CN109754025A - 一种结合水文模拟和连续遥感影像的无资料小水库参数识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种结合水文模拟和连续遥感影像的无资料小水库参数识别方法，包括以下步骤：步骤1、确定无资料小水库库区及上游流域范围；步骤2、确定水库泄流参数及泄流曲线；步骤3、验证水库泄流参数及泄流曲线；步骤4、识别水库运行模式。本发明提出的无资料小水库参数识别方法，不仅识别了水库库区范围和堰顶高程，而且给出了水库泄流参数及泄流曲线的确定和验证方法，进而识别了水库运行模式，为无资料地区小水库泄洪和小流域防洪提供了技术支撑。

Description

一种结合水文模拟和连续遥感影像的无资料小水库参数识别 方法

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，具体为一种结合水文模拟和连续遥感影像的无资料小水库参数识别方法，主要用于无资料地区小水库泄洪预报、水利工程影响下小流域洪水预报、小水库洪水风险评估及预警等工作。

背景技术

新中国成立以来，我国水利工程建设飞速发展，为我国防洪、供水、灌溉、发电、航运等提供了保障。目前，我国已建成中小型水闸9685座，小型水库93850座，山洪灾害防治区内威胁村落防洪安全的塘堰坝工程39685 座。小水库、山塘等小型水利工程(此处统称小水库)分布相对分散，大多位于偏僻地区的河流中上游，河道坡降大，水库有效利用库容较小，可拦蓄部分山洪，具有削减洪峰、滞蓄洪水的作用，但在暴雨等极端天气下，水位易于暴涨暴落，洪水调蓄能力差，容易出现渗漏、滑坡、水流漫坝等险情。然而，数量众多的小水库大多建库较早、普遍缺少基本的水库特征参数和监测资料，小水库的修建影响了自然流域的水循环过程，增加了无资料小流域防洪减灾的难度，为水库安全运行和下游防洪安全带来了极大的威胁。

无资料小水库特性分析和参数识别是进行水库洪水预报和防洪决策的重要依据。在基于遥感影像的水库参数研究中，已有方法大多通过获取水库遥感影像数据，提取水库水面面积，并基于水库实测水位、蓄水量过程，建立水库水位面积和水位库容特征曲线。一方面，在确定水库库区范围时，并未考虑降雨因素的影响，而是直接选取库区淹没范围最大的遥感影像数据，存在工作量大、受数据精度影响较大和主观性强等问题；另一方面，已有方法普遍用于有监测资料的水库，无法用于无资料小水库的特征曲线和泄流曲线的确定。通过引入降雨因素，可快速、高效、准确、客观地确定水库库区范围和堰顶高程，为无资料小水库参数的识别、量化提供可靠的基础数据支撑。

在基于水文模型的水库预报研究中，已有方法大致分为水库调洪演算法、虚拟水库法等，前者主要通过构建水文模型预报水库入库流量，并结合水库特征曲线和泄流曲线进行调洪演算，进行有资料水库的洪水预报；后者通过详细调查流域内的水利工程，将其概化为单一虚拟水库，进而修正水文模型产流参数，进行水库洪水预报，该方法基于“黑箱子”理论，不关注具体水库的特性，仅关注流域出口的径流过程，且水库所在流域有长序列径流监测过程，可用于修正模型产流参数。

若要开展无资料小水库的泄洪预报，目前唯一可行的方法就是现场测量该水库的特征水位和特征曲线，并通过建设水库配套监测站点，通过长期连续监测的水位流量过程，确定水库泄流参数和泄流曲线等。该方法不仅费时费力，而且需要至少5年的时间(包括丰、平、枯水年)才能积累足量的监测资料，以保证水库泄洪预报的精度。因此，目前尚未有简便可行的方法可用于无资料小水库的参数识别，进而进行无资料小水库泄洪预报和无资料流域洪水预报。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结合水文模拟和连续遥感影像的无资料小水库参数识别方法，该方法结合水文模拟技术和连续遥感影像数据，可快速、准确地识别无资料小水库的库区范围、特征水位、泄流参数、泄流曲线以及水库运行模式，为水利工程影响下无资料小流域防洪决策提供帮助。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种结合水文模拟和连续遥感影像的无资料小水库参数识别方法，所述无资料小水库为库容小于100万m³、采用无闸门控制的泄洪建筑物，且无水库特征水位、水位库容曲线、水库泄流曲线、水库入流和泄流过程资料，包括以下步骤：

