(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 202211365022.9 (22)申请日 2022.11.03 (71)申请人 北京恒润安科技有限公司 地址 100095 北京市海淀区西北旺镇唐家 岭村南2号院1幢房1 107 (72)发明人 李建明　 (74)专利代理 机构 北京鼎德宝 专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 11823 专利代理师 牟炳彦 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06K 9/62(2022.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/26(2012.01) (54)发明名称 一种基于水文模型的洪水 预报系统 (57)摘要 本发明公开一种基于水文模型的洪水预报 系统， 应用于信息处理领域； 解决的技术问题是 洪水预报系统洪水流量数据预测精度低， 采用的 技术方案 是基于水文模型的洪水预报系统， 包括 人机交互模块、 降雨雷达检测站、 洪水模拟 模块、 数据接收处理模块、 洪水模拟数据库、 GIS子系统 和无线通信网络； 本发明能够提供预测性、 反应 性和主动性的实时预测洪水讯息， 通过TOPKAPI 水文模型模拟洪水流动， 能够以最小的成本进行 工作， 采用AdaBoo st分类器对洪水流量数据特征 分类， 大大提高洪水预报系统的洪水流量数据预 测精度。 权利要求书3页 说明书10页 附图3页 CN 115422782 A 2022.12.02 CN 115422782 A 1.一种基于水文模型的洪水预报系统， 其特征在于： 所述基于水文模型的洪水预报系 统包括： 人机交互模块， 用于控制洪水泄流设施的洪水流 量， 以对洪水流 量进行调洪计算； 降雨雷达检测站， 用于实现对洪水 所在地的气象目标进行实时探测； 洪水模拟模块， 用于通过TOPKAPI水文模型模拟采集洪水流 量数据和降雨 流量数据； 数据接收处理模块， 用于接收洪水流量数据和降雨流量数据， 并采用AdaBoost分类器 对接收的洪水流 量数据和降雨 流量数据进行分析处 理； 洪水模拟数据库， 用于通过层次模型数据库对洪水流量数据和降雨流量数据进行存储 和定义标识； GIS子系统， 用于以图形表格展示每个探测周期的单元格洪水流量数据和降雨流量数 据； 无线通信网络， 用户终端用于通过GPRS无线通信方式将数据接收处理模块接收到的数 据信息传输 至公众网络告知用户终端； 其中， 降雨雷达检测站单向连接至数据接收处理模块， 洪水模拟模块单向连接至数据 接收处理模块和洪水模拟数据库， 数据接 收处理模块与人机交互模块双向连接， 人机交互 模块单向连接 至GIS子系统， GIS子系统单向连接 至无线通信网络 。 2.根据权利要求1所述的一种基于水文模型的洪水预报系统， 其特征在于： 所述降雨雷 达检测站由一个雷达站和四个雨滴谱监测站组成， 其中雷达站由发射机、 接收机、 信号处理 机、 伺服系统、 供配电系统、 雷达控制终端、 数据处理终端组成， 用于实现对周边云朵、 雨滴、 冰雹等气象目标进行实时探测， 雷达站与中心站通过有线网络进行数据传输和命令交互； 雨滴谱监测站由激光雨滴谱仪、 数采设备、 太阳能供电系统组成， 用于实现对降雨速度谱和 粒径谱的监测， 并以此对雷达监测数据进行 标校， 实现降雨 监测。 3.根据权利要求1所述的一种基于水文模型的洪水预报系统， 其特征在于： 所述洪水预 报系统包括智能预警模块， 设定1小时为时间周期， 采集基础监视信息， 由文件传输协议传 输进行统一输出到数据接 收处理模块， 根据采集到的信息进行汇总分析， 将接 收数据信息 与数据库标准数据信息进行对比， 进而判断运行状态 “正常、 告警报错 ”， 在GIS子系统上显 示， 同时后台进行告警提醒， 由运维人员处 理报错信息 。 4.根据权利要求1所述的一种基于水文模型的洪水预报系统， 其特征在于： 所述洪水模 拟模块包括上游洪水模拟模块和下游洪水模拟模块； 所述上游洪水模拟模块用于降雨输入 水量模拟和洪水表面 流动水量模拟， 所述下游 洪水用于洪水地下流动水量模拟； 其中所述上游洪水模拟模块由流量检测模块、 渗透检测模块、 降雨速度检测模块和存 量计算模块组成； 下游洪水模拟模块由蒸发量检测模块、 渗透检测模块、 地势水量损耗检测模块和流速 检测模块组成。 5.根据权利要求1所述的一种基于水文模型的洪水预报系统， 其特征在于： 所述洪水模 拟模块通过TOPKAPI水文模型模拟洪水流动， 在上游洪水模拟模块部分， 通过底层DEM定义 的网格单元描述洪水流域地形， 假设洪水流动集中在第 i个DEM网格单元， 则表现洪水流动 现象的基本方程是 连续性方程和流 量方程， 表示 函数为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115422782 A 2（1） 式 （1） 中， H表示垂直轴上的平均土壤含水量， t表示采集周期， X表示洪水流域地形空间 尺寸，yr表示残余土壤含水量， ys表示饱和土壤含水量， L表示表层土层厚度， q表示土壤中的 水平流动宽度流量， 表示表面坡度， ks表示饱和导水率， p表示降水强度； DEM网格单 元垂直轴上土壤的实际总含水量 函数表示 为： （2） 式 （2） 中， 表示垂直轴上土壤的实际总含水量， 下标 r表示残余英文单词缩写， 下标 s表 示饱和英文单词缩写， 代入公式 （1） 中， 局部传导系数为： （3） 式 （3） 中， C表示局部传导系数； 通过公式 （3） 实现在洪水流域地形空间尺寸为 X的第i个 DEM单元上得到积分方程 为： （4） 式 （4） 中， Vsi是存储在第 i个DEM网格单元格中的单位宽度体积， 每个DEM网格单元中存 储的水体积与总含水量 相关， 如公式 （5） 所示： （5） 将公式 （5） 代入公式 （4） 中， 化简得到一般单元编写非线性储层方程， 上游洪水模拟模 块进入DE M网格单元的总流入量如公式 （6） 所示： （6） 式 （6） 中， Q表示来自上游洪水模拟模块进入DEM 网格单元的总流入量； 在 下游洪水模拟 模块部分， 根据 公式 （1）~（6） 中上游洪水的模拟程序， 假设地表水深恒定， 并在纵向尺寸上 进行积分， 得 出第i个DEM网格单元的非线性水库方程如公式 （7） 所示： （7） 式 （7） 中， Voi是第i个DEM网格单元中地表 水的体积， 下标 o表示地表 单词缩写， r1是土壤 水产生的饱和过剩量； 对于具有矩形横截面和宽度随排水面积增加而增加的树形河道网 络， 可将一般河道河段的非线性水库方程写成公式 （8） ：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115422782 A 3