水文實時預報系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種水文實時預報系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)輸入模塊、模型庫和數(shù)據(jù)輸出模塊，模型庫包括柵格單元的產(chǎn)流模塊、子流域內(nèi)的匯流模塊、流域的河道匯流模塊、實時校正模塊。本系統(tǒng)可利用預報過程中得到的最新信息，恰當?shù)卣{(diào)整下一步預報中推算采用的數(shù)值或參數(shù)，即每次進行預報時，考慮包括現(xiàn)時段在內(nèi)的以前一系列預報誤差信息，根據(jù)自動控制理論的跟蹤技術(shù)，對未來預報值進行校正，提高了水文預報精度。另外，本系統(tǒng)采用基于柵格的分布式新安江模型為基礎，相比于傳統(tǒng)模型，可以在數(shù)據(jù)量較少的流域運行。同時，本系統(tǒng)具有可視化界面，操作實用性更強。
【專利說明】
水文實時預報系統(tǒng)
技術(shù)領域
[0001] 本發(fā)明涉及水文預報技術(shù)領域，更具體地，涉及一種水文實時預報系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 水文預報指是指根據(jù)前期或現(xiàn)時的水文氣象資料，對某一水體、某一地區(qū)或某一 水文站在未來一定時間內(nèi)的水文情況作出定性或定量的預測，為防汛抗旱、水庫的施工調(diào) 度、水資源的有效利用等提供依據(jù)。
[0003] 目前水文預報主要以水文模型為基礎。流域水文模型的研究大約始于本世紀50年 代，70年代至80年代中期開始蓬勃發(fā)展，按照建模原理來分類，流域水文模型可以分為概念 性水文模型和系統(tǒng)理論水文模型，而對于概念性水文模型，根據(jù)對流域空間的離散程度，又 可細分為集總式概念性水文模型和分布式水文模型。新安江模型是中國在世界范圍內(nèi)最具 影響力的水文模型，一般分為二水源和三水源等類型。然而，一般傳統(tǒng)基于新安江模型的水 文預報存在以下問題：
[0004] ①傳統(tǒng)的新安江模型為集總式物理水文模型，這類模型的基本特征是在模擬其徑 流的形成過程時將流域作為一個整體，一般通過將模型中的變量和參數(shù)取為平均值，簡化 整個流域。這樣導致模型忽略了水文過程的空間分布差異，不能反映下墊面特性對降雨徑 流過程的影響。
[0005] ②過去由于技術(shù)的限制，許多流域信息、特征不能及時準確地獲得，雖然隨著數(shù)字 高程模型(DEM)、3S技術(shù)和雷達測雨技術(shù)的不斷發(fā)展，降雨、地形數(shù)據(jù)等可以更方便地獲得， 但由于這類數(shù)據(jù)多基于數(shù)字高程模型，為特定大小的柵格形式，采用傳統(tǒng)水文模型不能充 分利用這些新技術(shù)提供的大量數(shù)據(jù)，使得模型運行缺乏實用性。
[0006] ③水文模型主要采用觀測到的歷史水文實測資料等構(gòu)建，其確定好的模型參數(shù)以 及相關(guān)曲線等，反映的是以往情況下的相對最優(yōu)取值或關(guān)系，用于未來的洪水預報時，實際 狀況大多與過去方案偏離，主要原因是在實際應用中，水文預報受到雨量資料、水文資料、 設備、模型等帶來的誤差影響，并非一般性規(guī)律所能涵蓋，實際應用中模型參數(shù)并非固定參 數(shù)，而應是時變參數(shù)。用固定參數(shù)的水文模型進行水文預報時，預報結(jié)果必然發(fā)生偏差。同 時，由于我國地域遼闊、河流眾多、地形復雜，洪水災害頻繁發(fā)生且復雜多變，其造成的損失 巨大，傳統(tǒng)水文預報難以達到預報調(diào)度快速、準確的要求，因此，將"實時"的概念引入水文 預報當中對水文預報模型進行校正，能夠提高洪水預報的精度，其意義巨大。