步骤1)确定无资料小水库库区范围及堰顶高程：根据水库上游流域雨量站历史降雨序列和相应时间范围的水库连续遥感影像确定水库库区范围，分析水库建成年份或以后的高精度DEM数据确定水库水位面积曲线和水位库容曲线，结合水库水面面积变化率识别水库堰顶高程；

步骤2)确定水库泄流参数及泄流曲线：构建水库上游流域水文模型，采用参数区域化技术确定模型参数并得到各场次的水库入流过程，自场次降雨开始时刻，根据水库库区连续遥感影像和水库水位面积曲线、水位库容曲线确定实时水库水位、水面面积和库容，构建水库泄流曲线方程，基于最小二乘法优化技术求解水库泄流参数估算方程，确定场次洪水的泄流参数；

步骤3)验证水库泄流参数及泄流曲线：划分水库上游流域场次降雨数据用于水库泄流参数和泄流曲线的K折交叉验证，由K-1个训练样本数据按照步骤2)的方法确定水库泄流参数和相应的泄流曲线方程，由剩余1个验证样本数据按照水库泄洪演算方程组进行泄洪演算，得到水库出流过程，重复取K次样本数据进行训练和验证，结合水库下游10km以内的河道连续遥感影像数据检验水库泄流参数、泄流曲线及出流过程的合理性，以K次泄流参数中合理的泄流参数的均值作为该水库的最终泄流参数，进而确定水库泄流曲线；

步骤4)识别水库运行模式：统计步骤3)K折交叉验证中水库出流计算的不合格率，分析水库出流计算不合格的原因，确定水库采用闸门控制泄洪或采用泄洪堰进行泄洪。

进一步的，步骤1)中确定无资料库区范围及堰顶高程的具体过程为：

1-1、以水库所在流域的分水岭划定水库上游流域范围；

1-2、收集水库上游流域范围内及周边10km内的雨量站历史降雨序列，挑选年最大3日、年最大5日降雨的发生时段，选取相应时段范围的水库所在流域连续遥感影像；根据水库所在流域连续遥感影像判断水库水面面积的变化趋势，识别水库水面面积最大的时刻，将该时刻水面面积所覆盖区域作为水库库区范围；

1-3、识别降雨停止后水库水面面积基本保持不变的时刻，该时刻的水面面积即为堰顶高程(正常蓄水位)对应的水面面积，所述水库水面面积基本保持不变的时刻即2小时内水库水面面积变化率小于1％的时刻；

1-4、根据水库水位面积曲线和水库水位库容曲线，确定水库堰顶高程(正常蓄水位)和正常库容；

步骤1-4中水库水位面积曲线的确定：采用水库建成年份或以后的高精度DEM数据进行分析，根据水库库区范围内的高精度DEM网格所包围的面积确定各高程下的水库水面面积；由库区范围内的各高程值和相应的水库水面面积得到水库水位面积曲线。

步骤1-4中水库水位库容曲线的确定：采用水库建成年份或以后的高精度DEM数据进行分析，根据水库库区范围内的高精度DEM网格高程和相应的水库水面面积，确定各高程下的水库库容；由库区范围内的各高程值和相应的水库库容得到水库水位库容曲线。

进一步的，步骤2)中确定无资料小水库泄流参数及泄流曲线的具体过程为：

2-1、水库上游流域水文模型的构建及水库入流过程的获得：以水库库区为流域出口，构建水库上游流域水文模型；采用参数区域化技术移用已有资料的相似流域的水文模型参数；由水库上游流域范围内的所有场次降雨过程，驱动该流域水文模型模拟水库上游流域的产汇流过程，得到各场次的水库入流过程Q_t；

