[发明专利]精细化电网台风洪涝灾害预测模型

说明书

本发明公开了一种精细化电网洪涝灾害预测模型。本发明包括降雨模型、产流模型、蒸散发与径流模型和管网汇流模型；降雨模型对数值天气预报数据进行降尺度处理和订正，输出的是研究区域1km网格距的未来3天逐小时降水预报；产流模型输入研究区域1km网格距的未来3天逐小时降水预报、土壤CN值、DEM数据和土地覆盖类型数据，输出产流量；蒸散发与径流模型，进行蒸散发计算和径流量计算，输入区域风速风向数据、产流量、DEM数据和土地覆盖类型数据，经水量平衡方程计算得到径流量；将径流量输入管网汇流模型，得到地表汇流量、河道汇流量和地下汇流量，三种汇流量之和即为区域内总汇流量，通过历史台风洪涝灾害数据，对积水深度进行阈值划分，确定预警等级。本发明提高了台风洪涝预测准确率。

技术领域

本发明涉及洪涝灾害预测领域，具体地说是一种精细化电网台风洪涝灾害预测模型。

背景技术

台风是一种强烈大气漩涡(低压系统)，气压上升猛烈，因此有旺盛的降水云系发展，能带来一日100mm-300mm的特大暴雨。台风在登陆以后，其风力会迅速减弱，但降水强度仍要维持一段时间，深入内陆后，往往就由于长时间的降水而引发洪涝，遇到山地则引发滑坡、泥石流，山洪暴发。台风灾害中的伤亡人员大多是由于其降水引发的洪涝所致。台风洪涝通常是指由于台风导致的强降雨，使江河洪水泛滥，淹没田地和城乡，造成电力设施或其它财产损失和人员伤亡的一种灾害，是影响电网安全运行的主要自然致灾因素。台风洪涝对发、输、变、配、用电等各个环节都可能造成严重影响，极端情况下甚至会造成大面积停电事故，给社会生产和人民生活造成重大损失。

随着我国台风洪涝问题的不断突出，建立适合我国水文水力条件的台风洪涝模型已成为国内学者研究的热点。与欧美发达国家相比，我国台风洪涝模型的发展起步较晚，研究成果也相对滞后。如何正确选择现有成熟的流域水文水力模型加以改进、应用，在解决工程问题的同时，也为开发具有自主知识产权的模型软件提供技术支持，是新形势下我国台风洪涝管理体系面对的挑战之一。自上世纪60年代起，欧美发达国家开发了一系列台风洪涝模型，这些模型广泛应用于城市雨水管道及相关构筑物的规划和设计中，以满足城市排水、防洪、环境治理、交通运输、工程管理等各方面的要求。

尽管国外暴雨模型种类较多，且每个模型各有特点，可适用于不同研究区域。但是这些模型有的是商业软件，需要支付高昂的费用，这对许多研究者而言并不经济可行。在美国，许多由联邦政府或地方政府开发的计算机模型可以免费供公众下载使用，有的软件甚至可以获得源代码对模型进行定制。

流域水文模型是针对流域上发生的水文过程进行模拟所建立的数学模型。美国农业部水土保持局(Soil Conservation Service，SCS)于1954年开发的SCS模型，是目前应用最为广泛的流域水文模型之一。SCS模型能够客观反映土壤类型、土地利用方式及前期土壤含水量对降雨径流的影响，其显著特点是模型结构简单、所需输入参数少，是一种较好的小型集水区径流计算方法。近年来，SCS模型在水土保持与防洪、城市水文及无资料流域的多种水文问题等诸多方面得到应用，并取得了较好的效果。

SCS模型最初是针对小流域水文过程设计的模型，对大、中尺度流域水文过程的模拟计算没有涉及。国外学者对SCS模型进行改进，以适应大、中尺度流域的径流计算，获得了较好的研究成果。

SCS模型的建立基于水平衡方程以及两个基本假设，即比例相等假设和初损值-当时可能最大潜在滞留量关系假设。水平衡方程是对水循环现象定量研究的基础，用于描述各水文要素间的定量关系。比例相等假设是指地表径流Q与总的降雨量P及入渗量和当时可能最大滞留量比值相等。

P＝Ia+F+Q

式中：

P——总降雨量(mm)；

Ia——初损值(mm)，主要指截流、表层蓄水等；

F——累积下渗量(不包括Ia)(mm)；

Q——直接径流量(mm)。