[0007] ④水文預報系統(tǒng)應以實用性為主，而無可視化界面的系統(tǒng)對操作人員技術(shù)要求較 高的同時不易于錄入及讀取數(shù)據(jù)，實用性較弱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的至少一種缺陷，提供一種精度高、實時性強的 水文實時預報系統(tǒng)。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0010] 水文實時預報系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
[0011] 數(shù)據(jù)輸入模塊:用于輸入數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)包括降雨和蒸發(fā)數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)還包括產(chǎn) 流參數(shù)、河道匯流參數(shù)；
[0012] 模型庫:模型庫包括四個模塊，柵格單元的產(chǎn)流模塊、子流域內(nèi)的匯流模塊、流域 的河道匯流模塊、實時校正模塊；
[0013] 數(shù)據(jù)輸出模塊：用于輸出洪水預報信息，所述洪水預報信息包括但不限于洪峰流 量、洪峰出現(xiàn)時間、洪水漲落過程、下一時段流量。
[0014] 在一種優(yōu)選的方案中，所述柵格單元的產(chǎn)流模塊中用于計算產(chǎn)流和蒸發(fā)情況，采 用新安江模型的蓄滿產(chǎn)流原理與三層蒸發(fā)模型，先將流域劃分為透水面積和不透水面積， 不透水面積雨水直接產(chǎn)流，透水的區(qū)域按照蓄水容量曲線進行劃分，將雨水劃分為產(chǎn)流與 土壤蒸發(fā)用水;蒸發(fā)計算采用三層蒸發(fā)模型，即上層、下層和深層;蒸發(fā)規(guī)則是:在上層土壤 的水分蒸發(fā)完后，下層的土壤水分開始蒸發(fā)；當下層土壤水分蒸發(fā)完后，深層水分開始蒸 發(fā)。
[0015] 在一種優(yōu)選的方案中，所述子流域內(nèi)的匯流模塊用于計算各個子流域的地面徑 流、壤中流和地下水的出流情況;地面徑流采用等流時線的方法進行匯流，其由許多條線組 成，每條線上的柵格產(chǎn)流都會在同一時間到達子流域的出口斷面;壤中流計算則是將所有 子流域內(nèi)的壤中流加總后，按照一個固定的消退系數(shù)KKSS進行規(guī)律地出流，以壤中流消退 系數(shù)控制壤中流的出流的速度;地下水計算與壤中流的類似，采用地下水消退系數(shù)KKG。
[0016] 在一種優(yōu)選的方案中，所述流域的河道匯流模塊根據(jù)馬斯京根法和流域出口的位 置進行洪水演算，其中馬斯京根法反映了水面比降與流量對槽蓄量的作用。。
[0017] 在一種優(yōu)選的方案中，所述實時矯正模塊利用當前時刻預報值與實測值之差為導 向，以最小二乘法對模型參數(shù)進行實時校正，它能最大限度地利用現(xiàn)有的信息來糾正系統(tǒng) 誤差，從而提高模型預報的精度。
[0018] 在一種優(yōu)選的方案中，所述系統(tǒng)還包括主界面，主界面由工具欄，菜單欄，展示界 面三個部分組成。
[0019] 在一種優(yōu)選的方案中，所述系統(tǒng)還包括參數(shù)設置界面，參數(shù)設置界面分別為產(chǎn)匯 流參數(shù)、河道匯流參數(shù)、操作區(qū)、圖像展示區(qū)。
[0020] 在一種優(yōu)選的方案中，所述系統(tǒng)還包括歷史數(shù)據(jù)查詢界面，歷史數(shù)據(jù)查詢界面用 于查詢歷史數(shù)據(jù)，包括查詢選定時間段的降雨、徑流、水位、模擬徑流、實時模擬徑流數(shù)據(jù)， 也可添加新數(shù)據(jù)。
[0021] 在一種優(yōu)選的方案中，所述系統(tǒng)還包括洪水預報功能界面，在洪水預報功能界面 設置好降雨開始與結(jié)束時間以及土壤含水量，即可進行洪水實時預報。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是：
