一種考慮降雨空間分布特征的水庫流域子流域劃分方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水文分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種考慮降雨空間分布特征的水庫流域 子流域劃分方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，受極端氣候的影響，水庫流域暴雨頻發(fā)，當(dāng)暴雨發(fā)生時(shí)，若沒有準(zhǔn)確可靠 的暴雨水情預(yù)測信息作為指導(dǎo)，水庫將無法及時(shí)調(diào)整運(yùn)行方式，容易造成水庫發(fā)生大量棄 水，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懘髩伟踩八畮煜掠畏篮榘踩?，因此，?zhǔn)確可靠的水庫流域水雨情預(yù) 測顯得尤為重要。由于流域降雨存在空間分布不均性，為提高水庫流域水雨情預(yù)測準(zhǔn)確性， 一種可行的方法是將整個(gè)流域劃分為若干個(gè)小的子流域。現(xiàn)有的子流域劃分方法主要為： 首先基于流域數(shù)字高程數(shù)據(jù)分析流域范圍，然后以流域內(nèi)建設(shè)的關(guān)鍵流量觀測站點(diǎn)為控制 節(jié)點(diǎn)，劃分得到各子流域。但是，該類方法沒有考慮水庫流域降雨空間分布特征，當(dāng)流域內(nèi) 流量觀測站點(diǎn)設(shè)置較多時(shí)，子流域劃分的過于細(xì)致，子流域劃分的數(shù)量龐大，增大了水雨情 預(yù)測的計(jì)算量；而當(dāng)流域內(nèi)流量觀測站點(diǎn)設(shè)置較少時(shí)，子流域劃分的過于粗略，影響了水雨 情預(yù)測的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種既能充分反應(yīng)流域降 雨分布不均性、又能降低水雨情預(yù)測計(jì)算量的考慮降雨空間分布特征的水庫流域子流域劃 分方法。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：
[0005] -種考慮降雨空間分布特征的水庫流域子流域劃分方法，包括以下步驟：
[0006] (1)根據(jù)數(shù)字高程數(shù)據(jù)，采用常規(guī)方法，獲取待劃分的水庫流域所控制的流域范 圍；
[0007] (2)以所述流域范圍內(nèi)的流量控制站為節(jié)點(diǎn)，根據(jù)數(shù)字高程數(shù)據(jù)，獲取各節(jié)點(diǎn)所控 制的子流域范圍；
[0008] (3)根據(jù)所述子流域范圍內(nèi)的雨量站的觀測數(shù)據(jù)，計(jì)算各子流域內(nèi)雨量站間觀測 數(shù)據(jù)的差異程度，計(jì)算公式如下：
[0009]
[0010] 式中，η為子流域內(nèi)雨量站觀測數(shù)據(jù)的時(shí)段數(shù);m為子流域內(nèi)雨量站個(gè)數(shù)；Xl]為子 流域第j個(gè)雨量站第i個(gè)時(shí)段的觀測值3為第i個(gè)時(shí)段子流域內(nèi)所有雨量站觀測值的平 均；Z為子流域內(nèi)雨量站間觀測數(shù)據(jù)的差異程度；Z越大表示子流域內(nèi)雨量站的差異程度越 大，當(dāng)子流域內(nèi)所有雨量站觀測數(shù)據(jù)完全相同時(shí)Z的值為0 ;
[0011] (4)設(shè)子流域內(nèi)雨量站間觀測數(shù)據(jù)的差異程度閾值為Zt，將步驟（3)計(jì)算得到的 各子流域內(nèi)雨量站間觀測數(shù)據(jù)的差異程度Z與Z t進(jìn)行比較，Z值小于閾值Z τ的子流域不需 再細(xì)分；Z值大于或等于閾值Zt的子流域需要進(jìn)一步細(xì)化，細(xì)化的方式為根據(jù)該子流域的 水系發(fā)育特征采用常規(guī)方法將該子流域內(nèi)差異程度大的雨量站劃分至不同的子流域，直到 細(xì)化的子流域內(nèi)雨量站差異程度Z小于閾值Z t;
[0012] (5)當(dāng)各子流域均不需再分后，計(jì)算各兩兩相鄰子流域雨量站觀測數(shù)據(jù)的差異程 度S，計(jì)算公式如下：
[0013]
[0014] 式中，η為兩子流域雨量觀測數(shù)據(jù)的時(shí)段數(shù)；1；為子流域X第i個(gè)時(shí)段流域內(nèi)所有 雨量站觀測值的平均；％為與X相鄰的子流域y第i個(gè)時(shí)段流域內(nèi)所有雨量站觀測值的平 均；S為兩相鄰子流域雨量站觀測數(shù)據(jù)的差異程度；
