[发明专利]一种多情景重现期暴雨雨型的演示方法

权利要求书

1.一种多情景重现期暴雨雨型的演示方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、雨型情景的划分：根据雨量站观测数据的降雨样本资料，统计降雨场次和降雨过程，计算每个实际降雨过程对应的雨峰位置系数，利用雨峰位置系数将降雨过程划分为不同的雨型情景，其计算公式为：

式中，r_i为雨峰位置系数，t_i为降雨峰值时刻，T_i为降雨历时；

S2、暴雨强度公式推求：利用皮尔逊Ⅲ型分布曲线、指数分布曲线和耿贝尔分布曲线等不同理论频率曲线分别进行拟合求解，选择最优的分布曲线进行概率分布模型拟合，得到重现期、降雨强度和降雨历时之间的关系，即p、i、t的关系值，根据p、i、t的关系值，采用最小二乘法求得A₁、b、C、n各个参数，即可计算出暴雨强度公式，暴雨强度公式的基本形式为：

S3、雨型数据集生成：将雨型情景的划分、不同重现期暴雨强度公式、芝加哥雨型方法进行综合考虑，构建基本降雨过程数据库；

S4、多情景雨型曲线聚类分析：利用K-means聚类算法，对多情景不同重现期不同历时的雨型数据集进行聚类分析，得到多情景-不同重现期-不同历时的雨型。

2.根据权利要求1所述的一种多情景重现期暴雨雨型的演示方法，其特征在于：S3中，所述雨型数据集生成的具体步骤包括：

S31、芝加哥雨型法生成基本雨型：根据降雨历时与平均暴雨强度的经验关系计算历时t的暴雨总降雨量，并计算偏导数计算t时刻的瞬时降雨强度，通过引入雨峰位置系数r来修正雨峰的位置，将降雨历时的时间序列分为峰前和峰后两个部分，假设峰前的瞬时强度为i(t_b)，相应的历时为t_b；峰后的瞬时强度为i(t_a)，相应的历时为t_a。则雨峰前后瞬时降雨强度可通过以下公式计算：

S32、降雨过程数据库构建：利用芝加哥法雨型，推求多情景下不同历时不同重现期的基本雨型，从而建立降雨过程数据库；

S33、雨型数据扩充：在降雨过程数据库的基础上，利用改进SMOTE算法对降雨过程数据库进行样本的扩充，得到在多情景下不同历时不同重现期的雨型数据集。

3.根据权利要求2所述的一种多情景重现期暴雨雨型的演示方法，其特征在于：S32中，所述降雨过程数据库构建的步骤具体包括：

S321、降雨过程数据库构建过程中，雨型情景采用雨峰偏前、雨峰居中、雨峰偏后三个情景，降雨历时采用2h、6h、12h、24h共4个历时，降雨重现期采用5a、10a、20a、30a、50a、100a共6个重现期，采用以步长＝5min表示2h降雨历时，以步长＝15min表示6h表示降雨历时，以步长＝30min表示12h降雨历时，以步长＝60min表示24h降雨历时；

S322、针对雨峰偏前(0.15≤r≤0.45)的雨型情景，根据公式(3)和不同重现期暴雨强度公式参数(A、b、n)，以及雨峰位置系数r范围(步长取0.03)，分别推求不同历时、不同重现期的基本雨型；

S323、针对雨峰居中(0.45r0.55)的雨型情景，根据公式(3)和不同重现期暴雨强度公式参数(A、b、n)，以及雨峰位置系数r范围(步长取0.01)，分别推求不同历时、不同重现期的基本雨型；

S324、针对雨峰偏后(0.55≤r≤0.85)的雨型情景，根据公式(3)和不同重现期暴雨强度公式参数(A、b、n)，以及雨峰位置系数r范围(步长取0.03)，分别推求不同历时、不同重现期的基本雨型。