(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 202211120223.2 (22)申请日 2022.09.15 (71)申请人 长江水利委员会水文局 地址 430010 湖北省武汉市江岸区解 放大 道1863号 (72)发明人 张明波　熊丰　戴明龙　徐长江　 李妍清　陈玺　赵烨　汪青静　 胡辰　刘冬英　黄燕　邵骏　 张冬冬　董亚辰　张泽　魏林云　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 专利代理师 肖明洲 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/16(2006.01)G06F 17/10(2006.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 考虑多场次洪水形态的洪水过程线设计方 法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种考虑多场次洪水形态的 洪水过程线设计方法及系统， 首先收集研究区域 水文站的日径 流资料并进行年最大采样， 推求研 究站特定重现期的设计洪水， 得到年最大洪水过 程矩阵Q并进行奇异值分解， 得到洪水形态范式 集U和范式系数集Φ； 计算各年份洪水过程与第 一主要范式系数的形态偏离率， 并根据形态偏离 率最小原则选择典型洪水过程年， 由此确定设计 洪水过程线的洪峰位置和洪水形态趋势； 选取对 年最大洪水形态贡献率超 过阈值K的主要形态范 式进行重构； 最后将过程线重构结果按照设计洪 水值同倍比缩放得到研究区的设计洪水过程线。 本发明考虑不同年份的洪水形状， 克服传统方法 主观选择典型年的缺陷， 为设计洪水过程线的计 算提供了新思路。 权利要求书3页 说明书5页 附图3页 CN 115510631 A 2022.12.23 CN 115510631 A 1.一种考虑多场次洪水 形态的洪水 过程线设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 收集研究区域水文站的日径流资料进行年最大采样， 推求所述研究站点特定重 现期的设计洪水值， 并得到年 最大洪水 过程矩阵Q； 式中， k表示年份， d表示天数， m为采样数据的总年数， n为年最大洪水过程的总天数； q (k,d)表示减去年均值后的d时刻的流量大小； v(k,d)表示k年d时刻的流量大小， 表示 第k年年最大洪水 过程的平均流 量； 步骤2： 对所述水文站的年 最大洪水 过程矩阵Q进行奇异值分解： Q＝UΣΦT； 式中， U为年最大洪水过程线的形态范式矩阵， Σ为范式形态贡献值对角阵， Φ为形态 范式对应的系数矩阵； λ＝diag(Σ)， λ1≥λ2≥...≥λn≥0； λ为各范式形态贡献值； 第i个范 式的形态贡献率 为： 范式的形态贡献率Ei表示该范式对研究站点洪水形态的影响程度大小， 主要形态范式 为形态贡献率大于预设值的范式； 第一主 要形态范式为贡献率 最大的形态范式； 步骤3： 计算各个年份的洪水过程与第一主要范式系数的形态偏离率， 并根据形态偏离 率最小的原则选择与第一主要 形态范式的范式系数形态最相似的洪水过程， 由此确定 设计 洪水过程线的洪峰位置和洪水 形态变化趋势； 第k个年份的偏离率Rk的计算公式如下： 式中b(d)为第一主 要范式的系数， 为第一主 要范式的系数均值； 步骤4： 从步骤2得到的形态范式中选取对年最大洪水贡献率超过阈值K的主要形态范 式按照步骤3确定的洪水 过程进行 过程线重构， 推求公式为： 式中θi(k)为第i个主要形态范式值， Q'(k,d)为重构后的洪水过程集、 r表示主要范式个 数； 步骤5： 将步骤4得到的过程线重构结果按照步骤1的设计洪水值进行同倍比缩放得到 研究区的设计洪水 过程线。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115510631 A 22.根据权利要求1所述的考虑多场次洪水形态的洪水过程线设计方法， 其特征在于： 步 骤1中， 采用P ‑III分布、 广义帕累 托分布或对数正态分布推求所述水文站特定重现期的设 计洪水值。 3.根据权利要求1所述的考虑多场次洪水形态的洪水过程线设计方法， 其特征在于： 步 骤1中， 采用年 最大法进行洪水采样， 或根据实际资料长短采取超定量采样方法。 4.根据权利要求1所述的考虑多场次洪水形态的洪水过程线设计方法， 其特征在于： 步 骤1中， 洪水集Q由历 史多年洪水过程构成； 采用Mann ‑Kendall法对Q进行假设检验， 若洪水 资料序列存在明显变异点， 则需要考虑变化环境影响的实际需要， 根据实际需求选择采样 序列为长期实测序列或产生变异后的实测序列。 5.根据权利要求1 ‑4任意一项所述的考虑多场 次洪水形态的洪水过程线设计方法， 其 特征在于： 步骤4中， 阈值K 大于等于 60％。 6.一种考虑多场次洪水 形态的洪水 过程线设计系统， 其特 征在于， 包括以下模块： 资料收集模块， 用于收集研究区域水文站 的日径流资料进行年最大采样， 推求所述研 究站点特定 重现期的设计洪水值， 并得到年 最大洪水 过程矩阵Q； 式中， k表示年份， d表示天数， m为采样数据的总年数， n为年最大洪水过程的总天数； q (k,d)表示减去年均值后的d时刻的流量大小； v(k,d)表示k年 d时刻的流量大小， 表示 第k年年最大洪水 过程的平均流 量； 径流分解模块， 用于对所述水文站的年 最大洪水 过程矩阵Q进行奇异值分解： Q＝UΣΦT； 式中， U为年最大洪水过程线的形态范式矩阵， Σ为范式形态贡献值对角阵， Φ为形态 范式对应的系数矩阵； λ＝diag(Σ)， λ1≥λ2≥...≥λn≥0； λ为各范式形态贡献值； 第i个范 式的形态贡献率 为： 范式的形态贡献率Ei表示该范式对研究站点洪水形态的影响程度大小， 主要形态范式 为形态贡献率大于预设值的范式； 第一主 要形态范式为贡献率 最大的形态范式； 偏离率计算模块， 用于计算各个年份的洪水过程与第一主要范式系数的形态偏离率， 并根据形态偏离率最小的原则选择与第一主要形态范式的范式系数形态最相似的洪水过 程， 由此确定设计洪水 过程线的洪峰位置和洪水 形态变化趋势； 第k个年份的偏离率Rk的计算公式如下： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115510631 A 3