[0023] ①針對集總式水文模型對下墊面及降雨不均勻分布忽略的問題，本發(fā)明采用基于 柵格的分布式新安江模型作為水文模型。分布式水文模型把流域劃分成滿足精度的網(wǎng)格， 能有效地解決了集總式模型忽略下墊面和降雨的時空分布不均勻性的問題。新安江模型把 全流域按泰森多邊形法分成若干塊，每一塊稱為單元流域。在每塊單元流域內(nèi)至少有一個 雨量站;單元流域大小要適當，使得每塊單元流域上的降雨分布相對比較均勾，并盡可能使 單元流域與自然流域的地形、地貌和水系相一致，以便于能充分利用小流域的實測水文資 料以及對某些問題的分析處理。
[0024] ②針對數(shù)據(jù)獲取便利性及實用性問題，采用基于柵格的分布式新安江模型，即在 DEM高程模型的基礎上，提取出研究流域的相關(guān)信息后，對原始的三水源新安江模型進行改 進所得的分布式水文模型。其將逐個柵格作為一個計算單元，采用新安江計算原理的三層 蒸散發(fā)模型、蓄滿產(chǎn)流模型分別進行蒸散發(fā)計算、產(chǎn)流計算及分水源計算，水源劃分，計算 出每個柵格上的蓄水容量，得到柵格單元的產(chǎn)流量和地表徑流、壤中流、地下徑流三種水 源，再進行匯流計算。確保實時降雨等數(shù)據(jù)的充分應用，并能夠提取水系、流向、流域形狀， 地形坡度分布和其他地貌參數(shù)等，協(xié)助考慮水文要素和各種參數(shù)空間變化。
[0025] ③針對固定參數(shù)模型預測結(jié)果偏差的問題，本發(fā)明引入現(xiàn)代控制理論，對系統(tǒng)參 數(shù)的變動過程進行追蹤，隨時以合適的參數(shù)進行系統(tǒng)模擬，即實時校正。目前常用的實時校 正方法和技術(shù)主要有:水文模型流量預報實時校正算法、卡爾曼濾波算法等。
[0026]水文模型流量預報實時校正算法比較簡單，物理意義明確，沒有需要率定的參數(shù)， 容易編制程序，所有參數(shù)在程序中都可以直接計算。但是，由于其數(shù)學理論性不強，因此在 使用過程中會出現(xiàn)累計誤差，當預見期相對較短時，校正效果較好;若預見期較長，則校正 效果不明顯?？柭鼮V波算法是具有完整和嚴密理論體系的實時預報方法，在自動控制領 域應用取得了很好的效果。然而由于系統(tǒng)的復雜性，使得在應用卡爾曼濾波方法時難以滿 足系統(tǒng)數(shù)學模型和噪聲統(tǒng)計完全準確的要求，致使其在水文系統(tǒng)實時預報應用中還受到一 定的局限。
[0027]本系統(tǒng)采用最小二乘法進行實時校正，最小二乘是根據(jù)最新輸入與輸出的信息給 現(xiàn)時預報誤差一定權(quán)重，用以校正模型的參數(shù)或校正模型的輸出值，從而進行實時校正。相 對于水文模型流量預報實時校正算法以及卡爾曼濾波算法，從目前世界各國的實踐來看， 最小二乘法不僅理論完善，方法簡單，而且預報結(jié)果可靠。
[0028]④結(jié)合Arcgis Engine及C#開發(fā)平臺構(gòu)建了基于柵格的分布式新安江模型的實時 水文預報系統(tǒng)，具有可視化界面，易于工作人員管理運行，且方便進行數(shù)據(jù)讀取及輸入，更 具實際應用性。
【附圖說明】
[0029]圖1本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖2本發(fā)明系統(tǒng)主界面圖。
[0031]圖3本發(fā)明參數(shù)設置界面圖。
[0032]圖4本發(fā)明歷史查詢界面圖。
[0033]圖5本發(fā)明洪水預報界面圖。
[0034]圖6本發(fā)明洪水預報開始界面圖。
[0035]圖7本發(fā)明洪水預報結(jié)果界面圖。
[0036] 圖8本發(fā)明數(shù)字高程水系模型計算流程圖。
【具體實施方式】
[0037] 附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；
[0038]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的說明。
[0039] 實施例1
[0040]本系統(tǒng)是結(jié)合Arcgis Engine及C#開發(fā)平臺構(gòu)建的分布式新安江模型實時預報系 統(tǒng)。對流域DEM(數(shù)字高程模型）信息提取后構(gòu)建數(shù)字流域，建立了基于DEM柵格的分布式新 安江模型實時預報系統(tǒng)，根據(jù)輸入的降雨、蒸發(fā)數(shù)據(jù)進行水文預報，為了提高模型模擬的精 度，在模型加入最小二乘法的實時校正。