2-2、实时水库水位、水面面积和库容确定：自场次降雨开始时刻，每隔1h获取库区范围的遥感影像数据，得到各场次t时刻的水库水面面积A_t，根据水库水位面积曲线和水库水位库容曲线，确定各时刻的水库水位Z_t和相应的库容V_t；

2-3、构建水库泄流曲线方程：水库水位超过堰顶高程Z_w或水库库容超过正常库容V_w后，水库开始泄流，水库泄流方程为式(1)：

式中：q为水库泄流量；V为水库蓄水量；Z为水库水位；Z_w为水库堰顶高程；V_w为水库正常库容；a、b和c为水库泄流参数。

且基于水库水量平衡方程和水库泄流曲线方程，进行水库泄洪演算，其中，水库泄洪演算方程组为式(2)：

式中：Q_t和Q_t+1分别为第t和t+1时刻的水库入流量；q_t和q_t+1分别为第 t和t+1时刻的水库泄流量；P、E和K分别为水库库区范围降水量、蒸发量和渗漏量；A_t和A_t+1分别为第t和t+1时刻的水库水面面积；V_t和V_t+1分别为第t和t+1时刻的水库蓄水量；△t为时间步长，取1h；

2-4、构建泄流参数估算方程，水库泄流参数估算方程为式(3)：

式中：

式中：Q_ti和Q_ti+1分别为第t_i和t_i+1时刻的水库入流量；q_ti和q_ti+1分别为第t_i和t_i+1时刻的水库泄流量；P_ti、E_ti和K_ti分别为第t_i时刻的水库库区范围降水量、蒸发量和渗漏量；A_ti和A_ti+1分别为第t_i和t_i+1时刻的水库水面面积；V_ti和V_ti+1分别为第t_i和t_i+1时刻的水库蓄水量；△t为时间步长，取1h； t_i为水库泄流时刻，t₁≤t_i≤t_n；t₁和t_n分别为水库泄流开始和终止时刻；V_t1和V_tn分别为水库开始和停止泄流时的库容；A_t1和A_tn分别为水库开始和停止泄流时的水面面积；

2-5、按照最小二乘法优化技术，以拟合数据与实测数据的误差平方和最小为目标函数，得到场次洪水的泄流参数其计算方程为式(4)：

其中

进一步的，步骤3)中的验证水库泄流参数及泄流曲线具体步骤为：

3-1、水库上游流域场次降雨数据的划分：将该流域相关雨量站的长序列降雨过程进行排序，从年最大1h降雨量开始，由大到小挑选至少10场次降雨过程；将所有场次降雨过程分为K个子样本，用于水库泄流参数的K折交叉验证，保证每个子样本要且仅要验证一次；

3-2、水库泄流参数及泄流曲线的K折交叉验证：将K-1个降雨子样本所对应的水库入流量、水面面积、库容、降雨、蒸发和下渗过程作为训练数据，按照水库泄流参数及泄流曲线的确定方法，得到该K-1个子样本所对应的泄流参数和相应的泄流曲线方程；其次，将剩余 1个降雨子样本所对应的水库入流量、水面面积、库容、降雨、蒸发和下渗过程作为验证数据，采用泄流参数所对应的泄流曲线方程，按照水库泄洪演算方程组进行泄洪演算，得到水库出流过程q_t；重复取K次子样本数据进行训练和验证，得到K组泄流参数 K组泄流曲线和K组水库出流序列组；

3-3、检验水库泄流参数、泄流曲线及出流过程的合理性：首先，判断 q_t是否存在负值的情况，若q_t<0，说明水库出流计算不合理，该组泄流参数、泄流曲线取值不合理；其次，结合水库下游10km以内的河道连续遥感影像数据，判断下游河道水情变化情况，若下游河道出现流量增加或漫滩的情势，说明水库应存在下泄，即q_t>0，若下游河道水情变化情况与计算的q_t不一致，说明水库出流计算不合理，该组泄流参数、泄流曲线取值不合理；若未出现上述两种情况，说明水库出流计算合理，该组泄流参数、泄流曲线取值合理，可用于水库泄洪计算，以K次泄流参数中合理的泄流参数的均值作为该水库的最终泄流参数，进而，确定水库泄流曲线。

