[发明专利]基于前期降雨和上下游拓扑关系的农村基层洪涝预警方法

摘要

本发明属于农村基层防汛预报预警技术领域，提供一种基于前期降雨和上下游拓扑关系的农村基层洪涝预警方法。本方法重点考虑每场降雨过后流域抵御洪灾能力的变化，并分析流域内上下游间的灾害传递关系及累积效应；进而动态分析研究区域的危险情况，实现考虑多因素的雨量预警。本发明首先，根据地理位置建立雨量站与乡镇间的关联关系，乡镇根据所关联的雨量站降雨值进行洪涝预警，其次，虑前期降雨的影响对实测降雨进行一次校正，最后，考虑上下游拓扑关系的影响，对实测降雨进行二次校正。本发明综合考虑了前期影响雨量和上下游拓扑关系的影响，提高了农村基层洪涝预警精确度，极大地减轻了预警不准确问题，为基层防汛提供了兼具科学性和实用性的预警信息，以辅佐基层防汛机构决策。

主权项

1.一种基于前期降雨和上下游拓扑关系的农村基层洪涝预警方法，该方法所需的数据为：实时降雨信息、历史降雨信息、水文局所提供的两级预警指标——危险雨量T₁和警戒雨量T₂、雨量站上下游拓扑关系；该方法重点考虑每场降雨过后流域抵御洪灾能力的变化，并分析流域内上下游间的灾害传递关系及累积效应,进而动态分析研究区域的危险情况，实现考虑多因素的雨量预警；其特征在于，所述的农村基层洪涝预警方法包括以下步骤：第一步，雨量站与预警对象关联分析根据地理位置建立雨量站与乡镇间的关联关系，乡镇根据所关联的雨量站降雨值进行洪涝预警，并采用第二、三步进行实测降雨校正；第二步，考虑前期降雨的影响，对实测降雨进行一次校正为考虑前期降雨对流域地域洪灾能力的影响，采用前期影响雨量指数P_a代表流域的土壤含水量指标，反映流域的干湿程度；基于P_a值大小对实测降雨进行第一次校正；2.1)基于历史日降雨信息计算P_a值前期影响雨量指数P_a与前期降雨量大小和前次降雨与本次降雨的时间间隔相关，为反映上述两个因素的影响，采用下式(1)～(6)日模型经验递推公式计算P_a值；2.2)基于P_a对实测降雨进行一次校正根据前期影响雨量指数P_a和流域最大蓄水量I_m，对实测降雨量P进行校正，得到考虑前期影响雨量的降雨P₁，如下式(7)‑(8)所示：P₁＝K₁P   (7)式中：I_m为流域最大蓄水量，通过选择久旱不雨后一场降雨量大且达到全流域产流的资料进行水量平衡计算得到；P为实测降雨；K₁为小于等于1的降雨折减系数，根据(8)确定其值的大小；a为小于1的流域蓄满程度系数；b，c为不同前期影响雨量指数P_a下的降雨折减系数区间值，参数由流域暴雨径流特性决定：选取近年来的典型洪水和采取静态降雨阈值后的预警效果，分析空报情况下P_a和该流域I_m的关系，参数的设置应能使所确定的降雨折减系数最大限度减少空报；第三步，考虑上下游拓扑关系的影响，对实测降雨进行二次校正为考虑上游灾情对研究区域的影响，利用DEM提取区域河网信息、进行子流域划分，在此基础上建立能完整反映流域水文地貌要素拓扑关系；通过考虑上游降雨对研究雨量站及其预警对象的灾害传递效应，对第二步得到的P₁进行二次校正；实际计算中，根据上下游拓扑结构和雨量站所处子流域位置先对雨量站进行分级，1代表该站上游无雨量站，2代表该站上游有一级雨量站，3代表该站上游有2级雨量站，且根据实际情况仅考虑2级上游雨量站影响；当上游无雨量站或上游实测降雨低于警戒雨量，将不进行二次校正，直接基于P₁与临界雨量阈值大小进行预警；反之，当上游雨量站超过临界雨量阈值时，通过公式(9)对P₁进行二次校正，得到综合考虑前期降雨和上下游拓扑关系的校正雨量P₂，最终基于P₂与临界雨量阈值大小进行预警：超过危险雨量发布立即转移预警，超过警戒雨量低于危险雨量发布准备转移预警，反之安全；P₂＝K₂P₁   (9)式中：K₂为大于等于1的降雨校正系数；K₂值的大小取决于上游超过雨量阈值雨量站的级数、数目、程度，按照公式(10)和表1进行取值计算；式中：N代表上游超过阈值雨量站的数目，S代表上游超过阈值的雨量站的级数，E代表上游超过阈值雨量站的程度；表1降雨校正系数K₂计算取值表