(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 202211124547.3 (22)申请日 2022.09.15 (71)申请人 广西大学 地址 530004 广西壮 族自治区南宁市西乡 塘区大学东路10 0号 (72)发明人 莫崇勋　雷兴碧　汤佩玉　宋轩　 孙桂凯　杨云川　麻荣永　农翕智　 (74)专利代理 机构 重庆聚为捷知识产权代理事 务所(普通 合伙) 50297 专利代理师 黄海鸥 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/26(2012.01) G06F 30/20(2020.01)G06F 17/18(2006.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 一种适用 于岩溶区流域的极限防洪风险预 测系统 (57)摘要 本发明公开了一种适用于岩溶区流域的极 限防洪风险预测系统， 包括： 将构建的未来时期 气候和土地利用的耦合情景代入构建好的岩溶 区水文模型， 模拟预测得到未来径流过程后， 进 行未来气候及土地利用变化下洪水频率分析及 极限防洪风险分析， 再结合未来风速数据， 分析 未来气候及土地利用情景下的水库漫坝风险情 况。 本发明根据水库原防洪特征水位评价水库工 程响应于流域未来气候及土地利用变化的极限 防洪风险和漫坝风险， 为流域管 理部门及澄碧河 水库管理局制定变化环境下水资源开发利用与 工程运行和管理决策提供 科学依据。 权利要求书3页 说明书11页 附图1页 CN 115481798 A 2022.12.16 CN 115481798 A 1.一种适用于岩溶区流域的极限防洪风险预测系统， 其特征在于： 将构建的未来时期 气候和土地利用的耦合情景代入构建好的岩溶区水文模型， 模拟预测得到未来径流过程 后， 进行未来气候及土地利用变化下洪水频率分析及极限防洪风险分析， 再结合未来风速 数据， 分析 未来气候及土地利用情景 下的水库漫坝风险情况； 具体内容包括： S1、 流域历史气候及土地利用变化特 征研究； S2、 流域历史气候与土地利用变化对径流及水库防洪风险影响研究； S3、 流域未来气候及土地利用情景 预估； S4、 流域径流模拟及方案优选； S5、 流域未来气候与土地利用情景 下径流预测及水库防洪风险评估； 其中， 所述步骤S5 中包括： 未来气候及土地利用情景下径流预测； 未来气候及土地利用 情景下水库防洪风险评估； 所述未来气候及土地利用情景下水库防洪风险评估需建立漫坝危险度 赋值模型； 所述 漫坝危险度赋值模型如下： 式中， PS是社会公众可以接受的漫坝风险率， 取值为0.5 ×10‑6； Pd为水库设计标准对应 频率； b为确定的参数， Pd为10‑3， b值取0.8合 适； H为所求漫坝危险度； 将所述漫坝危险度H分为五个等级， 即当时0≤H≤0.20时， 漫坝危险度为极低危险； 当 0.20＜H≤0.40 时， 漫坝危险度为低度危险， 当0.40＜H≤0.60 时， 漫坝危险度为中度危险， 当0.60＜H≤0.80时， 漫坝危险度为高度危险， 当0.80＜H ≤1.00， 漫坝危险度为极高危险。 2.根据权利要求1所述的一种适用于岩溶区流域的极限防洪风险预测系统， 其特征在 于： 所述步骤S1中， 具体内容如下： 分析降雨、 气温、 潜在蒸发等流域历史气候要 素的年内分 布规律后， 分析流域历史气候要 素的趋势、 突变及周期等年际变化特征； 开展流域内历史土 地利用类型的演变规 律研究。 3.根据权利要求1所述的一种适用于岩溶区流域的极限防洪风险预测系统， 其特征在 于： 所述步骤S2中， 具体内容如下： 确定流域气候及土地利用变化影响的基准期和影响期 后， 定量分析气候及土地利用变化对径流变化的贡献率； 探索历史气候及土地利用变化对 流域水库工程设计和校核工况 下极限防洪风险率的影响。 