(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210975302.5 (22)申请日 2022.08.15 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 刘莉　许月萍　郑超昊　俞昌都　 周鹏　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 万尾甜　韩介梅 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/26(2012.01) G06F 16/2458(2019.01)G06F 16/29(2019.01) (54)发明名称 一种基于下垫面特征和改进新安江模型的 无资料地区场次洪水 预报方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于下垫面特征和 改进 新安江模型的无资料地区场次洪水预报方法， 本 发明方法直接基于流域下垫面特征进行产流计 算， 能够更大程度地重现流域的水文过程， 克服 了参数移植过程中流域特性不一致的问题， 同时 有效地减少了原始新安江模型中涉及的众多产 流参数。 该方法能够解决无资料地区缺乏长期水 文数据难以进行水文模型参数优化的问题， 且该 方法简便， 对水文数据的需求低， 效果显著， 是解 决无资料地区洪水预报的重要手段。 本发明方法 简单有效， 具有较高的实用价值， 在业务预报中 具有较高的应用前 景。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 115358062 A 2022.11.18 CN 115358062 A 1.一种基于下垫面特征和改进新安江模型的无资料地 区场次洪水预报方法， 其特征在 于， 包括如下步骤： 步骤1， 收集和整理研究区域的降水、 下垫面和地理信息数据； 所述下垫面数据包括土 地利用类型栅格数据和土壤 类型栅格数据； 步骤2， 根据地理信 息数据提取流域水系， 综合考虑流域水系和土地利用类型分析并划 定子流域； 步骤3， 根据土壤特性总结归纳土壤类型栅格数据对应的水文土壤组， 综合土地利用类 型和水文土壤组确定中等土壤 湿度条件下每 个子流域的加权径流曲线数； 步骤4， 根据前5天的累积降水量划分土壤的前期湿度状态， 分别计算干旱和湿润土壤 条件下每 个子流域的加权径流曲线数； 步骤5， 根据每 个子流域的加权径流曲线数和降水量计算子流 域的径流深； 步骤6， 将步骤5的径流深计算过程替换原始新安江模型的产流过程得到改进新安江模 型， 对计算得到的径流深进行坡面汇流与河网汇流， 计算得到流 域出口断面的洪水流 量。 2.如权利要求1所述的基于下垫面特征和改进新安江模型的无资料地 区场次洪水预报 方法， 其特征在于， 所述步骤1中所涉及的数据均为中国或国际上其他国家 地区的公开数据 集， 其中降水数据为中 国国家气象局公开分享的中国区域融合数据CLDASv2或ECMWF提供的 全球再分析数据ERA ‑5； 所述土壤类型栅格数据为中 国土壤数据库30米 分辨率227种亚类的 全国数据， 所述土地利用类型栅格数据为欧洲航天局发布的2020年10米分辨率的全球数 据； 地理信息数据为 地理空间数据云的ASTER  GDEM 30M分辨率公开数据。 3.如权利要求1所述的基于下垫面特征和改进新安江模型的无资料地 区场次洪水预报 方法， 其特征在于， 所述步骤1中的降水数据为栅格数据集， 需进一步整理为每个子流域的 面雨量数据； 采用泰 森多边形 方法计算 面雨量， 具体方法为： (1)在ArcGIS软件中输入流域轮廓图、 雨量栅格(P1,P2,…Pi…,PN)， 根据栅格大小将流 域划分为 N个正方形， 其中与该子流 域有面积重 叠的正方 形为S个； (2)计算S个正方形中第i个雨量栅格Pi所在的正方形与子流域的面积重合比例wi,j， 作 为雨量栅格Pi对该子流 域面雨量的贡献值； (3)该子流 域面雨量的计算公式为： 4.如权利要求1所述的基于下垫面特征和改进新安江模型的无资料地 区场次洪水预报 方法， 其特征在于， 所述步骤2中， 子流域划分方法基于ArcGIS完成， 综合考虑土地利用类型 和河网分布， 需尽可能保证同一子流 域内土地利用类型相同。 5.如权利要求1所述的基于下垫面特征和改进新安江模型的无资料地 区场次洪水预报 方法， 其特征在于， 所述步骤3中， 根据土壤特性将土壤类型栅格数据总 结归纳其对应的水 文土壤组， 总结归纳的依据是土壤的质地和下渗率， 划分后的水文土壤组包括A(透水)、 B (较透水)、 C(较不透水)、 D(不透水)四组； 中等土壤湿度条件下每个子流域的加权径流曲线数CN2是在栅格径流曲线数cn2的基 础上利用Arc GIS的栅格计算器确定的， 栅格径流曲线 数的分辨率与土地利用类型栅格数据 一致。 6.如权利要求1所述的基于下垫面特征和改进新安江模型的无资料地 区场次洪水预报权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115358062 A 2方法， 其特征在于， 所述步骤4中， 土壤的前期湿度状态分为干燥AMC Ⅰ、 中等湿润AMC Ⅱ和湿 润AMCⅢ三类状态， 具体的划分的依据如下表： 表1土壤湿润状态等级划分表 7.如权利要求6所述的基于下垫面特征和改进新安江模型的无资料地 区场次洪水预报 方法， 其特征在于， 所述步骤4中， 干旱和湿润土壤条件下每个子流域的加权径 流曲线数CN1 和CN3的计算方法为， 在栅格径流曲线数的基础上利用ArcGIS 的栅格计算器计算得到； 其 中， 干旱和湿润土壤条件下的栅格径流曲线数cn1和cn3的计算公式为： cn1＝cn2/(2.3 34‑0.01334cn2) cn3＝cn2/(0.40 36+0.0059cn2) 其中， cn2为中等湿度土壤条件下的栅格径流曲线数。 8.如权利要求7所述的基于下垫面特征和改进新安江模型的无资料地 区场次洪水预报 方法， 其特征在于， 所述步骤5中， 子流域的径流深R(T)是T时刻的累计径流深RC(T)与上一 时刻的累计径流深RC(T‑1)的差值： R(T)＝RC(T)‑RC(T‑1)； 累计径流深RC(T)基于累积降雨 量TP(T)和潜在最大滞留量S计算得到： 其中， S为径流开始前的潜在最大滞留量S(mm)， CNI中的I取值为1、 2或3； λ 是初损率， 取值范围0～0.3 。 9.如权利要求8所述的基于下垫面特征和改进新安江模型的无资料地 区场次洪水预报 方法， 其特征在于， 所述步骤6中， 对得到的径流深进行坡面汇流， T时刻坡面汇流的流量QT (T)的计算方法为线性水库法， 计算公式为： QT(T)＝CI ×QT(T‑1)+(1‑CI)×R(T)×U 其中， CI为改进新安江模型的壤中流退水系数， QT(T ‑1)为T‑1时刻的坡面汇流的流量； R(T)为T时刻的径流深； U为单位 转换系数， 计算公式为U＝A/(3.6 *24)， A为子流 域面积。 10.如权利要求9所述的基于下垫面特征和改进新安江模型的无资料地区场次洪水预 报方法， 其特征在于， 所述步骤6中， 利用滞后 演算法对坡面汇 流后的流量QT(T)进行河网汇 流， T时刻河网汇流后的流 量Q(T)的计算公式为： Q(T)＝CS ×Q(T‑1)+(1‑CS)×QT(T‑L) 其中， Q(T ‑1)为T‑1时刻河网汇流后的流量； QT(T ‑L)为T‑L时刻坡面汇流后的流量； 参 数CS和L分别表示河网消退系数和河网汇流迟滞时间； CS的计算公式为： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115358062 A 3