[發(fā)明專利]一種基于模糊理論的東南沿海地區(qū)洪水分類方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202011009404.9 | 申請(qǐng)日： | 2020-09-23 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN112183607A | 公開（公告）日： | 2021-01-05 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 泮蘇莉;許月萍;徐超;白直旭 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 浙江水利水電學(xué)院 |
| 主分類號(hào)： | G06K9/62 | 分類號(hào)： | G06K9/62;G06Q10/06;G06Q50/26 |
| 代理公司： | 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200 | 代理人： | 萬尾甜;韓介梅 |
| 地址： | 310018 浙江省杭*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 模糊 理論 東南 沿海地區(qū) 洪水 分類 方法 | ||
1.一種基于模糊理論的東南沿海地區(qū)洪水分類方法，其特征在于，包括以下步驟：
1)收集研究區(qū)域降雨和徑流數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；
2)運(yùn)用場次洪水自動(dòng)提取方法，識(shí)別并提取研究時(shí)段內(nèi)的場次洪水，根據(jù)洪水的起始時(shí)間對(duì)每場洪水進(jìn)行編號(hào)；
3)選擇用于洪水分類的洪水指標(biāo)，包括洪水發(fā)生的季節(jié)、降雨歷時(shí)、降雨強(qiáng)度和流域濕潤度；
4)根據(jù)洪水指標(biāo)，運(yùn)用基于模糊理論的東南沿海地區(qū)洪水分類方法對(duì)步驟2)提取的洪水場次進(jìn)行洪水分類，并得到研究區(qū)域的洪水分類結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊理論的東南沿海地區(qū)洪水分類方法，其特征在于，所述的模糊理論認(rèn)為事物具有不確定性，采用隸屬度對(duì)其進(jìn)行量化表達(dá)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于模糊理論的東南沿海地區(qū)洪水分類方法，其特征在于，該方法將東南沿海地區(qū)洪水分為三種過程相關(guān)的洪水，包括快速洪水FF、短歷時(shí)降雨洪水SRF和長歷時(shí)降雨洪水LRF。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊理論的東南沿海地區(qū)洪水分類方法，其特征在于，步驟2)中采用的場次洪水自動(dòng)提取方法，其具體過程為：
(1)在徑流序列中找到洪峰流量Qmax；
(2)確定洪水起/止時(shí)間，即當(dāng)前/后一個(gè)時(shí)間步長的徑流低于流量閾值Q0；
(3)當(dāng)洪水開始時(shí)間對(duì)應(yīng)的有降雨，則將開始時(shí)間前移至無降雨的時(shí)刻，流量閾值的計(jì)算公式如下：
Q0＝max(0.25·Qmax,Qmin+0.05·(Qmax-Qmin))
其中Qmax表示洪峰流量，Qmin表示洪峰流域前/后十天的最低流量，用于計(jì)算確定洪水起止時(shí)間的流量閾值；
(4)根據(jù)以上流程提取的場次洪水如果符合以下某一條件則不可使用:①如果流量上升或下降的時(shí)長小于三小時(shí)；②如果某場次洪水的發(fā)生時(shí)段與前一場重疊，則僅選擇其中一場；③如果洪峰流量出現(xiàn)之前降雨總量小于2.5毫米；④如果提取的場次洪水徑流基本保持不變，根據(jù)以下兩個(gè)限制條件進(jìn)行判斷：一個(gè)是兩個(gè)相鄰的時(shí)間步長對(duì)應(yīng)的最大徑流差值小于10％，另一個(gè)是洪峰徑流小于平均徑流的1.3倍；⑤如果洪峰出現(xiàn)的前后存在其洪水歷時(shí)10％以上的數(shù)據(jù)缺失。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊理論的東南沿海地區(qū)洪水分類方法，其特征在于，步驟3)中采用的洪水指標(biāo)，具體包括：
(1)洪水發(fā)生的季節(jié)：即洪水發(fā)生所處的階段，將5月1日至9月30定為一個(gè)區(qū)間，該區(qū)間降雨豐沛，包括梅雨季和臺(tái)風(fēng)季；
(2)降雨歷時(shí)：即一次降雨過程中從一時(shí)刻到另一時(shí)刻經(jīng)歷的降雨時(shí)間，以天為單位；
(3)降雨強(qiáng)度：即單位時(shí)間的降雨量，以mm/h為單位；
(4)流域濕潤度：即流域的濕潤程度，通過水文模型進(jìn)行計(jì)算得到，無量綱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊理論的東南沿海地區(qū)洪水分類方法，其特征在于，步驟4)中所述的洪水分類方法為決策樹方法，具體步驟如下：
在決策樹的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行屬性值比較，并根據(jù)比較結(jié)果判斷從該節(jié)點(diǎn)向下的分支，最終在決策樹的樹葉節(jié)點(diǎn)得到結(jié)果；其中，所述的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)為洪水指標(biāo)，所述的屬性值為指標(biāo)區(qū)間，所述的樹葉節(jié)點(diǎn)為洪水類型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于模糊理論的東南沿海地區(qū)洪水分類方法，其特征在于，所述的步驟4)具體為：
(1)將洪水指標(biāo)的屬性值設(shè)定軟區(qū)間，即閾值Thr加上變化區(qū)間Thr±R；對(duì)于洪水發(fā)生的季節(jié)，R為10天；對(duì)于其他洪水指標(biāo)，R為閾值Thr的25％；
(2)隸屬度的范圍是[0,1]，在該區(qū)間內(nèi)，洪水指標(biāo)數(shù)值與隸屬度為線性變化；當(dāng)洪水指標(biāo)數(shù)值等于閾值Thr，其隸屬度為0.5；當(dāng)洪水指標(biāo)數(shù)值大于等于Thr+R，隸屬度為1.0；當(dāng)洪水指標(biāo)數(shù)值小于等于Thr-R，隸屬度為0；
(3)自頂向下進(jìn)行遞歸，完成所有內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的比較，得到各個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的隸屬度值；
(4)某一場次洪水對(duì)某一樹葉節(jié)點(diǎn)的隸屬度，即為這條路徑上所有內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的隸屬度相乘；所有相同洪水類型的隸屬度相加，即為該場次洪水對(duì)某一洪水類型的最終隸屬度；某一場次洪水對(duì)三種洪水類型的隸屬度之和為1.0；
(5)根據(jù)某一場次洪水對(duì)三種洪水類型的隸屬度，即可判斷該場次洪水屬于何種洪水類型；具有最高隸屬度的類型即為該場次洪水的最終類型。
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