(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 202210695434.2 (22)申请日 2022.06.20 (71)申请人 云南省水利水电勘测设计 研究院 地址 650000 云南省昆明市五华区青年路 376号 (72)发明人 陈晶　张天力　顾世祥　蒋汝成　 陈刚　周密　周云　赵绍熙　 苏建广　王应武　蔡昕　陈金明　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 专利代理师 俞琳娟 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/08(2020.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 无资料地区河流的流量和悬移质含沙量模 拟估算方法及装置 (57)摘要 本发明提供无资料地区河流的流量和悬移 质含沙量模拟估算方法及装置， 集分析、 模拟、 估 算为一体， 能够简便、 快速、 精确地推求水沙相关 关系、 建立水沙模拟估算模型， 解决无资料地区 河流的历年各月水沙计算问题。 方法包括： 步骤 1： 根据与目标无资料地区处于同一水系或者相 邻流域、 具有实测流量Q、 悬移质含沙量CS观测资 料的河流断面A的资料， 构建目标地区的流量模 拟模型； 步骤2： 根据 河流断面A的流量Q和悬移质 含沙量CS资料， 构建悬移质含沙量估算模型； 步 骤3： 根据步骤1构建的流量模拟模型， 对无资料 地区河流断面B进行流量模拟； 在此基础上， 根据 步骤2构建的悬移质含沙量估算模型， 估算B的悬 移质含沙量。 权利要求书5页 说明书9页 附图5页 CN 115048792 A 2022.09.13 CN 115048792 A 1.无资料地区河流的流 量和悬移质含沙量模拟估算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 根据与目标无资料地区处于同一水系或者相邻流域、 具有实测流量Q、 悬移质含 沙量CS观测资料的河流断面A的资料， 构建目标地区的流量模拟模型； 具体包括如下子步 骤： 步骤1‑1： 分析历年各月流量Qt(t＝1,2, …,T； T＝12)的多年平均值、 变差系数、 偏态系 数， 将它们 作为统计参数统一记 为θQt， 进而确定各月流量的边缘分布 函数Ft(·)， 以及相应 的反函数 采用Copula函数分别构造相邻两个月流量的联合分布函数CQt(·)及其反 函数 步骤1‑2： 随机产生初始值us1,1∈(0,1)， 作为第1个月的边缘分布概率， 则第1个月Q(t1) 在第1年模拟中的模拟值 随机产生第1、 2个月的联合分布概率 ε1,1∈(0,1)， 求 出第2个月Q(t2)在第1年模拟中的边缘分布概率us2,1， 以及模拟值qs2,1； 以此类推， 推求第i 年模拟中第t+1月的模拟值qst+1,i， 进而得到流量Q的1年随机模拟过程； 将前述过程重复N 次， 得到N 年的随机模拟过程； 将上述操作重复M次， 即可 得到流量Q的M次、 每次N 年的随机模拟过程； 步骤2： 根据河流断面A的流量Q和悬移质含沙量CS资料， 构建悬移质含沙量估算模型； 具体包括如下子步骤： 步骤2‑1： 根据N年内历年各月实测悬移质含沙量CSt， 分别确定各月悬移质含沙量的均 值， 将它们作为统计参数统一记为θCSt， 进而确定各月悬移质含沙量的边缘分布函数Gt (·)， 以及相应的反函数 根据步骤1 ‑1中确定的各月流量的边缘分布函数Ft(·)， 分 别构造各月流量Qt和悬移质含沙量CSt的联合分布函数Ct(·)， 及其反函数 构建 Copula函数的密度函数ct(·)； 步骤2‑2： 各月流量Qt和悬移质含沙量CSt可能出现的各种联合分布概率值p 中， 使得Qt和CSt密度函数值最大的概率值pmt,i为最可能发生 的； 基于Qt和CSt 联合分布函数的反函数、 密度函数， 估算得到悬移质含沙量第i年、 第t月的边缘分布函数值 为： 计算悬移质含沙量第i年、 第t月实测值和预测值的边缘分布函数值vt,i、 之间的误差 e1t,i， 由此得到第 t月的多年平均误差 据此将第t月预测的边缘分布函数值 率定为 在此基础上， 根据悬移质含沙量第t月边缘分布函数的反函数， 估算得到第i年、 第t月的悬 移质含沙量为 再根据第i年、 第t月的实测 悬移质含沙量cst,i计算得到误差e2t,i， 进一 步推求得到第t月的多年平均误差 从而进行二次率定， 最终得到悬移质含沙量第i年、 第 t月的估算 值 权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115048792 A 2重复上述操作， 即可 得到各月悬移质含沙量的N 年的估算 值； 步骤3： 根据步骤1构建的流量模拟模型， 对无资料地区河流断面B进行流量模拟； 在此 基础上， 根据步骤2构建的悬移质含沙量估算模 型， 估算B的悬移质含沙量； 具体包括如下子 步骤： 步骤3‑1： 根据B和A的流域面积、 流域平均降水量基本情况， 分析得到B流量基于A流量 的修正系数M1， 据此将统计参数θQ修订为M1θQ； 然后带入步骤1中， 模拟得到B的各月流量随 机模拟过程； 步骤3‑2： 根据B和A的流域面积、 流域土壤侵蚀模数基本情况， 分析得到B 悬移质含沙量 基于A悬移质含沙量的修正系数M2， 据此将统计参数θCS修订为M2θCS； 将步骤3 ‑1中得到的B各 月流量的一次随机模拟过程Qt'， 和修订后的统计参数M2θCS， 沿用步骤2推求得到的误差率 定参数 和 带入步骤2中估算得到与该模拟过程相应的悬移质含沙量过程。 2.根据权利要求1所述的无资料地区河流的流量和悬移质含沙量模拟估算方法， 其特 征在于： 其中， 在步骤1 ‑1中， 构建的边缘分布函数Ft(·)、 反函数 相邻月份流量的联合分 布函数CQt(·)及其反函数 分别为： 3.根据权利要求1所述的无资料地区河流的流量和悬移质含沙量模拟估算方法， 其特 征在于： 其中， 在步骤1 ‑2中， 随机产生第1、 2个月的联合分布概 率 ε1,1∈(0,1)， 则有 即可求出第2个月Q(t2)在第1年模拟中的边缘分布概率us2,1， 以及模拟值qs2,1； 以此类 推， 可建立 递推公式推求2第i 年模拟中第t+1月的模拟值qst+1,i， 即 依次可得q4,1、 q5,1、…、 qT,1， 由此便可求出Q的1年随机模拟过程； 将上述过程重复N遍， 即可得到流量Q的N年模拟过程。 4.根据权利要求1所述的无资料地区河流的流量和悬移质含沙量模拟估算方法， 其特 征在于： 其中， 在步骤2 ‑1中， 构造的各月流量Qt、 悬移质含沙量CSt的联合分布函数Ct(·)、 反函权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115048792 A 3