进一步的，步骤4)识别水库运行模式具体操作为：

统计K折交叉验证中水库出流计算不合理的次数，以水库出流计算不合理的次数与K的比值作为不合格率η，且η＝η₁+η₂，其中，η₁为计算的q_t为负值所导致的不合格率，η₂为由于下游河道水情变化情况与计算的q_t不一致所导致的不合格率；

若η₁≥30％，说明根据收集的场次降雨数据所计算得到的泄流参数不合理，需要增加场次降雨数据量，重新分析计算泄流参数；

若η₂≥30％，说明该水库并不属于泄洪无控制型水库，应为采用有闸门控制的水库，需考虑闸门启闭规则，该方法不适用于该水库泄洪演算；

若η₁<30％且η₂<30％，说明该水库为采用泄洪堰进行泄洪的水库，且计算的泄流参数取值合理，可用于该水库泄洪演算。

本发明的有益效果：

(1)本发明引入水文模拟技术和连续遥感影像数据，快速、高效、准确地确定无资料小水库的库区范围，进而提出无资料小水库泄流参数、泄流曲线的确定方法，满足了无资料小水库泄洪预报的需求。

(2)本发明采用K折交叉验证法结合水库下游河道连续遥感影像数据，提出无资料小水库泄流参数、泄流曲线的验证方法，该方法简便、合理、客观，提高了无资料小水库参数识别结果的精度。

(3)本发明提出无资料小水库出流计算的合理性分析方法，在此基础上，提出水库运行模式的识别方法，该方法客观合理、实用性强，方便推广应用，也进一步保证了无资料小水库参数识别结果的合理性。

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1：本发明结合水文模拟和连续遥感影像的无资料小水库参数识别方法流程图；

图2：本发明确定无资料小水库泄流参数及泄流曲线的流程示意图；

图3：本发明采用K折交叉验证法结合水库下游河道连续遥感影像的水库泄流参数验证和水库运行模式识别流程示意图。

具体实施方式

本发明提出了一种无资料小水库参数识别方法，不仅识别了水库库区范围和堰顶高程，而且给出了水库泄流参数及泄流曲线的确定和验证方法，进而识别了水库运行模式，为无资料地区小水库泄洪和小流域防洪提供了技术支撑。

下面结合图1、图2和图3，对本发明做进一步说明：

步骤1)，确定无资料小水库库区范围及堰顶高程，其中，无资料小水库库容不超过100万m³，水库采用无闸门控制的泄洪建筑物，泄洪堰高程即为水库正常蓄水位；无资料指无水库特征水位、水位库容曲线、水库泄流曲线、水库入流和泄流过程资料；

1-1、首先，以水库所在流域的分水岭划定水库上游流域范围；

1-2、其次，收集水库上游流域范围内及周边10km内的雨量站历史降雨序列，挑选年最大3日、年最大5日降雨的发生时段，选取相应时段范围的水库库区连续遥感影像，根据水库所在流域连续遥感影像判断水库水面面积的变化趋势，识别水库水面面积最大的时刻，将该时刻水面面积所覆盖区域作为水库库区范围；

1-3、识别降雨停止后水库水面面积基本保持不变(即2小时内水库水面面积变化率小于1％)的时刻，该时刻的水面面积即为堰顶高程(正常蓄水位)对应的水面面积；

1-4、最后，采用水库建成年份或以后的高精度DEM数据进行分析，库底高程为库区范围内的DEM最小值，根据水库水位面积曲线和水库水位库容曲线，确定水库堰顶高程(正常蓄水位)和正常库容。

确定水库水位面积曲线及水位库容曲线，具体实现如下：

水库水位面积曲线的确定，首先，各高程Z_j相应的水库水面面积A_j由库区范围内小于等于该高程值的网格数n_j及网格面积A确定，其计算公式为：其次，由库区范围内的各高程值和相应的水库水面面积得到水库水位面积曲线；

