一种基于防护对象与雨量站点关联方式的山洪灾害预警方法与流程

本发明属于山洪灾害预警，尤其涉及一种基于防护对象与雨量站点关联方式的山洪灾害预警方法。

背景技术：

1、山洪灾害是指山丘区由强降雨导致的洪水暴涨及其诱发的次生灾害，具有突发性强、影响范围广、破坏力大的特点，给人民生命财产安全带来了巨大的损失和威胁。因此，有效地监测并预警山洪灾害是防灾减灾的重要课题。

2、在山洪灾害监测预警系统中，需建立山洪灾害防护对象(如村庄)与雨量站点之间的关联，当某一雨量站的观测降雨超过预警阈值，山洪灾害监测预警系统会自动对与该雨量站关联的村庄发出预警，提醒相关人员及时采取防范措施，避免或减轻山洪灾害的影响。

3、目前，常用的关联方式及预警方法为：防护对象与其附近范围内的所有雨量站点关联，若其中一个雨量站的观测降雨超过雨量预警阈值，则山洪灾害监测预警系统对该防护对象发出预警。该关联方式与预警方法存在的问题主要包括：①当流域上游发生暴雨且位于流域下游的防护对象附近雨量未超过雨量预警阈值时，洪水演进至村庄仍可能导致防护对象处的山洪灾害，现有预警方式难以考虑此种情况，易漏报山洪灾害；②当站点密度低时，存在部分防护对象附近范围内没有可与之关联的雨量站点，易漏报该防护对象的山洪灾害。目前部分研究在对常用方法改进时，尝试在附近站点的基础上增加关联防护对象所在流域上游的雨量站点，但并未同时改进预警方法。现有改进方法存在的问题包括：上游局地、短时的强降雨难以引发下游防护对象的山洪灾害，仅以一个站点的观测雨量超过预警阈值作为发布预警的依据，易空报山洪灾害。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于防护对象与雨量站点关联方式的山洪灾害预警方法，以降低山洪灾害预警的空报率和漏报率。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明公开一种基于防护对象与雨量站点关联方式的山洪灾害预警方法，所述方法包括以下步骤：

4、步骤1、对雨量站点进行分类：将防护对象所在地区的所有正常报汛的雨量站点按照其与防护对象的相对位置进行分类；

5、步骤2、建立防护对象与雨量站点的关联方式：计算防护对象上游流域内的雨量站点密度，依据该雨量站点密度建立防护对象与雨量站点的关联方式；

6、步骤3、构建山洪灾害预警方式：构建山洪灾害预警方式，包括单站预警、面雨量预警和多站预警；

7、步骤4、根据雨量站点的类型确定预警方式：实时采集防护对象所在地区的各雨量站点的降雨数据，若某一雨量站点的观测雨量超过预警阈值，则先判断该雨量站点所属类型，进而选择相应的预警方式进行预警。

8、进一步的是，步骤1中所述将防护对象所在地区的所有正常报汛的雨量站点按照其与防护对象的相对位置进行分类的具体分类方式为：

9、将所有正常报汛的雨量站点按照其与防护对象的相对位置分成四类，即type 1站点、type 2站点、type 3站点、type 4站点；

10、type 1站点：以防护对象为圆心、x km为半径范围内的雨量站点为type 1站点；其中，x根据该地区雨量站点密度确定，雨量站点密度为地区面积除以地区内的站点数量；

11、type 2站点：以防护对象为流域出口提取上游流域，位于防护对象x km半径范围之外且位于上游流域范围之内的雨量站点为type 2站点；

12、type 3站点：防护对象上游流域外x km缓冲区的雨量站点为type 3站点；

13、type 4站点：除前三类站点以外的其他站点。

14、进一步的是，所述防护对象所在地区包括防护对象上游流域及5km缓冲区范围；x的取值范围为3～5。

15、进一步的是，步骤2中所述依据该雨量站点密度建立防护对象与雨量站点的关联方式具体为：

16、当防护对象上游流域内雨量站点密度小于等于雨量站点密度阈值y km2/站时，即雨量站点分布密集，则防护对象关联type 1站点和type 2站点；当防护对象上游流域内雨量站点密度大于阈值y km2/站时，即雨量站点分布稀疏，防护对象关联type 1站点、type 2站点和type 3站点；type 4站点不与村庄关联。