4.根据权利要求1所述的一种适用于岩溶区流域的极限防洪风险预测系统， 其特征在 于： 所述步骤S 3中， 具体内容如下： 基于CMIP 6多个气候模式的输出数据， 采用多种降尺度方 法获取流域不同预估情景的气候模拟成果； 分析气候模拟结果的不确定性来源并优选出最 佳的气候模拟成果， 对其进行趋势和极值特征分析； 采用FLUS土地利用预测模型结合LUH2 未来土地利用需求数据， 对流域未来土地利用情景进行预测， 构建出流域未来气候与土地 利用耦合情景。 5.根据权利要求1所述的一种适用于岩溶区流域的极限防洪风险预测系统， 其特征在 于： 所述步骤S4中， 具体内容如下： 对传 统分布式SWAT水文模型进行改进， 并从实测站点的 位置和数量以及模型参数的季节性变化分析模型模拟精度的影响因素， 实现模拟方案的优权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115481798 A 2选， 构建具有较高精度且适用于岩溶区流 域的水文模型。 6.根据权利要求1所述的一种适用于岩溶区流域的极限防洪风险预测系统， 其特征在 于： 所述步骤S 5中对未来气候及土地利用情景下径 流预测， 具体内容如下： 采用FLUS模 型预 测对应于未来气候变化情景的流域未来土地利用情景， 并耦合优选出的气候模式输出结果 构建未来气候及土地利用耦合情景， 将其加载到 改进后的岩溶区SWAT水文模型， 模拟预测 得到研究流 域未来在气候和土地利用变化影响下的逐日入库流 量过程。 7.根据权利要求6所述的一种适用于岩溶区流域的极限防洪风险预测系统， 其特征在 于： 所述步骤S5中， 根据设计洪水分析结果， 结合水库防洪运行调度方式， 通过调洪演算确 定水库防洪特征水位， 推求未来气候及土地利用情景下的水库校核工况下的防洪风险率及 考虑风浪作用的未来气候及土地利用情景 下土石坝水库漫坝危险度。 8.根据权利要求5所述的一种适用于岩溶区流域的极限防洪风险预测系统， 其特征在 于： 所述步骤S5中， 建立漫坝风险率模型 可以表示 为： Pf＝P(Z≥D)＝P(Zm+e+RP≥D)； 式中， Pf为漫坝风险率； Z为坝前水位， m； D 为水库坝顶高程,m； Zm为洪水作用引起的水库 坝前水位,m； e为 风壅高度， m； RP为波浪爬高， m。 9.根据权利要求8所述的一种适用于岩溶区流域的极限防洪风险预测系统， 其特征在 于： 所述步骤S 5中， 对于洪水峰量组合的抽样采用基于边界点范围的舍选法； 具体包括以下 内容： S50、 峰量舍 选法抽样： ①构建函数洪水峰量联合分布函数C(u,v)， 推求其对应某一重现期(本次抽样取重现 期为10000年)的边界点 坐标B(qB,wB)、 C(qC,wC)； ②生成符合均匀分布的(0～1)随机数r1， 令u＝r1， 则洪峰设计值 ③判断q是否位于[qB,qC]之间； 若是， 则计算v； 若否， 重新进行 ②， 直到步骤 ③条件满足， 可求得洪量设计值 ④将步骤②至步骤③重复N次， 即可获得 出若干组峰量组合设计值(qi,wi)； S51、 极值 I型分布反函数法抽样： 极值I型分布的概 率分布函数及其反函数为： F(x)＝exp{ ‑exp[‑α(x‑k)]}； 式中， α和k为极值I型分布的常量参数， 且有 和σx分别为 随机变量x的均值和标准差。 设随机生成的在[0,1]之间的均匀分布随机数为ui， 则极值I型 分布的随机数 Xi则为 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115481798 A 3