1.一種基于流式大數(shù)據(jù)處理方式的降雨徑流預測計算方法,其特征在于:首先設計基于實時水量的子流域及時預測算法和基于SCS模型洪水預測算法,然后使用流式大數(shù)據(jù)處理方式對這兩個算法進行處理。
2.如權利要求1所述的基于流式大數(shù)據(jù)處理方式的降雨徑流預測計算方法,其特征在于:在實時洪水預報中,選擇任何一個子流域的監(jiān)測流量,能夠預測出下游第N個子流域的斷面流量,第N個子流域的斷面流量為上一個斷面流量與當前子段的SCS模型值的和減去子流域段1的其他流出量。
3.如權利要求1所述的基于流式大數(shù)據(jù)處理方式的降雨徑流預測計算方法,其特征在于:基于實時水量的子流域及時預測算法具體為:
通過傳感器監(jiān)測子流域流入斷面,實時獲取每個子流域的流入量,通過SCS模型計算子流域徑流,求出子流域的及時產流;
其中:
Q'n是第n段流域的流出斷面流量,Qn"是第n段流域中傳感器的監(jiān)測量,Qn是第n段子流域利用SCS模型的徑流,是第n段流域其它流出量。
4.如權利要求3所述的基于流式大數(shù)據(jù)處理方式的降雨徑流預測計算方法,其特征在于:基于SCS模型洪水預測算法由兩個算法構成,分別是基于上游子流域產流的及時預測與基于上游子流域的迭代預測;
基于上游子流域產流的及時預測
上一子流域到本流域的流出量加本段流域通過SCS模型計算出的模擬量,見公式2;
其中:
Qrn'是第n段子流域的流出斷面流量,Qr(n-1)'是第n-1段子流域的流出斷面流量,Qn是第n段子流域利用SCS模型的計算值,是第n段子流域其它流出量;
基于上游子流域的迭代預測
設定任意一個流域段為基點,預測后面第n個子流域的水量趨勢;這個基點作為第一個流域段,監(jiān)測第一個流域流出斷面的流量,通過公式2,選定的第一個子流域斷面的實時流量通過傳感器獲取并計算出來,計算出的第一個流域段的出水量Q11,則第二個流域段的入水量:
依次類推,求出流域段3、4…n的水量。
通過SCS模型計算每個子流域段的徑流,SCS徑流計算如下:
水平衡方程是對水循環(huán)現(xiàn)象定量研究的基礎,用于描述各水文要素間的定量關系,見公式4。
P=Ia+F+Q (4)
其中:
P:總降雨量(mm);
Ia:初損值(mm);
F:累積下滲量(mm);
Q:直接徑流量(mm);
通過比例相等假設,可以得到公式5:
其中:
S:初損值,也就是可能最大滯留量(mm);
初損值可以通過公式6計算;
Ia=λS (6)
其中:
λ:區(qū)域參數(shù),λ可表達為λ=atp,其中a為Horton常數(shù),tp是降水時刻到地表徑流形成的時段,λ的取值范圍為0.1≤λ≤0.3。
5.如權利要求1所述的基于流式大數(shù)據(jù)處理方式的降雨徑流預測計算方法,其特征在于:基于流式大數(shù)據(jù)的處理方法是使用Storm技術實現(xiàn)基于SCS模型洪水預測方法;上述中每個流量預測算法作為Storm框架的拓撲邏輯,在“基于實時水量的子流域及時預測”過程中,整個子流域流量及時預測作為一個拓撲邏輯,提交拓撲邏輯后,每一個子流域的及時預測在不同的機器上并行計算;
在“基于上游子流域產流的及時預測”過程中,整個子流域流量及時預測作為一個拓撲邏輯,提交拓撲邏輯后,每一個子流域的流量預測過程被提交到不同計算機進行處理,每一個計算節(jié)點啟動兩個worker,一個worker負責SCS模型計算徑流,另外一個worker接收上一個子流域的及時預測值,并對本子流域的預測值進行整體計算。