[0041]如圖1所示，本實施例提供一種水文實時預報系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)輸入模塊、 模型庫和數(shù)據(jù)輸出模塊。
[0042] 數(shù)據(jù)輸入模塊:用于輸入數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)包括降雨和蒸發(fā)數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)還包括產(chǎn) 流參數(shù)、河道匯流參數(shù)。
[0043] 模型庫:模型庫包括四個模塊，柵格單元的產(chǎn)流模塊、子流域內(nèi)的匯流模塊、流域 的河道匯流模塊、實時校正模塊。
[0044] 所述柵格單元的產(chǎn)流模塊中用于計算產(chǎn)流和蒸發(fā)情況，采用新安江模型的蓄滿產(chǎn) 流原理與三層蒸發(fā)模型，先將流域劃分為透水面積和不透水面積，不透水面積雨水直接產(chǎn) 流，透水的區(qū)域按照蓄水容量曲線進行劃分，將雨水劃分為產(chǎn)流與土壤蒸發(fā)用水;蒸發(fā)計算 采用三層蒸發(fā)模型，即上層、下層和深層;蒸發(fā)規(guī)則是:在上層土壤的水分蒸發(fā)完后，下層的 土壤水分開始蒸發(fā)；當下層土壤水分蒸發(fā)完后，深層水分開始蒸發(fā)。
[0045] 所述子流域內(nèi)的匯流模塊用于計算各個子流域的地面徑流、壤中流和地下水的出 流情況;地面徑流采用等流時線的方法進行匯流，其由許多條線組成，每條線上的柵格產(chǎn)流 都會在同一時間到達子流域的出口斷面;壤中流計算則是將所有子流域內(nèi)的壤中流加總 后，按照一個固定的消退系數(shù)KKSS進行規(guī)律地出流，以壤中流消退系數(shù)控制壤中流的出流 的速度;地下水計算與壤中流的類似，采用地下水消退系數(shù)KKG。
[0046] 所述流域的河道匯流模塊根據(jù)馬斯京根法和流域出口的位置進行洪水演算，其中 馬斯京根法反映了水面比降與流量對槽蓄量的作用。
[0047] 所述實時矯正模塊利用當前時刻預報值與實測值之差為導向，以最小二乘法對模 型參數(shù)進行實時校正，它能最大限度地利用現(xiàn)有的信息來糾正系統(tǒng)誤差，從而提高模型預 報的精度。
[0048] 數(shù)據(jù)輸出模塊：用于輸出洪水預報信息，所述洪水預報信息包括但不限于洪峰流 量、洪峰出現(xiàn)時間、洪水漲落過程、下一時段流量。
[0049] 另外，本系統(tǒng)具有可視化界面，支持輸入降雨、蒸發(fā)數(shù)據(jù)，可以進行洪水預報、數(shù)據(jù) 輸入、參數(shù)設置和歷史查詢，同時，可以通過地圖選項展示地圖。
[0050] ①主界面：系統(tǒng)的主界面見圖2,主界面由工具欄，菜單欄，展示界面三個部分組 成，所有界面都可以雙擊選項卡關(guān)掉。
[0051] a.工具欄:主要用于操作地圖顯示，有選擇，放大，放小等工具。
[0052] b.菜單欄:主要有四部分，在model選項，有兩部分內(nèi)容，分別為流域介紹與模型介 紹；在map control選項，可以對地圖進行操作，操作同arcgis，在系統(tǒng)里展示了6個圖層，分 別為雨量站rainfall station，控制站sect ion，蒸發(fā)站evaporation station，河道 River， 子流域SubCatchment，流域邊界Upper Nan boundary;Business選項可進行洪水預報、數(shù)據(jù) 輸入、參數(shù)設置、歷史查詢;Map選項用于展示地圖。
[0053]②參數(shù)設置界面如圖3所示，主要分四部分，分別為產(chǎn)匯流參數(shù)，河道匯流參數(shù)，操 作區(qū)，圖像展示區(qū)。參數(shù)部分可進行修改，"region"表示子流域，"Num"表示河道數(shù)。圖像展 示區(qū)將顯示實測與模擬結(jié)果，在該區(qū)右鍵將彈出菜單，可對圖像進行操作。需要設置的參數(shù) 有：