水库水位库容曲线的确定，首先，各高程Z_j相应的水库库容V_j由库区范围内各高程值与库底高程Z₀的差值，以及相应的水面面积确定，其计算公式为：V_j＝A_j(Z_j-Z₀)；其次，由库区范围内的各高程值和相应的水库库容得到水库水位库容曲线。

步骤2)，确定水库泄流参数及泄流曲线，如图2所示，具体实现如下：

水库上游流域场次降雨数据的划分，将该流域相关雨量站的长序列降雨过程进行排序，从年最大1h降雨量开始，由大到小挑选至少10场次降雨过程；

2-1、水库上游流域水文模型的构建及水库入流过程的获得，首先，以水库库区为流域出口，构建水库上游流域水文模型；其次，基于相似性原理，按照属性相似法、距离相似法及回归分析法等参数区域化技术，由相似流域已率定好的参数得到该流域的水文模型参数；最后，由水库上游流域范围内的所有场次降雨过程，驱动该流域水文模型模拟水库上游流域的产汇流过程，得到各场次的水库入流过程Q_t；

2-2、实时水库水位、水面面积和库容确定，首先，自各场次降雨开始时刻(t＝0)，每隔1h获取库区范围的遥感影像数据，得到各场次t时刻的水库水面面积A_t；其次，根据水库水位面积曲线和水库库容曲线，确定各时刻的水库水位Z_t和相应的库容V_t；

2-3、无资料小水库泄洪演算方程组的构建，首先，建立水库泄流曲线方程，水库水位超过堰顶高程Z_w或水库库容超过正常库容V_w后，水库开始泄流，水库泄流方程为：

其次，基于水库水量平衡方程和水库泄流曲线方程，进行水库泄洪演算。其中，水库泄洪演算方程组为：

式中：Q_t和Q_t+1分别为第t和t+1时刻的水库入流量；q_t和q_t+1分别为第 t和t+1时刻的水库泄流量；P、E和K分别为水库库区范围降水量、蒸发量和渗漏量；A_t和A_t+1分别为第t和t+1时刻的水库水面面积；V_t和V_t+1分别为第t和t+1时刻的水库蓄水量；△t为时间步长，取1h；

2-4、泄流参数和和泄流曲线的确定，首先，构建泄流参数估算方程：

式中：

式中：Q_ti和Q_ti+1分别为第t_i和t_i+1时刻的水库入流量；q_ti和q_ti+1分别为第t_i和t_i+1时刻的水库泄流量；P_ti、E_ti和K_ti分别为第t_i时刻的水库库区范围降水量、蒸发量和渗漏量；A_ti和A_ti+1分别为第t_i和t_i+1时刻的水库水面面积；V_ti和V_ti+1分别为第t_i和t_i+1时刻的水库蓄水量；△t为时间步长，取1h； t_i为水库泄流时刻，t₁≤t_i≤t_n；t₁和t_n分别为水库泄流开始和终止时刻；V_t1和V_tn分别为水库开始和停止泄流时的库容；A_t1和A_tn分别为水库开始和停止泄流时的水面面积；

2-5、按照最小二乘法优化技术，以拟合数据与实测数据的误差平方和最小为目标函数，得到场次洪水的泄流参数其计算方程为：

最后，基于确定的泄流参数，得到水库泄流曲线，其表达式为：

步骤3)水库泄流参数、泄流曲线的验证，如图3所示，具体如下：

步骤3-1，水库上游流域场次降雨数据的划分，首先，将该流域相关雨量站的长序列降雨过程进行排序，从年最大1h降雨量开始，由大到小挑选至少10场次降雨过程；其次，将所有场次降雨过程分为K个子样本，用于水库泄流参数的K折交叉验证，其中，每次采用K-1个子样本(训练数据，该子样本包括至少K-1场次降雨过程)计算水库泄流参数，剩余1个单独的子样本(验证数据，该子样本包括至少1场次降雨过程)验证泄流参数的精度，交叉验证需重复K次，每个子样本要且仅要验证一次；

