CN115859040A - 一种采用动点定面关系计算暴雨点面折算系数的方法 - Google Patents

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CN115859040A CN202310193267.6A CN202310193267A CN115859040A CN 115859040 A CN115859040 A CN 115859040A CN 202310193267 A CN202310193267 A CN 202310193267A CN 115859040 A CN115859040 A CN 115859040A
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李匡
刘洋
刘正风
张福然
郑振浩
刘媛媛
杨娜娜
田培楠
任汉承
沈豪
王慧颖
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China Institute of Water Resources and Hydropower Research
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China Renewable Energy Engineering Institute
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Abstract

本发明提供了一种采用动点定面关系计算暴雨点面折算系数的方法，包括：计算各雨量测站所占面积权重；获取各雨量测站第j场降雨过程的降雨量；基于面积权重和所述降雨量，计算第j场降雨过程的点面折算系数；基于点面折算系数，计算暴雨点面折算系数。本发明所提出的采用动点定面关系计算暴雨点面折算系数的方法能保证计算出的α取值范围在0‑1之间，计算结果更为合理。

Description

一种采用动点定面关系计算暴雨点面折算系数的方法
技术领域
本发明属于工程水文范围设计暴雨计算技术领域，尤其涉及一种采用动点定面关系计算暴雨点面折算系数的方法。
背景技术
暴雨点面折算系数是由设计点暴雨量计算设计面暴雨量的折算系数。在计算时，先推求出设计点暴雨量，再乘以点面折算系数，即可求出设计面暴雨量。我国的水利行业规范《SL44-2006水利水电工程设计洪水计算规范》、高等学校教材《工程水文学（第三版）》等权威文献规定的常用的暴雨点面折算系数计算方法是定点定面关系，即流域中心或附近有长系列资料的雨量站，流域内有一定数量且分布比较均匀的其他雨量站资料时，可以用长系列站作为固定点，以设计流域作为固定面，根据同期观测资料，建立各种时段暴雨的点面关系。也就是，对于一次暴雨某种时段的固定点暴雨量，有一个相应的固定面暴雨量，则在定点定面条件下的点面折减系数
Figure SMS_1
为：
Figure SMS_2
式中
Figure SMS_3
为某种时段固定面及固定点的暴雨量。/>
Figure SMS_4
采用泰森多边形法由流域内的多个点暴雨量加权平均计算得到。
平均计算多次的
Figure SMS_5
即可计算出暴雨点面折算系数/>
Figure SMS_6
。/>
Figure SMS_7
取值范围为0-1，即点暴雨量小于等于面暴雨量。但是采用定点定面关系，计算/>
Figure SMS_8
的情况，这是因为流域内降雨分布不均匀造成的，如果定点暴雨量明显小于其他点暴雨量，会导致定点雨量可能小于加权平均计算的定面雨量，进而导致计算的/>
Figure SMS_9
，不符合实际情况。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种采用动点定面关系计算暴雨点面折算系数的方法，动点是指挑选场次暴雨中最大的点雨量，而不是固定的点雨量；定面与原方法中一致，即由流域内的点暴雨量采用泰森多边形法加权平均计算。动点定面关系能保证计算出的
Figure SMS_10
取值范围在0-1之间，计算结果更为合理。
为实现上述目的，本发明提供了一种采用动点定面关系计算暴雨点面折算系数的方法，包括：
采集同一流域的若干雨量测站信息，计算各所述雨量测站的面积权重；
获取各所述雨量测站第j场降雨过程的降雨量；
基于所述面积权重和所述降雨量，计算第j场降雨过程的点面折算系数；
基于所述点面折算系数，计算暴雨点面折算系数。
可选地，计算各雨量测站所占面积权重前包括：获取流域面中的雨量测站数量和降雨次数。