[0054] KC一一蒸發(fā)系數(shù)
[0055] C 深層蒸散發(fā)系數(shù)
[0056] IMP--不透水面積比重
[0057] WUM--流域平均上層蓄水容量
[0058] WLM一一流域平均下層蓄水容量
[0059] WDM--流域平均深層蓄水容量(WDM=WM-WUM-WLM)
[0060] B一一蓄水容量曲線指數(shù)
[0061 ] KKG--地下水日退水系數(shù)
[0062] KE--單元河段的馬斯京根K值
[0063] XE--單元河段的馬斯京根X值
[0064] KG--地下水從自由水輿水庫中的出流系數(shù)
[0065] KSS--壤中流出流系數(shù)
[0066] KKSS一一壤中流消退系數(shù)
[0067] SM--自由水蓄水庫的容量(即最大蓄量，mm)
[0068] EX一一自由水蓄水容量曲線指數(shù) [0069] V--坡面的水流速度
[0070] Area--子流域面積
[0071 ] BF--基流
[0072] "模擬"按鈕表示開始模擬，"導出結(jié)果"可將模擬結(jié)果導出為txt格式，"保存參數(shù)" 可對修改后的參數(shù)進行保存，"還原"按鈕可還原參數(shù)設置為原先設定參數(shù)。
[0073] "徑流誤差"=(實測總徑流量一模擬總徑流量)/實測總徑流量
[0074] "確定性系數(shù)"：用來評估模擬效果，越接近1效果越好。
[0075] ③歷史數(shù)據(jù)查詢界面:如圖4所示，可以查詢數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)，可以查詢選定 時間段的降雨、徑流、水位、模擬徑流、實時模擬徑流數(shù)據(jù)，也可添加新數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)庫。
[0076] ④洪水預報功能界面：如圖5所示，雙擊業(yè)務選項下的洪水預報，就會出現(xiàn)圖6界 面，設置好降雨開始與結(jié)束時間以及土壤含水量，勾選實時預報則會進行實時預報，若無勾 選實時預報則進行模擬預報。點擊0K后結(jié)果將在展示界面圖7顯示，包括流量過程線和數(shù)據(jù) 展示，"Observed"表示實際輸入數(shù)據(jù)，"Simulated"表示沒有使用實時校正功能的預報結(jié) 果."3h forecast"和"6h forecast"表示實時校正后的模擬結(jié)果。
[0077] 本發(fā)明水文實時預報系統(tǒng)的運行包括以下幾個步驟：
[0078] (1)運用DEM資料對研究流域進行流域信息提取并且構(gòu)建數(shù)字流域：識別和處理 DEM數(shù)據(jù);確定各個柵格水流流向；根據(jù)流向識別各個柵格的積水區(qū)域;生產(chǎn)累積流;根據(jù)累 積流數(shù)據(jù)，設定合適的閾值生成河道;加入流向數(shù)據(jù)及出口斷面，獲取流域邊界;將流域劃 分為若干子流域，對子流域和河道進行編號，確定拓撲關(guān)系。其主要流程圖見圖8。
[0079] (2)運用柵格等流速方法以及等流實線法等，在柵格上應用新安江產(chǎn)流原理計算 產(chǎn)流量的基礎上，按照一定流速流向以及子流域出口點，根據(jù)柵格產(chǎn)流匯集至流域出口的 時間，計算出子流域的等流時間分布。
[0080] (3)根據(jù)馬斯京根法和各個子流域出口的位置，進行洪水演算。
[0081] (4)最小二乘法實時跟蹤誤差變化，對演算結(jié)果進行實時校正。
[0082]結(jié)合泰國楠河流域?qū)嵗?，介紹本系統(tǒng)進行洪水預報的具體步驟，數(shù)據(jù)以1990.1.1_ 2003.12.31之間的140場洪水率定參數(shù)，以2005.1.1-2010.3.1中94場洪水驗證模型：
[0083]步驟一、流域信息提取及數(shù)字流域構(gòu)建