步骤3-2，泄流参数及泄流曲线的K折交叉验证，首先，将K-1个降雨子样本所对应的水库入流量、水面面积、库容、降雨、蒸发和下渗过程作为训练数据，按照水库泄流参数及泄流曲线的确定方法，得到该K-1个子样本所对应的泄流参数，将K-1个子样本中所求得的各场次的泄流参数取平均，得到该子样本所对应的泄流参数该子样本对应的泄流曲线方程为式(5)；其次，将剩余1个降雨子样本所对应的水库入流量、水面面积、库容、降雨、蒸发和下渗过程作为验证数据，将验证数据按照水库泄洪演算方程组进行泄洪演算，得到水库出流过程，其中，水库泄流曲线采用上文中确定的泄流参数水库出流过程计算方程为:

其中，水库库容不超过正常库容时，q_t＝0，水库库容大于正常库容时，最后，重复取K次子样本数据进行训练和验证，得到K组泄流参数K组泄流曲线和K组水库出流序列组；

步骤3-3，检验泄流参数、泄流曲线及水库出流过程的合理性，首先，判断K组水库出流序列组中q_t是否存在负值的情况，若q_t<0，说明该组水库出流计算不合理，该组泄流参数、泄流曲线取值不合理；其次，结合水库下游10km以内的河道连续遥感影像数据，判断下游河道水情变化情况，若下游河道出现流量增加或漫滩的情势，说明水库应存在下泄，即q_t>0，若下游河道水情变化情况与计算的q_t不一致，说明该组水库出流计算不合理，该组泄流参数、泄流曲线取值不合理；最后，若未出现上述两种情况，说明水库出流计算合理，该组泄流参数、泄流曲线取值合理，可用于水库泄洪计算，统计K折交叉验证中泄流参数的分布，以K次泄流参数中合理的泄流参数的均值作为该水库的最终泄流参数，即：

其中，m为泄流参数取值合理的次数(m≤K)

进而，确定水库泄流曲线，即：

步骤4水库运行模式的识别，如图3所示，具体如下：

首先，统计K折交叉验证中水库出流计算不合理的次数，以水库出流计算不合理的次数与K的比值作为不合格率η，且η＝η₁+η₂，其中，η₁为计算的q_t为负值所导致的不合格率，η₂为由于下游河道水情变化情况与计算的q_t不一致所导致的不合格率；

若η₁≥30％，说明根据收集的场次降雨数据所计算得到的泄流参数不合理，需要增加场次降雨数据量，重新分析计算泄流参数和泄流曲线；

若η₂≥30％，说明该水库并不属于泄洪无控制型水库，应为采用有闸门控制的水库，需考虑闸门启闭规则，该方法不适用于该水库泄洪演算；

若η₁<30％且η₂<30％，说明该水库为采用泄洪堰进行泄洪的水库，且计算的泄流参数取值合理，可用于该水库泄洪演算。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种结合水文模拟和连续遥感影像的无资料小水库参数识别方法，所述无资料小水库为库容小于100万m³、采用无闸门控制的泄洪建筑物，且无水库特征水位、水位库容曲线、水库泄流曲线、水库入流和泄流过程资料，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1)确定无资料小水库库区范围及堰顶高程：根据水库上游流域雨量站历史降雨序列和相应时间范围的水库连续遥感影像确定水库库区范围，分析水库建成年份或以后的DEM数据确定水库水位面积曲线和水位库容曲线，结合水库水面面积变化率识别水库堰顶高程；

步骤2)确定水库泄流参数及泄流曲线：构建水库上游流域水文模型，采用参数区域化技术确定模型参数并得到各场次的水库入流过程，自场次降雨开始时刻，根据水库库区连续遥感影像和水库水位面积曲线、水位库容曲线确定实时水库水位、水面面积和库容，构建水库泄流曲线方程，基于最小二乘法优化技术求解水库泄流参数估算方程，确定场次洪水的泄流参数；