17、进一步的是，所述雨量站点密度阈值y km2/站的取值受到流域气候、降雨特征、全省平均站点密度因素综合影响，为5～50km2/站。

18、进一步的是，步骤3中所述单站预警为：在防护对象关联的多个雨量站点中，仅单个站点监测雨量超过预警阈值，则山洪灾害预警系统对该防护对象发布预警；所述面雨量预警为：利用防护对象关联的多个雨量站点的观测雨量计算上游流域面雨量，当面雨量≥预警阈值*α，则山洪灾害预警系统对该防护对象发布预警，其中α为折减系数，α∈(0,1)；所述多站预警为：当未触发面雨量预警时，即面雨量<预警阈值*α时，若防护对象关联的超半数雨量站点的观测雨量大于等于预警阈值，则山洪灾害预警系统对该防护对象发布预警，反之，则山洪灾害预警系统不对该防护对象发布预警。

19、进一步的是，步骤4中所述先判断该雨量站点所属类型，进而选择相应的预警方式进行预警的具体过程为：若该雨量站点为防护对象的type 1站点，则采用单站预警方式进行预警；若该雨量站点为防护对象的type 2或type 3站点，则根据该防护对象上游流域面积进一步确定预警方式，若流域面积<流域面积阈值akm2，则直接采用单站预警方式进行预警；若流域面积大≥流域面积阈值akm2，则计算流域面雨量，当面雨量≥预警阈值*α时，则山洪灾害预警系统对该防护对象发布预警；反之，当面雨量＜预警阈值*α时，则判断是否超半数站点雨量大于预警阈值，若是，则山洪灾害预警系统对该防护对象发布预警，若否，则山洪灾害预警系统不对该防护对象发布预警。

20、进一步的是，所述流域面积阈值a取值范围为50～100。

21、本发明的有益效果是：本发明所述方法解决了现有山洪灾害预警方法难以考虑致灾暴雨空间分布不均的问题，能够兼顾降雨中心在上游流域、防护对象处等多种情况，降低了山洪灾害预警的空报率和漏报率，提高了山洪灾害预警的准确度。

22、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。

1.一种基于防护对象与雨量站点关联方式的山洪灾害预警方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于防护对象与雨量站点关联方式的山洪灾害预警方法，其特征在于，步骤1中所述将防护对象所在地区的所有正常报汛的雨量站点按照其与防护对象的相对位置进行分类的具体分类方式为：

3.根据权利要求2所述的一种基于防护对象与雨量站点关联方式的山洪灾害预警方法，其特征在于，所述防护对象所在地区包括防护对象上游流域及5km缓冲区范围；x的取值范围为3～5。

4.根据权利要求2所述的一种基于防护对象与雨量站点关联方式的山洪灾害预警方法，其特征在于，步骤2中所述依据该雨量站点密度建立防护对象与雨量站点的关联方式具体为：

5.根据权利要求4所述的一种基于防护对象与雨量站点关联方式的山洪灾害预警方法，其特征在于，所述雨量站点密度阈值y km2/站的取值受到流域气候、降雨特征、全省平均站点密度因素综合影响，为5～50km2/站。

6.根据权利要求4所述的一种基于防护对象与雨量站点关联方式的山洪灾害预警方法，其特征在于，步骤3中所述单站预警为：在防护对象关联的多个雨量站点中，仅单个站点监测雨量超过预警阈值，则山洪灾害预警系统对该防护对象发布预警；所述面雨量预警为：利用防护对象关联的多个雨量站点的观测雨量计算上游流域面雨量，当面雨量≥预警阈值*α，则山洪灾害预警系统对该防护对象发布预警，其中α为折减系数，α∈(0,1)；所述多站预警为：当未触发面雨量预警时，即面雨量<预警阈值*α时，若防护对象关联的超半数雨量站点的观测雨量大于等于预警阈值，则山洪灾害预警系统对该防护对象发布预警，反之，则山洪灾害预警系统不对该防护对象发布预警。

7.根据权利要求6所述的一种基于防护对象与雨量站点关联方式的山洪灾害预警方法，其特征在于，步骤4中所述先判断该雨量站点所属类型，进而选择相应的预警方式进行预警的具体过程为：若该雨量站点为防护对象的type 1站点，则采用单站预警方式进行预警；若该雨量站点为防护对象的type 2或type3站点，则根据该防护对象上游流域面积进一步确定预警方式，若流域面积<流域面积阈值a km2，则直接采用单站预警方式进行预警；若流域面积大≥流域面积阈值akm2，则计算流域面雨量，当面雨量≥预警阈值*α时，则山洪灾害预警系统对该防护对象发布预警；反之，当面雨量＜预警阈值*α时，则判断是否超半数站点雨量大于预警阈值，若是，则山洪灾害预警系统对该防护对象发布预警，若否，则山洪灾害预警系统不对该防护对象发布预警。

8.根据权利要求7所述的一种基于防护对象与雨量站点关联方式的山洪灾害预警方法，其特征在于，所述流域面积阈值a取值范围为50～100。