量，确定洪水过程发生后各时刻流域下渗能力；所述洪水起涨时刻由实测水位-流量关系曲线确定；

洪水过程发生后各时刻流域下渗能力计算公式如下：

式中，f_t为t时刻流域下渗能力，满足f_t≥f_c；f_m为流域最大下渗能力；f_c为流域稳定下渗能力；W_m为流域最大蓄水量；W_t为t时刻流域土壤含水量；T_t为该场洪水起涨时段数，初始值默认为1，之后每历经一个时段加1，直至洪水消退；a为常系数；

第三计算模块，用于基于所述各时刻流域下渗能力以及所述流域面雨量，计算流域净雨过程；

洪水过程获取模块，用于将所述净雨过程代入汇流单位线，得到洪水过程；以及将洪峰目标、峰现时间目标、确定性目标作为评价指标，对流域最大下渗能力f_m、流域稳定下渗能力f_c、流域最大蓄水量W_m、常系数a进行优化，以使得到的洪水过程与实际洪水过程的差异在允许范围内；其中，

所述洪峰目标Obj₁表示为：

所述峰现时间目标Obj₂表示为：

所述确定性目标Obj₃表示为：

式中，Q_obs,i为流量实测值；Q_sim,i为流量预测值；T_obs,i为峰现实测值；T_sim,,i为峰现预测值；为实测流量均值；Q'_obs,i为实测场次洪水洪峰值；Q′_sim,i为场次洪水预测值；N为场次洪水数。