一種水庫流域雨情觀測網(wǎng)優(yōu)化布點方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水文分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水庫流域雨情觀測網(wǎng)優(yōu)化布點方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水庫流域內(nèi)部水雨情觀測網(wǎng)是水庫調(diào)度運行所需的重要觀測設(shè)施。水雨情觀測 站網(wǎng)不僅是水庫流域水雨情變化規(guī)律分析的重要的數(shù)據(jù)來源，而且可為水庫優(yōu)化調(diào)度提供 必要的數(shù)據(jù)支撐?，F(xiàn)有的水庫流域水雨情觀測站網(wǎng)都是依據(jù)《水文情報預(yù)報規(guī)范》（GB/T 22482-2008)和《水文站網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)導則》（SL34-92)的要求建設(shè)，但是，隨著當前流域氣候 條件和下墊面條件變化，現(xiàn)有的觀測站網(wǎng)已經(jīng)很難滿足流域水雨情信息觀測的需要，尤其 是全流域強降雨條件下，部分地區(qū)的觀測站點無法捕獲準確的降雨信息，存在漏測的現(xiàn)象。 為此，需要在水庫流域增設(shè)雨情觀測網(wǎng)，以滿足雨情觀測的要求。

【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，提供一種經(jīng)濟、能捕獲準確降 雨信息且滿足流域水雨情信息觀測需要的水庫流域雨情觀測網(wǎng)優(yōu)化布點方法。
[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] -種水庫流域雨情觀測網(wǎng)優(yōu)化布點方法，包括以下步驟：
[0006] (1)搜集待優(yōu)化布點的水庫流域內(nèi)現(xiàn)有的雨量觀測站經(jīng)煒度位置及歷史降雨觀測 數(shù)據(jù)；
[0007] (2)采用泰森多邊形法，根據(jù)所述雨量觀測站的布點位置，將所述水庫流域劃分為 若干個泰森多邊形，每個泰森多邊形內(nèi)僅包含一個雨量觀測站；每個泰森多邊形內(nèi)的降雨 量用該多邊形內(nèi)部的雨量觀測站觀測的雨量代替；
[0008] (3)計算各雨量觀測站所在的泰森多邊形的面積S ;
[0009] (4)計算降雨過程中各兩兩相鄰雨量觀測站雨量觀測數(shù)據(jù)的差異程度，計算公式 如下：
[0010]
[0011] ΑΨ，η 73兩M觀測3?兩M觀蜊的時段數(shù)；X1為雨量觀測站X在第i個時段的雨量 觀測值為與X相鄰的雨量觀測站y在第i個時段的雨量觀測值；D xy為雨量觀測站X與 雨量觀測站y雨量觀測數(shù)據(jù)的差異程度；Dxy越大表示差異程度越大，當兩個雨量觀測站的 雨量觀測數(shù)據(jù)完全相同時D xy的值為0 ;
[0012] (5)設(shè)所述水庫流域內(nèi)泰森多邊形面積的閾值為St，判斷各雨量觀測站所在的泰 森多邊形的面積S是否超過閾值，若未超過，則表示該區(qū)域不需要增設(shè)雨量觀測站，轉(zhuǎn)步驟 (7);若超過，則表示該區(qū)域應(yīng)該增設(shè)雨量觀測站，轉(zhuǎn)步驟（6);
[0013] (6)針對面積超過St的泰森多邊形，設(shè)所述水庫流域內(nèi)雨量觀測站雨量觀測數(shù)據(jù) 的差異程度閾值為Dt，判斷該泰森多邊形內(nèi)的雨量觀測站與其相鄰的各雨量觀測站雨量觀 測數(shù)據(jù)的差異程度是否超過Dt，若均未超過，不增設(shè)雨量觀測站；若有超過，則表示雨量變 化十分劇烈，需要增設(shè)雨量觀測站；假設(shè)所述面積超過S t的泰森多邊形內(nèi)的雨量觀測站為 X，與其相鄰的各雨量觀測站中，雨量觀測數(shù)據(jù)的差異程度超過Dt的雨量觀測站分別為1， 2，…m，則在雨量觀測站x，l，2，…m所圍成的幾何圖形內(nèi)增設(shè)雨量觀測站；
[0014] (7)完成雨量觀測站增設(shè)布點。
[0015] 上述的水庫流域雨情觀測網(wǎng)優(yōu)化布點方法，優(yōu)選的，St的取值范圍為所述水庫流 域面積的5%~30%。
[0016] 上述的水庫流域雨情觀測網(wǎng)優(yōu)化布點方法，優(yōu)選的，所述Dt的取值范圍為10~ 20 〇