[0015] (6)設(shè)兩兩相鄰子流域雨量站觀測數(shù)據(jù)的差異程度閾值為St，將步驟（5)計(jì)算得 到的各兩兩相鄰子流域雨量站觀測數(shù)據(jù)的差異程度S與S t進(jìn)行比較，若兩相鄰子流域雨量 站觀測數(shù)據(jù)的差異程度S小于閾值ST，則此兩相鄰子流域合并為一個(gè)；
[0016] (7)重復(fù)步驟（5)~（6)，直至各子流域均不可合并。
[0017] 上述的考慮降雨空間分布特征的水庫流域子流域劃分方法，優(yōu)選的，取值范 圍為1~5。
[0018] 上述的考慮降雨空間分布特征的水庫流域子流域劃分方法，優(yōu)選的，取值范 圍為2~5。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0020] 本發(fā)明的考慮降雨空間分布特征的水庫流域子流域劃分方法，充分考慮流域降雨 空間分布的不均勻性，同時(shí)將相似的子流域進(jìn)行合并，盡可能減少流域水雨情的計(jì)算量，為 水庫流域子流域劃分提供了一種科學(xué)合理的方法。該方法思路清晰，操作方便，實(shí)用性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例水庫流域所控制的流域范圍示意圖。
[0022] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的水庫流域中子流域所控制的流域范圍示意圖。
[0023] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的水庫流域中子流域經(jīng)細(xì)化后所控制的流域范圍示意圖。
[0024] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的水庫流域中子流域經(jīng)合并后所控制的流域范圍示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 以下結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0026] -種本發(fā)明的考慮降雨空間分布特征的水庫流域子流域劃分方法，包括以下步 驟：
[0027] (1)根據(jù)數(shù)字高程數(shù)據(jù)，采用常規(guī)方法，通過數(shù)字高程數(shù)據(jù)填洼、柵格流向計(jì)算、柵 格累積匯流量計(jì)算、河網(wǎng)提取、流域范圍提取等步驟獲得本實(shí)施例的某水庫流域所控制的 流域范圍，如圖1所示。
[0028] (2)以該水庫流域范圍內(nèi)設(shè)置的4個(gè)流量控制站為節(jié)點(diǎn)，采用同步驟⑴的方法獲 得各節(jié)點(diǎn)所控制的子流域范圍，即將該流域劃分為4個(gè)子流域（A、B、C和D)，如圖2所示。
[0029] (3)根據(jù)各子流域內(nèi)雨量站觀測數(shù)據(jù)，計(jì)算4個(gè)子流域內(nèi)雨量站間觀測數(shù)據(jù)的差 異程度，計(jì)算公式如下：
[0030]
〇>
[0031] 式（1)中，η為子流域內(nèi)雨量站觀測數(shù)據(jù)的時(shí)段數(shù)；m為子流域內(nèi)雨量站個(gè)數(shù)；Xl] 為子流域第j個(gè)雨量站第i個(gè)時(shí)段的觀測值；秀為第i個(gè)時(shí)段子流域內(nèi)所有雨量站觀測值 的平均；Z為子流域內(nèi)雨量站間觀測數(shù)據(jù)的差異程度；Z越大表示子流域內(nèi)雨量站的差異程 度越大，當(dāng)子流域內(nèi)所有雨量站觀測數(shù)據(jù)完全相同時(shí)Z的值為0 ;
[0032] 按照式（1)計(jì)算（計(jì)算過程省略）得出本實(shí)施例計(jì)算結(jié)果為：子流域A內(nèi)雨量站 間觀測數(shù)據(jù)的差異程度Z = 1. 5 ;子流域B內(nèi)雨量站間觀測數(shù)據(jù)的差異程度Z = 0. 5 ;子流 域C內(nèi)雨量站間觀測數(shù)據(jù)的差異程度Z = 1 ;子流域D內(nèi)雨量站間觀測數(shù)據(jù)的差異程度Z = 6〇
[0033] (4)設(shè)子流域內(nèi)雨量站間觀測數(shù)據(jù)的差異程度閾值Zt，將步驟（3)計(jì)算得到的各 子流域