一種考慮降雨空間分布特征的水庫流域子流域劃分方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及水文分析技術領域，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】
[0002] 近年來，受極端氣候的影響，水庫流域暴雨頻發(fā)，當暴雨發(fā)生時，若沒有準確可靠 的暴雨水情預測信息作為指導，水庫將無法及時調整運行方式，容易造成水庫發(fā)生大量棄 水，嚴重時甚至會影響大壩安全及水庫下游防洪安全，因此，準確可靠的水庫流域水雨情預 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測準確性， 一種可行的方法是將整個流域劃分為若干個小的子流域?，F(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，然后以流域內建設的關鍵流量觀測站點為控制 節(jié)點，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，當流域內 流量觀測站點設置較多時，子流域劃分的過于細致，子流域劃分的數(shù)量龐大，增大了水雨情 預測的計算量；而當流域內流量觀測站點設置較少時，子流域劃分的過于粗略，影響了水雨 情預測的準確性。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種既能充分反應流域降 雨分布不均性、又能降低水雨情預測計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] 為解決上述技術問題，本發(fā)明提出的技術方案為：
[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)以所述流域范圍內的流量控制站為節(jié)點，根據(jù)數(shù)字高程數(shù)據(jù)，獲取各節(jié)點所控 制的子流域范圍；
[0008] (3)根據(jù)所述子流域范圍內的雨量站的觀測數(shù)據(jù)，計算各子流域內雨量站間觀測 數(shù)據(jù)的差異程度，計算公式如下：
[0009]
[0010] 式中，η為子流域內雨量站觀測數(shù)據(jù)的時段數(shù);m為子流域內雨量站個數(shù)；Xl]為子 流域第j個雨量站第i個時段的觀測值3為第i個時段子流域內所有雨量站觀測值的平 均；Z為子流域內雨量站間觀測數(shù)據(jù)的差異程度；Z越大表示子流域內雨量站的差異程度越 大，當子流域內所有雨量站觀測數(shù)據(jù)完全相同時Z的值為0 ;
[0011] (4)設子流域內雨量站間觀測數(shù)據(jù)的差異程度閾值為Zt，將步驟（3)計算得到的 各子流域內雨量站間觀測數(shù)據(jù)的差異程度Z與Z t進行比較，Z值小于閾值Z τ的子流域不需 再細分；Z值大于或等于閾值Zt的子流域需要進一步細化，細化的方式為根據(jù)該子流域的 水系發(fā)育特征采用常規(guī)方法將該子流域內差異程度大的雨量站劃分至不同的子流域，直到 細化的子流域內雨量站差異程度Z小于閾值Z t;
[0012] (5)當各子流域均不需再分后，計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)的時段數(shù)；1；為子流域X第i個時段流域內所有 雨量站觀測值的平均；％為與X相鄰的子流域y第i個時段流域內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；
[0016] (7)重復步驟（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)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[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，同時將相似的子流域進行合并，盡可能減少流域水雨情的計算量，為 水庫流域子流域劃分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】
[0021] 圖1為本發(fā)明實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)明實施例的水庫流域中子流域經細化后所控制的流域范圍示意圖。
[0024] 圖4為本發(fā)明實施例的水庫流域中子流域經合并后所控制的流域范圍示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 以下結合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[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、柵格流向計算、柵 格累積匯流量計算、河網提取、流域范圍提取等步驟獲得本實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設置的4個流量控制站為節(jié)點，采用同步驟⑴的方法獲 得各節(jié)點所控制的子流域范圍，即將該流域劃分為4個子流域（A、B、C和D)，如圖2所示。
[0029] (3)根據(jù)各子流域內雨量站觀測數(shù)據(jù)，計算4個子流域內雨量站間觀測數(shù)據(jù)的差 異程度，計算公式如下：
[0030]
〇>
[0031] 式（1)中，η為子流域內雨量站觀測數(shù)據(jù)的時段數(shù)；m為子流域內雨量站個數(shù)；Xl] 為子流域第j個雨量站第i個時段的觀測值；秀為第i個時段子流域內所有雨量站觀測值 的平均；Z為子流域內雨量站間觀測數(shù)據(jù)的差異程度；Z越大表示子流域內雨量站的差異程 度越大，當子流域內所有雨量站觀測數(shù)據(jù)完全相同時Z的值為0 ;
[0032] 按照式（1)計算（計算過程省略）得出本實施例計算結果為：子流域A內雨量站 間觀測數(shù)據(jù)的差異程度Z = 1. 5 ;子流域B內雨量站間觀測數(shù)據(jù)的差異程度Z = 0. 5 ;子流 域C內雨量站間觀測數(shù)據(jù)的差異程度Z = 1 ;子流域D內雨量站間觀測數(shù)據(jù)的差異程度Z = 6〇
[0033] (4)設子流域內雨量站間觀測數(shù)據(jù)的差異程度閾值Zt，將步驟（3)計算得到的各 子流域