[0017] 上述的水庫流域雨情觀測網(wǎng)優(yōu)化布點方法，優(yōu)選的，所述步驟（6)中，在雨量觀測 站x，l，2，…m所圍成的幾何圖形的幾何中心增設(shè)雨量觀測站。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0019] 本發(fā)明的水庫流域雨情觀測網(wǎng)優(yōu)化布點方法，充分考慮水庫流域降雨空間分布的 不均勻性，分析可能出現(xiàn)降雨漏測的關(guān)鍵區(qū)域，進而有針對性的增設(shè)雨情觀測站點，該方法 能在最經(jīng)濟的條件下滿足流域水雨情信息觀測的需要，為水庫流域雨量觀測站點增設(shè)布點 提供了 一種科學合理的方法。該方法思路清晰，操作方便，實用性強。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明實施例的水庫流域中雨量觀測站的分布位置示意圖。
[0021] 圖2為本發(fā)明實施例的水庫流域中泰森多邊形的劃分示意圖。
[0022] 圖3為本發(fā)明實施例的水庫流域雨晴觀測網(wǎng)優(yōu)化布點后的雨量觀測站的分布示 意圖。
【具體實施方式】
[0023] 以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步描述，但并不因此而 限制本發(fā)明的保護范圍。
[0024] 實施例：
[0025] 一種本發(fā)明的水庫流域雨情觀測網(wǎng)優(yōu)化布點方法，包括以下步驟：
[0026] (1)搜集待優(yōu)化布點的水庫流域現(xiàn)有的雨量觀測站經(jīng)煒度位置及歷史降雨觀測數(shù) 據(jù)，其中，本實施例的水庫流域中3個雨量觀測站A、B、C的分布位置示意圖如圖1所示；
[0027] (2)采用泰森多邊形法，根據(jù)雨量觀測站布點位置，將整個流域劃分為3個泰森多 邊形，每個泰森多邊形內(nèi)僅包含一個雨量觀測站，如圖2所示；每個泰森多邊形內(nèi)的降雨量 用該多邊形內(nèi)部的雨量觀測站觀測的雨量代替；
[0028] (3)計算各雨量觀測站所在的泰森多邊形的面積S，其中雨量觀測站A所在的泰森 多邊形的面積S a= 500km 2,雨量觀測站B所在的泰森多邊形的面積Sb= 280km 2,雨量觀測 站C所在的泰森多邊形的面積Se= 220km 2;
[0029] (4)計算降雨過程中各兩兩相鄰雨量觀測站雨量觀測數(shù)據(jù)的差異程度，計算公式 如下：
[0030]
[0031] 式中，η為雨量觀測站雨量觀測數(shù)據(jù)的時段數(shù)；X1為雨量觀測站x在第i個時段的 雨量觀測值W 1為與X相鄰的雨量觀測站y在第i個時段的雨量觀測值；D xy為雨量觀測站 X與雨量觀測站y雨量觀測數(shù)據(jù)的差異程度；
[0032] 本實施例計算結(jié)果為：雨量觀測站A與B雨量觀測數(shù)據(jù)的差異程度Dab= 20,雨量 觀測站A與C雨量觀測數(shù)據(jù)的差異程度Dm= 22,雨量觀測站B與C雨量觀測數(shù)據(jù)的差異 程度 DBe= 10 :
[0033] (5)由于本實施例水庫的流域面積較小，因而，設(shè)置該水庫流域內(nèi)泰森多邊形面積 的閾值S t= 300,同時設(shè)置該水庫流域內(nèi)雨量觀測站雨量觀測數(shù)據(jù)的差異程度閾值D τ = 15 ；
[0034] (6)判斷各泰森多邊形面積是否超過St，由步驟（3)的計算值可知，雨量觀測站A 所在的泰森多邊形的面積超過S t，表明該區(qū)域應(yīng)該增設(shè)雨量觀測站；
[0035] (7)針對超Sst的泰森多邊形，判斷該泰森多邊形內(nèi)的雨量觀測站與其相鄰的各 雨量觀測站雨量觀測數(shù)據(jù)的差異程度是否超過D t，經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn)，雨量觀測站A與B的差異 程度Dab和雨量觀測站A與C的差異程度D Αε均超過了差異程度閾值，因此，在雨量觀測站Α、 B、C所圍成的幾何圖形的幾何中心增設(shè)雨量觀測站D，該位置為雨量觀測站D增設(shè)的最優(yōu)位 置；
[0036] (8)完成雨量觀測站增設(shè)布點，增設(shè)的雨量觀測站D位置如圖3所示。
