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申请/专利权人：中国水利水电科学研究院

摘要：一种流域预报调度一体化模型构建方法，包括流域基础数据收集，流域基础数据处理，模型基础数据准备，模型默认参数准备，模型计算数据准备，分布式水文模型计算，流域河道洪水演进和调洪计算几个步骤。此方法支持分布式水文模型计算，模型输出丰富，包括产汇流单元的产流、汇流和河道演进计算结果；在流程上实现了产汇流单元产汇流过程并行计算以及子流域河道洪水演进并行计算，提高了流域洪水预报的效率；支持预报和调度一体化计算，能够考虑水库、堰、闸等工程的调度计算，能够极大地提高系统的研发和运行效率。

主权项：1.一种流域预报调度一体化模型构建方法，其特征在于：包括以下步骤：S1流域基础数据收集：收集流域DEM数据，水库、闸、堰相关工程数据，以及雨量站、蒸发站和水文站位置数据；S2流域基础数据处理：2-1基于流域DEM数据，进行水系和流域边界提取以及产汇流单元划分；2-2根据水库、闸、堰、水文站以及需要设置预报断面的位置设置节点，基于节点位置将流域划分为子流域，对节点以上、节点与节点之间的产汇流单元以子流域的形式进行分块独立管理；S3模型基础数据准备：3-1将流域内参与计算的子流域和节点单元以JSON对象的形式进行管理，各对象属性包括：单元的名称、单元的编码、该单元下游单元的编码、单元的类型、计算引擎、以及该单元进行计算所使用的模型算法；3-2子流域单元关联产汇流单元数据；3-3将流域范围内的雨量站、蒸发站位置以JSON对象的形式进行管理，保存雨量站、蒸发站的位置信息；3-4将流域范围内参与计算的水库、闸、堰相关工程数据以JSON对象的形式进行管理；S4模型默认参数准备：按照产流、坡面汇流、河网汇流和河道洪水演进模型对模型参数数据进行分类管理，其中：4-1产流、坡面汇流、河网汇流模型参数以子流域为单位，以JSON对象的形式进行管理；4-2河道洪水演进模型参数包括两部分，一部分以子流域为单位进行管理，一部分以全流域为单位进行管理，二者均为JSON对象的形式；4-3以子流域为单位管理的河道参数为各子流域内部河道的模型参数；4-4以全流域为单位管理的河道参数为流域内各单元之间河道的模型参数；S5模型计算数据准备：将流域范围内雨量站、蒸发站和水文站监测的实时降雨、蒸发、流量以及水库、堰、闸工程的水位数据以JSON对象的形式进行管理，作为模型计算的输入数据；S6分布式水文模型计算：6-1读取步骤3-1中准备的模型基础数据；6-2遍历所有子流域单元，同类单元的计算模型和计算引擎均相同，在计算时采用并行计算的方式；不同类单元的计算模型或计算引擎不同，在计算时采用循环计算的方式；6-3针对计算模型和计算引擎均相同的同类子流域单元，同时读取步骤3-2中准备的所有子流域单元关联的产汇流单元数据；读入的信息包括产汇流单元的编码、面积、河流级别、投影X坐标与Y坐标、下游单元的编码；6-4读取步骤3-3中准备的雨量站、蒸发站位置信息；读取步骤S5中准备的实测降雨、蒸发数据；6-5基于步骤6-3中读取的产汇流单元投影X坐标与Y坐标，以及步骤6-4中读取的雨量站、蒸发站位置信息和降雨、蒸发数据，基于一定的算法为每个产汇流单元分配降雨数据，所述算法包括最邻近法或反向距离插值法；将降雨、蒸发数据以数组的形式进行管理；6-6读取产汇流模型参数数据，即步骤S4中准备的产流模型、坡面汇流模型、河网汇流模型参数；将模型参数分别以数组的形式进行管理；6-7将参与计算的产汇流单元面积以一维数组的形式进行管理，产汇流单元面积在步骤6-3中读取；6-8调用产汇流计算模型，该模型包括产流模块、坡面汇流模块和河网汇流模块，基于步骤6-2中确认的计算引擎选择使用GPU或CPU进行计算，模型的输入数据包括：步骤6-2中确认的循环计算的模型名称，步骤6-5中准备的降雨、蒸发数组，步骤6-6中准备的模型参数数组以及步骤6-7中准备的产汇流单元面积数组；通过计算获得模型的输出数据，包括各单元产流计算后获得的地表径流、壤中流、地下径流和净雨计算结果，以及汇流计算后的流量计算结果，计算结果均为数组形式；6-9读取河道洪水演进模型参数数据，由步骤S4准备参数读出；将模型参数以数组的形式进行管理；6-10基于步骤6-3中读取的产汇流单元的编码、河流级别、下游单元的编码生成子流域的产汇流单元拓扑关系数组；6-11调用河道洪水演进计算模型，模型的输入数据包括：步骤6-8中的产汇流单元流量计算结果，步骤6-9中准备的模型参数数组，步骤6-10中准备的产汇流单元拓扑关系数组；输出数据为各子流域中的各个单元河道洪水演进计算结果，计算结果为数组形式；6-12保存各产汇流单元的计算结果，以JSON对象的形式进行保存；S7流域河道洪水演进和调洪计算：7-1读取步骤3-1中准备的模型基础数据，基于子流域和节点单元的编码、下游单元的编码生成流域的子流域和节点单元拓扑关系数组，该数组保存了每个参与河道洪水演进计算的子流域和节点单元的上下游关系；7-2读取全流域河道洪水演进模型参数数据，通过步骤S4中准备的流域单元之间河道的河道洪水演进模型参数读出；将模型参数以数组的形式进行管理；7-3若各节点中包含需要校正的断面类型节点时，读取步骤S5中准备的监测流量数据；7-4若各节点中包含水库、堰或闸类型节点，读取步骤S5中准备的监测水位数据，读取步骤3-4中准备的水库、闸、堰相关工程数据；7-5对流域内各单元进行洪水演进、调洪计算和实时校正计算，采用循环计算的方式，按照河流级别依次计算。

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