[0084]首先識別原始DEM數(shù)據(jù)并進行預處理，然后確定出每個柵格點的水流方向，由此生 成累積流，再根據(jù)上游集水區(qū)的高程，確定水系范圍，生成集水面積，然后根據(jù)水流方向數(shù) 據(jù)由水系的源頭開始搜索出整個水系，最后，進行子流域的劃分，并對子流域與河網(wǎng)進行編 碼，構(gòu)建河網(wǎng)結(jié)構(gòu)拓撲關(guān)系。
[0085] 步驟二、用戶登錄
[0086] 登錄用戶名為NAN，密碼為zsdx，然后按login登陸系統(tǒng)。
[0087]步驟三、數(shù)據(jù)輸入及參數(shù)設置
[0088]系統(tǒng)需要輸入的數(shù)據(jù):面平均雨量、量測的蒸發(fā)器觀測值。
[0089] 參數(shù)設置:各參數(shù)中，WUM，WLM，WDM參照實測數(shù)據(jù)設定，KE，XE初值設定根據(jù)模型的 時間步長(3小時）、匯流河段長度及特征河長確定，然后根據(jù)模擬結(jié)果及實測值的對比進行 調(diào)整，其余參數(shù)根據(jù)水文預報相關(guān)統(tǒng)計經(jīng)驗確定。參數(shù)率定選用人工試錯法，即根據(jù)操作者 經(jīng)驗，根據(jù)初始化參數(shù)云子那個后的模擬結(jié)果好壞修正各參數(shù)直至模擬結(jié)果達到要求為 止。系統(tǒng)界面見圖3。
[0090] 步驟四、洪水預報及實時矯正
[0091] 輸入數(shù)據(jù)及參數(shù)設置完畢后，分別選擇實時矯正及無實時矯正兩種方式進行洪水 預報。系統(tǒng)界面見圖5、圖6、圖7。按照水文預報的相關(guān)標準，洪峰的許可相對誤差為觀測洪 峰的20 %，此外，確定性系數(shù)（DC)高于70 %，其模擬結(jié)果有效。將DC分為四個等級，超過 90%、80%和70 %分別為一級、二級、三級，驗證期內(nèi)共統(tǒng)計94場洪水的DC值等級及總確定 系數(shù)。
[0092]結(jié)果顯示，實時校正效果明顯，如表1所示，在沒有實時校正的情況下，率定期的總 確定性系數(shù)為77.8%，驗證的總確定性系數(shù)為82.6%。在運行實時校正的的情況下，預見期 為3小時的總確定性系數(shù)率定期上升至99.6%，驗證期上升至99.4%，預見期為6小時時，結(jié) 果分別為98.7%和98.3%。就單場洪水預報來看，DC等級超過三級的，以3小時為預見期的 有92場，以6小時為預見期的有80場。就洪峰不達標的情況而言，以3小時為預見期的有5場， 以6小時為預見期的有14場，通過率分別為95%和85%。綜上所述，本系統(tǒng)模擬結(jié)果有效，能 夠用于實際預報作業(yè)，較非實時校正系統(tǒng)預報精度高。
[0093]表1泰國楠河流域洪水預報總確定性系數(shù)統(tǒng)計結(jié)果表
[0095]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對 本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎上還可 以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本 發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明權(quán)利要求 的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 水文實時預報系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括： 數(shù)據(jù)輸入模塊：用于輸入數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)包括降雨和蒸發(fā)數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)還包括產(chǎn)流參 數(shù)、河道匯流參數(shù)； 模型庫：模型庫包括四個模塊，柵格單元的產(chǎn)流模塊、子流域內(nèi)的匯流模塊、流域的河 道匯流模塊、實時校正模塊； 數(shù)據(jù)輸出模塊：用于輸出洪水預報信息，所述洪水預報信息包括但不限于洪峰流量、洪 