[0037] 雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng) 域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對 本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是 未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、 等同變化及修飾，均應(yīng)落在本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種水庫流域雨情觀測網(wǎng)優(yōu)化布點方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 搜集待優(yōu)化布點的水庫流域內(nèi)現(xiàn)有的雨量觀測站經(jīng)煒度位置及歷史降雨觀測數(shù) 據(jù)； (2) 采用泰森多邊形法，根據(jù)所述雨量觀測站的布點位置，將所述水庫流域劃分為若干 個泰森多邊形，每個泰森多邊形內(nèi)僅包含一個雨量觀測站； (3) 計算各雨量觀測站所在的泰森多邊形的面積S; (4) 計算降雨過程中各兩兩相鄰雨量觀測站雨量觀測數(shù)據(jù)的差異程度，計算公式如 下：式中，n為雨量觀測站雨量觀測的時段數(shù)；Xl為雨量觀測站x在第i個時段的雨量觀測 值；yi為與x相鄰的雨量觀測站y在第i個時段的雨量觀測值；Dxy為雨量觀測站x與雨量 觀測站y雨量觀測數(shù)據(jù)的差異程度； (5) 設(shè)所述水庫流域內(nèi)泰森多邊形面積的閾值為ST，判斷各雨量觀測站所在的泰森多 邊形的面積S是否超過閾值，若未超過，則表示該區(qū)域不需要增設(shè)雨量觀測站，轉(zhuǎn)步驟（7); 若超過，則表示該區(qū)域應(yīng)該增設(shè)雨量觀測站，轉(zhuǎn)步驟（6); (6) 針對面積超過ST的泰森多邊形，設(shè)所述水庫流域內(nèi)雨量觀測站雨量觀測數(shù)據(jù)的差 異程度閾值為DT，判斷該泰森多邊形內(nèi)的雨量觀測站與其相鄰的各雨量觀測站雨量觀測數(shù) 據(jù)的差異程度是否超過DT，若均未超過，不增設(shè)雨量觀測站；若有超過，假設(shè)所述面積超過 ST的泰森多邊形內(nèi)的雨量觀測站為X，與其相鄰的各雨量觀測站中，雨量觀測數(shù)據(jù)的差異程 度超過DT的雨量觀測站分別為1，2,…m，則在雨量觀測站x，l，2,…m所圍成的幾何圖形 內(nèi)增設(shè)雨量觀測站； (7) 完成雨量觀測站增設(shè)布點。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水庫流域雨情觀測網(wǎng)優(yōu)化布點方法，其特征在于，所述S#勺 取值范圍為所述水庫流域面積的5 %~30 %。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水庫流域雨情觀測網(wǎng)優(yōu)化布點方法，其特征在于，所述D#勺 取值范圍為10~20。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的水庫流域雨情觀測網(wǎng)優(yōu)化布點方法，其特征在于， 所述步驟（6)中，在雨量觀測站x，l，2,…m所圍成的幾何圖形的幾何中心增設(shè)雨量觀測 站。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水庫流域雨情觀測網(wǎng)優(yōu)化布點方法，包括以下步驟：(1)搜集待優(yōu)化布點的雨量觀測站觀測數(shù)據(jù)；(2)根據(jù)雨量觀測站布點位置劃分泰森多邊形；(3)計算各泰森多邊形的面積S；(4)計算兩相鄰雨量觀測站雨量觀測數(shù)據(jù)的差異程度；(5)判斷各雨量觀測站所在的泰森多邊形的面積S是否超過閾值，若未超過，則不增設(shè)雨量觀測站；若超過，判斷該泰森多邊形內(nèi)的雨量觀測站與其相鄰的各雨量觀測站雨量觀測數(shù)據(jù)的差異程度是否超過DT，若均未超過，不增設(shè)雨量觀測站；若有超過，則需增設(shè)雨量觀測站。該方法能充分考慮水庫流域降雨空間分布的不均勻性，能在最經(jīng)濟的條件下滿足流域水雨情信息觀測的需要。
【IPC分類】G01W1/14
【公開號】CN105093357
【申請?zhí)枴緾N201510556507
【發(fā)明人】張紅先, 郭俊, 陸佳政, 李波, 方針, 徐勛建
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司防災(zāi)減災(zāi)中心
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年9月2日