一种对雷达定量降水估测进行水量平衡处理的方法

技术领域

本发明涉及气象学与水文学结合的水文预报技术领域，特别是一种对雷达定量降水估测进行水量平衡处理的方法。

背景技术

降雨是水文循环过程的重要环节，精细化、高密度的降雨监测和预报对山洪地质灾害和中小河流洪水预报预警起着重要的支撑作用，尤其是可靠的降雨信息对延长洪水预见期至关重要。雷达定量估测(QPE)可以提够时间连续、水平分辨率高和覆盖范围广阔的降水产品，但是雷达降水估测(QPE)效果仍需改进，目前常见的雷达降水估测(QPE)检验和误差订正多针对于单点或不同等级划分的雷达降水估测(QPE)，且未与实测降雨资料进行校验，具有计算量大、水量不平衡的缺陷。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提出了一种对雷达定量降水估测进行水量平衡处理的方法，其目的在于解决目前常见的雷达降水估测(QPE)检验和误差订正多针对于单点或不同等级划分的雷达降水估测(QPE)，且未与实测降雨资料进行校验，具有计算量大、水量不平衡的缺陷的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种对雷达定量降水估测进行水量平衡处理的方法，包括以下步骤：

步骤S1：基于河流或目标断面的集水面积，记为计算流域Z

步骤S2：计算以计算流域Z

步骤S3：确定初始流域Z

步骤S4：根据计算流域Z

步骤S5：计算目标流域Z

步骤S6：根据计算流域Z

步骤S7：建立洪水预报模型，将校正后的QPE序列作为降雨输入代入洪水预报模型，进行洪水预报。

优选的，在步骤S1中，根据流域各边界点所在单元网格的形心点的经纬度确定计算流域Z

O((x

其中，n代表流域边界点的总数量，为正整数；x

优选地，在步骤S2中，具体包括以下子步骤：

步骤S21：根据计算流域Z

步骤S22：选取流域各边界点到计算流域Z

优选地，在步骤S3中，具体包括以下子步骤：

步骤S31：选取初始流域Z

步骤S32：将所有雨量站点按照分布情况分为两组，分别为计算组和验证组；

步骤S33：用泰森多边形法分别计算两组雨量站点不同时段的面平均雨量值，记为P

步骤S34：将两组雨量站点不同时段的面平均雨量值进行比对，生成误差；

步骤S35：判断误差是否小于相对误差或绝对误差，若是，则证明该时段两组雨量站点的面平均雨量值比对结果为合格，并得到初始流域Z

步骤S36：计算不同半径情况下初始流域Z

优选地，在步骤S5中，根据泰森多边形法计算目标流域Z

优选地，在步骤S5中，校正比值a的计算公式如下：

a＝P

其中，a表示校正比值；P

本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本方案首先基于流域自身雨量站点数据，验证确定流域的雨量特征半径，然后根据区域的实测面平均雨量值和区域内QPE格点雨量均值，确定两者的校正比值，进而同倍比放大或缩小计算流域的QPE值，得到校正后的QPE序列，最终作为降雨预报输入代入洪水预报模型，计算流域目标断面的洪水过程。本方案充分考虑了雷达定量降水估测的格点雨量分布区分和实测降雨的总体水量平衡，同时运用气象QPE数值的网格区分度，弥补了布设的雨量站点密度不足而造成的流域降雨分布数据不清晰问题，解决了现有流域尤其是中小河流流域因汇流时间短造成的预见期短的问题，提高了洪水过程的预报精度，延长洪水预见期，若结合分布式单位线模型可实现任意点预报，具有适用范围广、拟合精度高的优点。

附图说明

图1是一种对雷达定量降水估测进行水量平衡处理的方法步骤流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

一种对雷达定量降水估测进行水量平衡处理的方法，包括以下步骤：

步骤S1：基于河流或目标断面的集水面积，记为计算流域Z

步骤S2：计算以计算流域Z

步骤S3：确定初始流域Z

步骤S4：根据计算流域Z

步骤S5：计算目标流域Z

步骤S6：根据计算流域Z

步骤S7：建立洪水预报模型，将校正后的QPE序列作为降雨输入代入洪水预报模型，进行洪水预报。

本方案的一种对雷达定量降水估测进行水量平衡处理的方法，如图1所示，第一步是基于河流或目标断面的集水面积，记为计算流域Z

本方案首先基于流域自身雨量站点数据，验证确定流域的雨量特征半径，然后根据区域的实测面平均雨量值和区域内QPE格点雨量均值，确定两者的校正比值，进而同倍比放大或缩小计算流域的QPE值，得到校正后的QPE序列，最终作为降雨预报输入代入洪水预报模型，计算流域目标断面的洪水过程。本方案充分考虑了雷达定量降水估测的格点雨量分布区分和实测降雨的总体水量平衡，同时运用气象QPE数值的网格区分度，弥补了布设的雨量站点密度不足而造成的流域降雨分布数据不清晰问题，解决了现有流域尤其是中小河流流域因汇流时间短造成的预见期短的问题，提高了洪水过程的预报精度，延长洪水预见期，若结合分布式单位线模型可实现任意点预报，具有适用范围广、拟合精度高的优点。

优选的，在步骤S1中，根据流域各边界点所在单元网格的形心点的经纬度确定计算流域Z

O((x

其中，n代表流域边界点的总数量，为正整数；x

本实施例中，根据流域各边界点所在单元网格的形心点的经纬度为G

优选的，在步骤S2中，具体包括以下子步骤：

步骤S21：根据计算流域Z

步骤S22：选取流域各边界点到计算流域Z

本实施例中，通过选取流域各边界点到计算流域Z

优选的，在步骤S3中，具体包括以下子步骤：

步骤S31：选取初始流域Z

步骤S32：将所有雨量站点按照分布情况分为两组，分别为计算组和验证组；

步骤S33：用泰森多边形法分别计算两组雨量站点不同时段的面平均雨量值，记为P

步骤S34：将两组雨量站点不同时段的面平均雨量值进行比对，生成误差；

步骤S35：判断误差是否小于相对误差或绝对误差，若是，则证明该时段两组雨量站点的面平均雨量值比对结果为合格，并得到初始流域Z

步骤S36：计算不同半径情况下初始流域Z

本实施例中，初始流域Z

进一步说明，雨量特征半径的物理意义在于当任意流域的半径大于雨量特征半径时，流域内实测面平均雨量值与实际发生的降雨值经过分组误差对比，可以认为与实际的面平均雨量值误差小于相对误差或绝对误差，流域内水量整体平衡。

进一步说明，将两组雨量站点不同时段的面平均雨量值进行比对，当误差小于相对误差m或绝对误差n，则证明该时段两组雨量站点的面平均雨量值比对结果为合格，并得到初始流域Z

优选的，在步骤S5中，根据泰森多边形法计算目标流域Z

本实施例中，QPE算法程序是一种现有的算法程序，能够估算雨量均值。通过计算目标流域Z

优选的，在步骤S5中，校正比值a的计算公式如下：

a＝P

其中，a表示校正比值；P

本实施例中，通过计算目标流域Z

此外，在本发明的各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。