[发明专利]一种适用于滨海地区的“溪流”-“河道”-“河口”分布式洪水过程模拟方法

说明书

本发明公开了一种适用于滨海地区的“溪流”‑“河道”‑“河口”分布式洪水过程模拟方法，步骤如下：首先获取系统基本信息数据，对复杂流域系统进行概化；然后建立流域暴雨洪水的多源异构数据立体监测系统，进行多源数据融合；其次构建同时考虑流域内堰坝、水库等水工程的高分辨率“溪流”‑“河道”‑“河口”分布式洪水模拟模型；最后基于多源融合数据完成模型率定和验证，对关键断面和易涝地区进行动态实时模拟。采用本发明方法能够实现从溪流到河口的分布式洪水模拟，有望提高滨海地区洪水预报的有效性、科学性和计算精度，完善洪水模拟和预测理论和方法。

技术领域

本发明属于洪水预报领域，具体涉及一种适用于滨海地区的“溪流”-“河道”-“河口”分布式洪水过程模拟方法。

背景技术

受气候变化、下垫面和人类活动等诸多因素的影响，近几年我国滨海地区的局部灾害性暴雨、突发性洪水、超强台风等极端水文气象事件频率增多，强度增加，严重威胁人民生命财产安全，制约经济社会发展。若要减少洪水带来的经济损失提高洪水资源利用水平，洪水预报是非工程措施中最为重要的一个基础环节，有效的预报结果可以指导库闸堰坝湖进行错峰削峰以减少损失，在防洪减灾工作中发挥着重要作用。因此，实现高分辨、高精度洪水模拟至关重要。现状监测多以单点信息采集为主，缺乏多源数据智能融合应用；二是滨海地区洪水期常常遭遇风暴潮或天文大潮，洪潮叠加/组合更易造成严重的洪涝灾害，严重影响洪水模拟精度。现阶段以大数据和人工智能为核心的信息技术改变了传统交流传播方式，通过多源立体监测，人工智能与高分辨率卫星相结合能够提升监测精细化、智能化程度。因此，解决暴雨和洪水模拟不准的问题，一方面亟需充分利用人工智能技术，研究流域暴雨洪水多源监测建设与融合技术，另一方面需要建立同时考虑流域内库闸堰坝等水工程和河口风暴潮顶托作用的高分辨率洪水模拟模型。

发明内容

针对传统滨海地区洪水模拟由于数据缺少、数值模型耦合难度大、模型之间的互馈机制不够清晰、计算效率低下等众多因素，通常仅仅给出流域内重要断面的洪水信息(点)，影响防汛的及时性和有效性等缺陷，本发明提出一种适用于滨海地区的“溪流”-“河道”-“河口”分布式洪水过程模拟方法，实现从溪流到河口的全流域精细化实时模拟，为动态洪水预警、灾害防御和应急转移等提供实时精细化的技术支持。

本发明采用以下技术方案：

一种适用于滨海地区的“溪流”-“河道”-“河口”分布式洪水过程模拟方法，包括以下步骤：

步骤1，获取系统基本信息数据，对复杂流域系统进行概化，所述复杂流域系统包括河道水系、水库、泵闸站控制工程、水文站、雨量站、潮位站；

步骤2，建立流域暴雨洪水的多源异构数据立体监测系统，所述多源异构数据立体监测系统包括基于雨量站、高分辨率遥感卫星的降雨和遥感影像立体监测系统；并进一步分别对高分辨率遥感卫星的多源降雨和遥感影像数据进行融合；

步骤3，按照流域特性将流域划分为溪流、河道以及河口，所述溪流为山区干支流，河道为平原河网，河口为风暴潮，进一步构建同时考虑流域内水库、泵闸站水工程影响的高分辨率“溪流”-“河道”-“河口”分布式洪水模拟模型，所述分布式洪水模拟模型包括山区干支流洪水模拟模型、风暴潮模拟模型和平原河网洪水模拟模型；

步骤4，基于多源融合数据完成分布式洪水模拟模型率定和验证，对关键断面的洪峰流量、洪量、峰现时间、洪水水位以及易涝地区的淹没水深、淹没范围进行动态实时模拟。

上述技术方案中，进一步地，所述步骤2中，遥感卫星集合包括但不限于TRMM、CMORPH、GPM的三级产品IMERGE以及PERSIANN-CCS；基于高分辨率卫星遥感影像的立体(淹没信息)监测系统，包括但不限于MODIS地表反射率产品、ETM+、Lansat-8、OLI、GF-1、WFV4、Sentinel-1、SAR高分辨率遥感影像。

进一步地，所述步骤2中的多源降雨数据融合，包括以下步骤：