一种基于前期影响雨量的降雨径流关系的定量计算方法

技术领域

本发明涉及水文预报技术领域，尤其涉及一种基于前期影响雨量进行降雨径流关系的定量计算方法。

背景技术

基于前期影响雨量的降雨径流相关图是根据降水和径流特征及各流域地表径流的产生特点，综合考虑降水和下垫面的前期影响雨量而建立的相关关系。

蒸散发既包括发生在土壤表面或自由水面的蒸发过程，也包括发生在植物表面的蒸腾过程，是水文循环的重要环节，也是陆地和大气之间物质和能量交换的关键过程。对实际蒸散发量进行准确估算和预测对水文模拟、水资源管理和灌溉用水管理等都非常关键。尽管蒸散发方法在科学研究上经历了长久的发展历程，但因降雨径流相关法具有计算简单、易于使用等特点，在洪水预报等实际生产中至今仍被广泛应用。

在传统的模型预报中，该方案主要是通过选择洪水场次，根据相关资料分析出流域降雨径流的相关参数，以此绘制出相关图，然后由净雨量推求出的每场洪水的单位线，进行最终洪水预报。

在降雨径流相关图的绘图过程中，利用实测雨洪资料，并计算相应的前期影响雨量值，以径流量为横坐标、降雨量为纵坐标，在方格纸上点绘每次降雨径流对应的点数据，把相应的值标注在点据旁，分析其分布规律，绘出等值线，即得到降雨流量相关图。在预报过程中，要在图中拟定一条拟合度最高且符合实际的相关线，其中会有很大的主观性和很大的不确定性的影响。传统的测定方法上具有较高的精度，但在应用过程中，可能会受降雨强度、降雨历时参变量的影响，往往会带来一些误差。而水文模型对于实际蒸散发的模拟又存在很大不确定性的影响。

发明内容

为了克服上述现有技术避免绘制相关线过程主观和不确定性的影响以及传统测定方式中模拟试验会带来一些不确定影响的缺点，本发明的主要目的在于提供一种基于前期影响雨量的降雨径流关系的定量计算方法，提供一种定量化的计算公式来实现对P～Pa～R相关图的描述，解决了在描述P～R关系时存在较大不确定性的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案，

基于降雨径流经验相关法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：准备数据Pa前期雨量指数，I

步骤2：利用多组流量数据调整定参数C；

步骤3：根据公式定量描绘降雨量P和径流量R的关系，为了便于计算，提出P～R关系的计算公式，实现对P～Pa～R相关图的描述；

步骤4：根据计算结果绘制降雨径流相关图。

本发明的特点还在于，

步骤1中，用经验公式计算前期雨量指数是基于前期降雨指数和常系数的资料：

P

P

其中：其中P

步骤2中，收集多组流量数据多次来验证所提出的公式。

步骤3具体为，在绘制P

当P≥(C+1)(I

R＝P+P

当P<(C+1)(I

R＝(C*P常系数K取值范围为0.8-0.9^2)/(C+1)

其中，R为径流量；P为降雨量；Pa为前期雨量指数，I

步骤4具体为，根据步骤3中先计算出的径流量利用Excel绘制降雨径流相关图。

与现有技术相比较，本发明的有益效果为：提出了一种定量的降雨与径流关系的公式表达。在三变数相关图的绘制中，相比于之前通过点据绘于坐标图上，然后根据参变量的规律以及降雨产流的基本原理再绘制Pa的等值线簇，本发明提出的P～R关系公式能精确获得降雨径流之间的对应关系，去除传统相关图点绘的降雨径流的不确定性的影响，为相关图提供准确科学的相关关系。

附图说明

图1是本发明基于降雨径流相关图提出定量描述降雨径流关系的公式流程示意图；

图2是本发明降雨径流相关图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种基于前期影响雨量的降雨径流关系的定量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取影响本次径流的前期降雨天数n，基于经验公式(1)计算前期雨量指数P

P

其中，P

获取降雨量P以及最大初损值I

当P≥(C+1)(I

R＝P+P

当P<(C+1)(I

R＝(C*P^2)/(C+1)

其中，I

收集多组降雨流量数据作为输入，对参数C进行修订，按照均方根误差最小的目标，使得修订后的径流量R与实测流量的均方根误差最小，得到最优的参数C，确定R的计算公式；

根据修订后的径流量R计算公式计算得到多个径流量和降雨数据，然后绘制降雨径流相关图。

实施例2

如图1所示，基于实施例1的基础上，具体应用的时候，基于以流域降雨产流的物理机制为基础，以主要影响因素做参变量，建立降雨量P与产流量R之间的相关关系的方法，根据经验公式计算前期降雨指数Pa，根据手册值，确定I

步骤1，基于经验公式(1)计算出前期雨量指数P

步骤2，以计算的径流量与实测径流量的均方根误差最小为优化目标，调整修改确定参数C；

步骤3，根据提出的公式计算径流量；

步骤4，根据步骤3得出来的结果和降雨数据绘制降雨径流相关图；

进一步地，步骤1具体为，计算前期雨量指数P

一场降雨前，流域土壤的干湿状况对此次降雨产生径流的多少影响很大。因此，在流域产流计算中一般都要考虑这一因素。流域的干湿程度常用流域蓄水量或其定量指标前期影响雨量表示。流域蓄水量的计算结果，直接关系到水文预报的精度。前期影响雨量的计算公式为：

P

P

本次选用的值为如下表所示：

表1最大初损值及前期影响雨量

以《汉江水文手册》为例，流域的最大初损I

建立相关图需要有足够数量和充分代表性的观测资料，所以选取多组降雨资料。

步骤2，调整修改参数，使得参数在公式中运用达到理想的结果，本实施例中，参数C为0.2。

步骤3，具体计算公式如下：

当P≥(C+1)(I

R＝P+P

当P<(C+1)(I

R＝(C*P^2)/(C+1)

结果如下表所示：

表2-降雨径流值

其中，R

步骤5，根据步骤4计算的结果绘制降雨径流相关图，如图2所示。关系曲线示意图如图1所示。

需要说明的是，在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上实施例仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。