步骤3)验证水库泄流参数及泄流曲线：划分水库上游流域场次降雨数据用于水库泄流参数和泄流曲线的K折交叉验证，由K-1个训练样本数据按照步骤2)的方法确定水库泄流参数和相应的泄流曲线方程，由剩余1个验证样本数据按照水库泄洪演算方程组进行泄洪演算，得到水库出流过程，重复取K次样本数据进行训练和验证，结合水库下游10km以内的河道连续遥感影像数据检验水库泄流参数、泄流曲线及出流过程的合理性，以K次泄流参数中合理的泄流参数的均值作为该水库的最终泄流参数，进而确定水库泄流曲线；

步骤4)识别水库运行模式：统计步骤3)K折交叉验证中水库出流计算的不合格率，分析水库出流计算不合格的原因，确定水库采用闸门控制泄洪或采用泄洪堰进行泄洪。

2.根据权利要求1所述一种结合水文模拟和连续遥感影像的无资料小水库参数识别方法，其特征在于：步骤1)中确定无资料水库库区范围及堰顶高程的具体过程为：

1-1、以水库所在流域的分水岭划定水库上游流域范围；

1-2、收集水库上游流域范围内及周边10km内的雨量站历史降雨序列，挑选年最大3日、年最大5日降雨的发生时段，选取相应时段范围的水库所在流域连续遥感影像；根据水库所在流域连续遥感影像判断水库水面面积的变化趋势，识别水库水面面积最大的时刻，将该时刻水面面积所覆盖区域作为水库库区范围；

1-3、识别降雨停止后水库水面面积基本保持不变的时刻，该时刻的水面面积即为堰顶高程对应的水面面积，所述水库水面面积基本保持不变的时刻即2小时内水库水面面积变化率小于1％的时刻；

1-4、根据水库水位面积曲线和水库水位库容曲线，确定水库堰顶高程和正常库容。

3.根据权利要求2所述一种结合水文模拟和连续遥感影像的无资料小水库参数识别方法，其特征在于：

1-4中水库水位面积曲线的确定：采用水库建成年份或以后的高精度DEM数据进行分析，根据水库库区范围内的高精度DEM网格所包围的面积确定各高程下的水库水面面积；由库区范围内的各高程值和相应的水库水面面积得到水库水位面积曲线；

1-4中水库水位库容曲线的确定：采用水库建成年份或以后的高精度DEM数据进行分析，根据水库库区范围内的高精度DEM网格高程和相应的水库水面面积，确定各高程下的水库库容；由库区范围内的各高程值和相应的水库库容得到水库水位库容曲线。

4.根据权利要求1所述一种结合水文模拟和连续遥感影像的无资料小水库参数识别方法，其特征在于：步骤2)中确定无资料小水库泄流参数及泄流曲线的具体过程为：

2-1、水库上游流域水文模型的构建及水库入流过程的获得：以水库库区为流域出口，构建水库上游流域水文模型；采用参数区域化技术移用已有资料的相似流域的水文模型参数；由水库上游流域范围内的所有场次降雨过程，驱动该流域水文模型模拟水库上游流域的产汇流过程，得到各场次的水库入流过程Q_t；

2-2、实时水库水位、水面面积和库容确定：自场次降雨开始时刻，每隔1h获取库区范围的遥感影像数据，得到各场次t时刻的水库水面面积A_t，根据水库水位面积曲线和水库水位库容曲线，确定各时刻的水库水位Z_t和相应的库容V_t；

2-3、构建水库泄流曲线方程：水库水位超过堰顶高程Z_w或水库库容超过正常库容V_w后，水库开始泄流，水库泄流方程为式(1)：

式中：q为水库泄流量；V为水库蓄水量；Z为水库水位；Z_w为水库堰顶高程；V_w为水库正常库容；a、b和c为水库泄流参数；

且基于水库水量平衡方程和水库泄流曲线方程，进行水库泄洪演算，其中，水库泄洪演算方程组为式(2)：

式中：Q_t和Q_t+1分别为第t和t+1时刻的水库入流量；q_t和q_t+1分别为第t和t+1时刻的水库泄流量；P、E和K分别为水库库区范围降水量、蒸发量和渗漏量；A_t和A_t+1分别为第t和t+1时刻的水库水面面积；V_t和V_t+1分别为第t和t+1时刻的水库蓄水量；△t为时间步长，取1h；

