基於網格化的洪水預測方法與流程

2023-06-01 13:04:51 3

本發明涉及一種基於網格化的洪水預測方法。

背景技術：

近年來，隨著全球氣候不斷變化、城市化進程不斷急速、極端惡劣氣候頻繁出現，我國大中城市暴雨災害頻繁發生，多年不遇的暴雨頻繁上演，城市洪澇災害造成的損失越來越大、影響越來越深，已經影響到我國城市經濟健康發展和人民群眾正常生活。防洪排澇已經成為各個水利單位的主要任務，投入了大量的人力物力來減少災害帶來的人員財產損失，隨著計算機技術的發展，基於GIS的防洪信息監測與分析系統在國內外發展迅速,通過洪水預報、雨洪分析和災後評估實現防洪信息監管與調度，因流域而異，具有明顯的地域特殊性，不可能套用其它流域的模型決策流程，所以需要針對不同的區域、地理環境等進行網格化管理。其中洪水預報主要是以水位、雨量的過程曲線預報，且大多是依據「經驗」來進行宏觀的預測，當流域範圍廣闊時，就會造成逐級向下遊推演的誤差增大，對階段性洪水來不及預報。

目前這種防汛分析系統存在的主要問題有：

（1）現有的防汛分析系統能力遠無法適應城市暴雨突發頻發、城區雨洪匯流速度加快等城市洪澇災害新特點，増大了城市面對洪澇災害的脆弱性，給城市防洪排澇工作帶來很大的隱患，原有的防汛系統只是針對大範圍，沒有針對流域、地域等不同的防汛條件設定不同的監管方式和預測預報模型等，沒有形成針對某一個區域的特定處置方案,監管範圍的劃分還比較大,未能通過專業網格化管理，對防汛的管理對象進行梳理分類並進行編碼，未能實現防汛管理對象從目前的粗放式管理向數位化、精細化管理的轉變，使得為領導的輔助決策帶來許多不確定因素的影響，因此需要針對不同的區域、地理環境等進行網格化管理，進行實時、全面監管，能時刻了解雨情、水情、工情等動態信息，實現對防洪內澇信息的早發現、早報告、早預防和早處置，進一步提升城市防訊管理水平和應急調度處置能力。

（2）預報不準確：日常實際降雨過程很多都是一波一波的，時大時小，而不是一直持續在某個雨量階段，而現有的洪水預報沒有根據降雨的這個特徵進行實時的預報，主要是以水位、雨量的整個過程曲線預報為主要依據，且預報時大多依據「經驗」來進行宏觀的預測，當流域範圍廣闊時，就會造成逐級向下遊推演的誤差增大，對階段性洪水來不及預報。

技術實現要素：

本發明的目的是針對以上不足之處，提供了一種基於網格化的洪水預測方法,實現洪水預報，提前進行洪水災情預警。

本發明解決技術問題所採用的方案是:一種基於網格化的洪水預測方法，包括以下步驟：

步驟S1：在特定區域內進行網格劃分，形成一個以上的網格單元；

步驟S2：根據每個網格單元建立對應的水文預報模型；

步驟S3：將在降雨區間內，特定時間段內累積降雨量達到某一特定值定義為波雨量；疊加在降雨區間內不同時間段內的波雨量，預測得到該網絡單元在該降雨區間內的總降雨量；

步驟S4：根據每個網格單元內的總降雨量，進行洪水預報。

進一步的，在步驟S1中，所述網絡劃分基於GIS平臺，根據行政區域進行劃分形成不同的區域網格單元，再對每個區域網格單元按照河流區域、水庫區域進行劃分，形成所述網格單元，並對每個網格單元進行編號。

進一步的，根據河流區域或者水庫區域的網格單元，建立對應的河流水文預報模型和水庫水文預報模塊。

進一步的，在步驟S4中，設定最小波雨量Xmin,最大波雨量Xmax，建立不同波雨量X與洪水之間的關係曲線，其中Xmin≤X≤Xmax，並且Xmin和Xmax大於0。

進一步的，在所述步驟S4中，所述的洪水預報包括洪量、洪峰、洪峰到來時間和洪水過程。

與現有技術相比，本發明有以下有益效果： 通過網格化劃分，針對不同水文、氣候、地貌特點，合理劃分模型類型，開發具有考慮不同特點的水文模型，保證預報模型準確，實現對防汛信息的實時、全面監管，能時刻了解雨情、水情、工情等動態信息，實現對防洪內澇信息的早發現、早報告、早預防和早處置。基於不同的網格劃分，將降雨劃分為集中的一波波的累積雨量，然後再進行洪水預報，實現更精確的洪水預測預報。