可选地，计算第j场降雨过程的点面折算系数包括：
基于所述面积权重和所述降雨量，获取第j场降雨过程的流域面雨量；
获取第j场降雨过程的最大的点雨量；
基于所述最大的点雨量和所述流域面雨量，计算所述点面折算系数。
可选地，所述流域面雨量为：
Figure SMS_11
其中，
Figure SMS_12
为第j场降雨过程的流域面雨量，/>
Figure SMS_13
为第i个雨量测站所占面积权重，/>
Figure SMS_14
为第i个雨量测站的第j场降雨过程的降雨量，/>
Figure SMS_15
，k为流域面中的雨量测站数量，
Figure SMS_16
，n为流域面中的降雨场数。
可选地，所述最大的点雨量为：
Figure SMS_17
其中，
Figure SMS_18
为第j场降雨过程的最大的点雨量，/>
Figure SMS_19
为第1个到第k个雨量测站的第j场降雨过程的降雨量。
可选地，所述点面折算系数为：
Figure SMS_20
其中，
Figure SMS_21
为第j场降雨过程的点面折算系数，/>
Figure SMS_22
为第j场降雨过程的流域面雨量，
Figure SMS_23
为第j场降雨过程的最大的点雨量。
可选地，所述暴雨点面折算系数为：
Figure SMS_24
其中，
Figure SMS_25
为暴雨点面折算系数，/>
Figure SMS_26
为第j场降雨过程的点面折算系数。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
本发明提出一种暴雨点面折算系数计算方法——动点定面关系。动点是指挑选场次暴雨中最大的点雨量，而不是固定的点雨量；定面与原方法中一致，即由流域内的点暴雨量采用泰森多边形法加权平均计算。动点定面关系能保证计算出的
Figure SMS_27
取值范围在0-1之间，计算结果更为合理。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的采用动点定面关系计算暴雨点面折算系数的方法流程示意图；
图2为本发明实施例的计算第j场降雨过程的点面折算系数
Figure SMS_28
流程示意图；
图3为本发明实施例的杨柳坪流域及测站泰森多边形图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明给出了一种采用动点定面关系计算暴雨点面折算系数的方法，包括：
采集同一流域的若干雨量测站信息，计算各所述雨量测站的面积权重；
获取各所述雨量测站第j场降雨过程的降雨量；
基于所述面积权重和所述降雨量，计算第j场降雨过程的点面折算系数；
基于所述点面折算系数，计算暴雨点面折算系数。
进一步地，计算各雨量测站所占面积权重前包括：获取流域面中的雨量测站数量和降雨次数。
进一步地，计算第j场降雨过程的点面折算系数包括：
基于面积权重和降雨量，获取第j场降雨过程的流域面雨量；
获取第j场降雨过程的最大的点雨量；
基于最大的点雨量和流域面雨量，计算点面折算系数。
实施例
如图1所示，本实施例所提出的采用动点定面关系计算暴雨点面折算系数的方法具体计算步骤为：
某流域共有k个雨量测站，n场降雨过程资料。则动点定面关系计算暴雨点面折算系数
Figure SMS_29
的步骤如下：
（1）采用泰森多边形法计算各雨量测站所占面积权重
Figure SMS_30
；
（2）获取各雨量测站第j场降雨过程的降雨量
Figure SMS_31
；
（3）计算第j场降雨过程流域面雨量
Figure SMS_32
，计算公式为：
Figure SMS_33
其中，
Figure SMS_34
为第j场降雨过程的流域面雨量，/>
Figure SMS_35
为第i个雨量测站所占面积权重，/>
Figure SMS_36
为第i个雨量测站的第j场降雨过程的降雨量，k为流域面中的雨量测站数量。
（4）计算第j场降雨过程最大的点雨量
Figure SMS_37
，计算公式为：
Figure SMS_38
其中，
Figure SMS_39
为第j场降雨过程的最大的点雨量，/>
Figure SMS_40
为第1个到第k个雨量测站的第j场降雨过程的降雨量。
（5）计算第j场降雨过程的点面折算系数
Figure SMS_41
（如图2所示）：
Figure SMS_42
其中，
Figure SMS_43
为第j场降雨过程的点面折算系数，/>
Figure SMS_44
为第j场降雨过程的流域面雨量，
Figure SMS_45