2-4、构建泄流参数估算方程，水库泄流参数估算方程为式(3)：

式中：

式中：Q_ti和Q_ti+1分别为第t_i和t_i+1时刻的水库入流量；q_ti和q_ti+1分别为第t_i和t_i+1时刻的水库泄流量；P_ti、E_ti和K_ti分别为第t_i时刻的水库库区范围降水量、蒸发量和渗漏量；A_ti和A_ti+1分别为第t_i和t_i+1时刻的水库水面面积；V_ti和V_ti+1分别为第t_i和t_i+1时刻的水库蓄水量；△t为时间步长，取1h；t_i为水库泄流时刻，t₁≤t_i≤t_n；t₁和t_n分别为水库泄流开始和终止时刻；V_t1和V_tn分别为水库开始和停止泄流时的蓄水量；A_t1和A_tn分别为水库开始和停止泄流时的水面面积；

2-5、按照最小二乘法优化技术，以拟合数据与实测数据的误差平方和最小为目标函数，得到场次洪水的泄流参数其计算方程为式(4)：

其中

5.根据权利要求1所述一种结合水文模拟和连续遥感影像的无资料小水库参数识别方法，其特征在于：步骤3)中的验证水库泄流参数及泄流曲线具体步骤为：

3-1、水库上游流域场次降雨数据的划分：将该流域相关雨量站的长序列降雨过程进行排序，从年最大1h降雨量开始，由大到小挑选至少10场次降雨过程；将所有场次降雨过程分为K个子样本，用于水库泄流参数的K折交叉验证，保证每个子样本要且仅要验证一次；

3-2、水库泄流参数及泄流曲线的K折交叉验证：将K-1个降雨子样本所对应的水库入流量、水面面积、库容、降雨、蒸发和下渗过程作为训练数据，按照水库泄流参数及泄流曲线的确定方法，得到该K-1个子样本所对应的泄流参数和相应的泄流曲线方程；其次，将剩余1个降雨子样本所对应的水库入流量、水面面积、库容、降雨、蒸发和下渗过程作为验证数据，采用泄流参数所对应的泄流曲线方程，按照水库泄洪演算方程组进行泄洪演算，得到水库出流过程q_t；重复取K次子样本数据进行训练和验证，得到K组泄流参数 K组泄流曲线和K组水库出流序列组；

3-3、检验水库泄流参数、泄流曲线及出流过程的合理性：首先，判断q_t是否存在负值的情况，若q_t<0，说明水库出流计算不合理，该组泄流参数、泄流曲线取值不合理；其次，结合水库下游10km以内的河道连续遥感影像数据，判断下游河道水情变化情况，若下游河道出现流量增加或漫滩的情势，说明水库应存在下泄，即q_t>0，若下游河道水情变化情况与计算的q_t不一致，说明水库出流计算不合理，该组泄流参数、泄流曲线取值不合理；若未出现上述两种情况，说明水库出流计算合理，该组泄流参数、泄流曲线取值合理，可用于水库泄洪计算，以K次泄流参数中合理的泄流参数的均值作为该水库的最终泄流参数，进而，确定水库泄流曲线。

6.根据权利要求1所述一种结合水文模拟和连续遥感影像的无资料小水库参数识别方法，其特征在于：步骤4)识别水库运行模式具体操作为：

统计K折交叉验证中水库出流计算不合理的次数，以水库出流计算不合理的次数与K的比值作为不合格率η，且η＝η₁+η₂，其中，η₁为计算的q_t为负值所导致的不合格率，η₂为由于下游河道水情变化情况与计算的q_t不一致所导致的不合格率；

若η₁≥30％，说明根据收集的场次降雨数据所计算得到的泄流参数不合理，需要增加场次降雨数据量，重新分析计算泄流参数；

若η₂≥30％，说明该水库并不属于泄洪无控制型水库，应为采用有闸门控制的水库，需考虑闸门启闭规则，该方法不适用于该水库泄洪演算；

若η₁<30％且η₂<30％，说明该水库为采用泄洪堰进行泄洪的水库，且计算的泄流参数取值合理，可用于该水库泄洪演算。