峰出現(xiàn)時間、洪水漲落過程、下一時段流量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水文實時預報系統(tǒng)，其特征在于，所述柵格單元的產(chǎn)流模塊中 用于計算產(chǎn)流和蒸發(fā)情況，采用新安江模型的蓄滿產(chǎn)流原理與三層蒸發(fā)模型，先將流域劃 分為透水面積和不透水面積，不透水面積雨水直接產(chǎn)流，透水的區(qū)域按照蓄水容量曲線進 行劃分，將雨水劃分為產(chǎn)流與土壤蒸發(fā)用水;蒸發(fā)計算采用三層蒸發(fā)模型，即上層、下層和 深層；蒸發(fā)規(guī)則是：在上層土壤的水分蒸發(fā)完后，下層的土壤水分開始蒸發(fā)；當下層土壤水 分蒸發(fā)完后，深層水分開始蒸發(fā)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水文實時預報系統(tǒng)，其特征在于，所述子流域內(nèi)的匯流模塊用 于計算各個子流域的地面徑流、壤中流和地下水的出流情況;地面徑流采用等流時線的方 法進行匯流，其由許多條線組成，每條線上的柵格產(chǎn)流都會在同一時間到達子流域的出口 斷面;壤中流計算則是將所有子流域內(nèi)的壤中流加總后，按照一個固定的消退系數(shù)KKSS進 行規(guī)律地出流，以壤中流消退系數(shù)控制壤中流的出流的速度;地下水計算與壤中流的類似， 采用地下水消退系數(shù)KKG。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水文實時預報系統(tǒng)，其特征在于，所述流域的河道匯流模塊根 據(jù)馬斯京根法和流域出口的位置進行洪水演算，其中馬斯京根法反映了水面比降與流量對 槽蓄量的作用。。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水文實時預報系統(tǒng)，其特征在于，所述實時矯正模塊利用當前 時刻預報值與實測值之差為導向，以最小二乘法對模型參數(shù)進行實時校正，它能最大限度 地利用現(xiàn)有的信息來糾正系統(tǒng)誤差，從而提高模型預報的精度。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水文實時預報系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括主界面，主 界面由工具欄，菜單欄，展示界面三個部分組成。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水文實時預報系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括參數(shù)設置界 面，參數(shù)設置界面分別為產(chǎn)匯流參數(shù)、河道匯流參數(shù)、操作區(qū)、圖像展示區(qū)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水文實時預報系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括歷史數(shù)據(jù)查 詢界面，歷史數(shù)據(jù)查詢界面用于查詢歷史數(shù)據(jù)，包括查詢選定時間段的降雨、徑流、水位、模 擬徑流、實時模擬徑流數(shù)據(jù)，也可添加新數(shù)據(jù)。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水文實時預報系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括洪水預報功 能界面，在洪水預報功能界面設置好降雨開始與結(jié)束時間以及土壤含水量，即可進行洪水 實時預報。
【文檔編號】G06F17/50GK105912770SQ201610218121
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】陳曉宏, 劉丙軍, 涂新軍, 林凱榮, 張強
【申請人】中山大學