为第j场降雨过程的最大的点雨量。
（6）计算完成n场降雨的点面折算系数后，计算暴雨点面折算系数
Figure SMS_46
：
Figure SMS_47
其中，
Figure SMS_48
为暴雨点面折算系数，/>
Figure SMS_49
为第j场降雨过程的点面折算系数，n为流域面中的降雨次数。
杨柳坪站1953年建于都江堰市紫坪铺镇岷江中上游支流白沙河上，1954年1月1日开始观测，1965年基本水尺从右岸迁至左岸，1984年1月1日基本水尺断面上迁105m，定为杨柳坪（三）水文站，站址位于东经103°35＇，北纬31°02＇，集水面积377km2，高程***采用吴淞基面。该流域处于四川盆地西北边缘，水系呈羽毛状。域内地质属龙门山褶皱带，岩溶地貌发育，山体破碎、滑坡崩塌、泥石流灾害现象比较频繁。
杨柳坪流域内布设有大火地、虹口、杨柳坪三个雨量站，按照泰森多边形划分，所占面积分别为277、78、22km2，权重分别为0.73、0.21、0.06，如图3所示。定点选择流域中心点附近的大火地站点雨量、定面为大火地、虹口、杨柳坪三个雨量站加权计算的杨柳坪流域面雨量。动点选择每场降雨的最大点雨量。挑选杨柳坪流域1959-2019年56场暴雨过程进行计算，分别按照定点定面关系、动点定面关系计算3h、6h、12h、24h四种时段下的暴雨点面折算系数，成果如表1杨柳坪流域暴雨点面折算系数计算成果表所示。
由表1可知，定点定面关系计算的3h、6h、12h、24h四种时段的暴雨点面折算系数分别为1.04、1.01、0.99、0.99，这是不合理的；而动点定面关系计算的3h、6h、12h、24h四种时段的暴雨点面折算系数分别为0.61、0.67、0.77、0.81，成果更为合理。
表1
Figure SMS_50
Figure SMS_51
以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种采用动点定面关系计算暴雨点面折算系数的方法，其特征在于，包括：
采集同一流域的若干雨量测站信息，计算各所述雨量测站的面积权重；
获取各所述雨量测站第j场降雨过程的降雨量；
基于所述面积权重和所述降雨量，计算第j场降雨过程的点面折算系数；
基于所述点面折算系数，计算暴雨点面折算系数。
2.根据权利要求1所述的采用动点定面关系计算暴雨点面折算系数的方法，其特征在于，计算各雨量测站所占面积权重前包括：获取流域面中的雨量测站数量和降雨次数。
3.根据权利要求1所述的采用动点定面关系计算暴雨点面折算系数的方法，其特征在于，计算第j场降雨过程的点面折算系数包括：
基于所述面积权重和所述降雨量，获取第j场降雨过程的流域面雨量；
获取第j场降雨过程的最大的点雨量；
基于所述最大的点雨量和所述流域面雨量，计算所述点面折算系数。
4.根据权利要求3所述的采用动点定面关系计算暴雨点面折算系数的方法，其特征在于，所述流域面雨量为：
Figure QLYQS_1
其中，/>
Figure QLYQS_2
为第j场降雨过程的流域面雨量，/>
Figure QLYQS_3
为第i个雨量测站所占面积权重，/>
Figure QLYQS_4
为第i个雨量测站的第j场降雨过程的降雨量，/>
Figure QLYQS_5
，k为流域面中的雨量测站数量，/>
Figure QLYQS_6
，n为流域面中的降雨场数。
5.根据权利要求3所述的采用动点定面关系计算暴雨点面折算系数的方法，其特征在于，所述最大的点雨量为：
Figure QLYQS_7
其中，/>
Figure QLYQS_8
为第j场降雨过程的最大的点雨量，/>
Figure QLYQS_9
为第1个到第k个雨量测站的第j场降雨过程的降雨量。
6.根据权利要求1所述的采用动点定面关系计算暴雨点面折算系数的方法，其特征在于，所述点面折算系数为：
Figure QLYQS_10
其中，/>
Figure QLYQS_11
为第j场降雨过程的点面折算系数，/>
Figure QLYQS_12
为第j场降雨过程的流域面雨量，/>
Figure QLYQS_13
为第j场降雨过程的最大的点雨量。
7.根据权利要求1所述的采用动点定面关系计算暴雨点面折算系数的方法，其特征在于，所述暴雨点面折算系数为：
Figure QLYQS_14
其中，/>
Figure QLYQS_15
为暴雨点面折算系数，/>
Figure QLYQS_16
为第j场降雨过程的点面折算系数。/>
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