附圖說明

下面結合附圖對本發明專利進一步說明。

圖1為本發明實施例的洪水預報流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進一步說明。

如圖1所示，本實施例的一種基於網格化的洪水預測方法，包括以下步驟：

步驟S1：在特定區域內進行網格劃分，形成一個以上的網格單元；

步驟S2：根據每個網格單元建立對應的水文預報模型；

步驟S3：將在降雨區間內，特定時間段內累積降雨量達到某一特定值定義為波雨量；疊加在降雨區間內不同時間段內的波雨量，預測得到該網絡單元在該降雨區間內的總降雨量；

步驟S4：根據每個網格單元內的總降雨量，進行洪水預報。

在本實施例中，在步驟S1中，所述網絡劃分基於GIS平臺，根據行政區域進行劃分形成不同的區域網格單元，再對每個區域網格單元按照河流區域、水庫區域進行劃分，形成所述網格單元，並對每個網格單元進行編號。

在本實施例中，根據河流區域或者水庫區域的網格單元，建立對應的河流水文預報模型和水庫水文預報模塊。不同的區域或網格地形地貌等因素都不同，所以採用的模型也不一樣，每個模型的參數也根據實際情況修改，水文模型包括新安江模型、水箱（TANK）模型、SCLS模型等。

在本實施例中，在步驟S4中，設定最小波雨量Xmin,最大波雨量Xmax，建立不同波雨量X與洪水之間的關係曲線，其中Xmin≤X≤Xmax，並且Xmin和Xmax大於0。

在本實施例中，在所述步驟S4中，所述的洪水預報包括洪量、洪峰、洪峰到來時間和洪水過程。

下面通過具體的實施過程對本發明做進一步的解釋說明。

基於防汛的特點考慮，進行各種不同特徵、不同類型（不同河流、不同水利工程、不同行政區域、不同經濟區劃、不同地貌、不同水文、不同氣候等）的網格劃分，以滿足各種防汛抗旱的要求。

基本網格劃分按照目前的鄉鎮行政區域來進行劃分。同時根據GIS平臺劃分出城鎮、河流區域、水庫區域。劃分方法如下：

（1）對每個網格（城鎮）進行編號；

（2）對影響不同的河道進行編號；

（3）對影響大、中、小型水庫進行編號；

（4）對城市進行單獨編號；

（5）對灌區進行標號；

（6）對流域進行編號，包括一般流域、山區小流域等再細化編號；

（7）對其他水利工程進行編號。

以GIS技術為基礎，結合每個網格單元，合理選取水文模型，水文模型主要包括：一般流域水文預報通用模型；平原河網水文預報通用模型；山區小流域水文預報通用模型；中型水庫水文預報通用模型；城（鎮）區水文預報通用模型；大型水庫洪水預報模型。以單個網格單元為單位，進行降雨量統計、洪水預報，將每波累積降雨量30mm為一個階段，作為波雨量的計算起點，在降雨區間內，單位時間內連續降雨60mm、90mm、120mm，……，一直到最大值波雨量進行疊加， 然後根據不用的水文模型對波雨量疊加結果進行洪水分析預報，根據網格的劃分主要包括：

（1）大中型水庫洪水過程預報，預報出洪量、洪峰、洪峰到來時間、洪水過程；

（2）河流斷面洪水過程預報，預報出洪量、洪峰、洪峰到來時間、洪水過程；

（3）其他基于波雨量的空間網格點洪水預報，預報出洪量、洪峰、洪峰到來時間、洪水過程、淹沒水深、淹沒範圍。

根據不同的颱風暴雨的波雨量，計算相應的洪水過程，建立網格化波雨量與洪水相應關係，預估可能引發的災情進行評估，包括淹沒範圍內不同淹沒水深、淹沒歷時、洪水到達時間以及不同量級內人口、村莊、GDP、耕地、資產、基礎設施數量等。

綜上所述，本發明提供的一種基於網格化的洪水預測方法，實現洪水預報，提前進行洪水災情預警。

上列較佳實施例，對本發明的目的、技術方案和優點進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。